Nanoteknik för vattenrening

Del av en serie artiklar om
nanoteknik
Påverkan och tillämpningar
Nanomaterial
Molekylär självmontering
Nanoelektronik
Nanometri
Molekylär nanoteknik

Det finns många vattenrenare på marknaden som använder olika tekniker som kokning , filtrering , destillation , klorering , sedimentering och oxidation . För närvarande nanoteknik en viktig roll i vattenreningstekniker. Nanoteknik är processen att manipulera atomer i nanoskala. Inom nanotekniken används nanomembran i syfte att mjuka upp vattnet och ta bort föroreningar som fysiska, biologiska och kemiska föroreningar. Det finns olika tekniker inom nanoteknik som använder nanopartiklar för att tillhandahålla säkert dricksvatten med en hög effektivitetsnivå. Vissa tekniker har blivit kommersialiserade.

För bättre vattenrening eller behandlingsprocesser är nanoteknik att föredra. Många olika typer av nanomaterial eller nanopartiklar används i vattenreningsprocesser. Nanoteknik är användbar när det gäller sanering, avsaltning , filtrering, rening och vattenrening.

De viktigaste egenskaperna som gör nanopartiklar effektiva för vattenrening är

  • Mer yta
  • Liten volym
  • Ju högre yta och volym, desto starkare, stabilare och hållbarare blir partiklarna
  • Material kan förändra elektriska, optiska, fysikaliska, kemiska eller biologiska egenskaper på nanonivå
  • Förenklar kemiska och biologiska reaktioner

Aktuella kommersiella vattenrenare som använder nanoteknologi inkluderar LifeSaver-flaskan , Lifesaver Jerrycan, Lifesaver Cube, Nanoceram och NanoH2O.

Nanocellulosabaserat vattenreningssystem

Nanocellulosabaserat förnybart material har en kombination av hög yta med hög materialhållfasthet. Den är kemiskt inert och har mångsidig hydrofil ytkemi. Dessa egenskaper gör dem till ett mycket lovande nanomaterial för användning som membran och filter i vattenreningssystem för att avlägsna bakteriella och kemiska föroreningar från förorenat vatten. Det noteras att nanocellulosamaterial har hög potential inom vattenreningsteknik. Olika typer av nanocellulosamaterial tillgängliga för vattenreningssystem inkluderar nanokristaller av cellulosa (CNC) och nanofibriller av cellulosa (CNF). Dessa är de stavliknande nanomaterialen vars storlek sträcker sig från 100 till 2000 nm med diametern 2 till 20 nm. Dessa längder och diameter är mestadels baserade på ursprung och beredningsväg för syntes av nanocellulosa. Dessa nanocellulosamaterial används för att ta bort organiska föroreningar i vatten som färgämnen, oljor och spår av bekämpningsmedel som finns i vatten. För närvarande tillverkas helt biobaserade membran med nanocellulosa som används för att avlägsna metalljoner som Cu2+, Fe2+ etc, sulfater, fluorider och andra organiska föreningar. Detta biobaserade nanocellulosafilter har större fördelar än konventionella filter. Nanocellulosa framställs med olika metoder såsom svavelsyrahydrolys och mekanisk malningsmetod. Vattenreningssystem är huvudsakligen baserat på principen om absorption . För absorption av anjoniska metallarter är nanocellulosamaterialen funktionaliserade med en positivt laddad katjonisk grupp. På liknande sätt, för absorption av katjoniska metallarter, är nanocellulosamaterialet funktionaliserat med den negativt laddade anjoniska gruppen. Nanocellulosabaserade material har begränsningar i kostnad för storskalig produktion och dess specificitet. Aktuell forskning är baserad på syntes av hybrid nanocellulosamaterial i kombination med flera andra nanomaterial för att förbättra adsorptionskapaciteten.

Grafenbelagt nanofilter

Graphene xyz.jpg

Grafen är kemiskt vilande, mekaniskt robust och icke-permeabelt för gas eller vätska. Så, kol spelar en viktig roll för tillverkning av nanomaterial med porös natur. Grafenmembran som bildas av grafenoxidmolekyler eller kemiskt omvandlad grafen som fästs med 2D nanomedierade arrayer har förmågan att effektivt separera molekyler i en gas eller i vätskefas. Grafenbelagda nanomembran sägs vara mer användbara vid vattenbehandling på grund av dess unika egenskaper. Grafenmembran erhålls från vakuumfiltrering eller beläggning av grafenoxidlösning som grafenoxidark. Det grafenbelagda nanofiltreringsmembranet visade ett högre vattenflödesområde. Grafenen inbäddad med kolnanorör för att fungera som nanofilter är mer användbar för färgavstötning i vattenavlopp, avlägsnande av saltjoner och fungerar också som antifouling-medel. Grafen nanofiltermembran har ett effektivt antifouling- medel på grund av dess starka bindning mellan grafenark och proteiner. Dessutom hjälper grafenoxidbelagda nanofiltermembran till avklorering av vatten. Utöver detta är ultratunt nanofilter belagt med grafen det mest potenta filtret som skulle kunna kommersialiseras för vattenrening. Grafenoxidmembran kan användas i olika former såsom fria, ytmodifierade och grafen gjutna i membran inom intervallet mikro-, nano- eller ultrafilter. Bland vilka nanofilter är mer effektiva för avsaltning av vatten på grund av dess mekaniska styrka och fysiokemiska egenskaper hos membranet. Dessutom finns det vissa utmaningar med att tillverka och använda grafenoxidbaserade nanofilter för avsaltning av vatten. Utmaningarna inkluderar mekanisk instabilitet om nanofilter är i form av nanosheets, kostnadsstrategi, ytfel och montering. Därför finns det fler utrymmen inom detta forskningsområde att arbeta med för att förbättra samhället.

Elektrokemiskt nanorörsfilter i kol

Kolnanorör har fått stor uppmärksamhet för sin användning som avloppsvatten och vattenfilter. Kolnanorörets mekaniska, elektriska och kemiska egenskaper gjorde det unikt och en idealisk kandidat för forskning sedan 1990. Kolnanorör i kombination med elektrokemi visade sig vara den bästa metoden för vatten- och avloppsrening. Elektrokemi hjälper till att minska nedsmutsningshastigheten hos CNT. I fallet med CNT -baserade ultrafilter modifierade med elektrokemi, hjälper det till att minska energin med två gånger jämfört med ett omodifierat CNT-baserat filter. Således har elektrokemiska kolnanorör utvecklats på grund av de avancerade studierna inom nanoteknik och elektrokemi. Här utnyttjas den elektrokemiska aktiviteten hos CNT. Den allra första elektrokemiska CNT utvecklades av PJBritto etal och resultaten erkändes först 1996. Ett elektrokemiskt CNT-filter innehåller elektroder och CNT i en systematisk uppställning så att elektroderna kan attrahera avfallet som täpper till CNT baserat på dess laddningar, vilket resulterar i hög effektivitet av filtrering och förlängning av livslängden för CNT i processen. De elektrokemiska kolnanorören kan lätt användas för att ta bort aminogruppbaserade färgämnen från avloppsvatten. Chen etal rapporterade först absorptionen av färgämnen till CNT-väggarna genom starka kovalenta bindningar. Dessa elektrokemiska CNT kan vanligtvis användas för filtrering och återvinning av avloppsvatten. För närvarande finns det många oanmälda framsteg inom CNT-baserade elektrokemiska sensorer och dessa är mycket under forskning för att få in dess tillämpningar i biomedicinska system.

Hälsa och säkerhet

Huvudartikel: Hälso- och säkerhetsrisker med nanomaterial

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanotechnology_for_water_purification&oldid=1091983981 "