دانلود مقاله بررسی بحران کم آبی و ساخت دستگاه تصفیه آب با فرمت ورد ودر 22 صفحه قابل ویرایش قسمتی ازمتن مقاله

فهرست

چکیده ی تحقیق 1

فصل اول -مقدمه2

۱-۱- بیان مسئله2

۱-۲-روش تحقیق۲

۱-۳-آلاینده های آب و روش های تصفیه۲

۱-۴-جنس های بدنه ی دستگاه تصفیه آب۲

۱-۵-فیلترها۳

۱-۵-۱-فیلتر های غیر نانویی۳

۱-۵-۲-فیلتر های نانویی و گیاهی۳

۱-۶-ویژگی های دستگاه تصفیه آب۴

فصل۲-فناوری نانو در تصفیه آب۵

۲-۱-انواع نانو ذرات در تصفیه آب۵

۲-۲-انواع غشا۵

۲-۳-فرآیند اسمزمعکوس۵

۲-۴-فرآیند نانوفیلتراسیون۶

۲-۵-فرآیند اولترافیلتراسیون۶

۲-۶-ترکیب اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس۷

۲-۷-فرآیند میکرو فیلتراسیون۷

۲-۸-مقایسه ی روش اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون۸

۲-۹-آب سخت و روش های تست آب تصفیه شده۹

۲-۱۰-نتیجه گیری۱۰

چکیده

کمبود اب و بحران کمی، لزوم استفاده از دستگاه ها و روش های تصفیه آب های آلوده را ایجاد کرده است. این آلودگی ها نه تنها قابل رویت نیستند بلکه فقط با آزمایش تشخیص داده میشوند. آب آلوده منشأ اصلی اکثر بیماری ها است. باکتری ها و ویروس های منتشر شده در آب عامل بسیاری از بیماری های کشنده میباشند. پیشرفت فیلتراسیون آب با استفاده از مواد غیر سمی جهت پاکسازی میکرو ارگانیسم ها و جلوگیری از انتشار آنها دارای اهمیت چشمگیری است. راه ها و فرایند های شناخته شده زیادی جهت پاکسازی، خالص سازی و سایر سالم سازی های مایعات در مصرف روزانه و رفع سایر نیاز ها وجود دارد. روش های تصفیه آب شامل: سانتریفیوژ، فیلتراسیون جهت حذف مواد شیمیایی، استریل کردن آب، تقطیر، افزایش خلوص مایعات، سرازیر کردن، اسمز معکوس و الکترو دیالیز، پاستوریزاسیون و فرایند های کاتالیستی جهت پوشاندن میباشند. هر کدام از این روش ها جهت برنامه های کاربردی خاصی مناسب هستند و به طور معمول ترکیبی از این روش ها به منظور دست یابی به محصول نهایی مورد استفاده قرار میگیرد. استفاده از فناوري نانو براي توليد مواد با بهره بالا، عبارت از ايجاد شرايط كنترل شده براي چيدمان منظم اتمها و توليد مواد در مقياس نانو ميباشد. همچنین استفاده از اين فناوری برای کاربردهای زیست محیطی خاص، به توسعه فناوری هایی منجر شده است که باعث حذف یا کاهش مواد آلاینده از فرآیند های صنعتی می شود.

کلمات کلیدی: املاح، منشأ، حیاتی، فیلتراسیون ، پاستوریزاسیون، کاتالیستی

فصل۱-مقدمه

آب ، مهم ترین ماده ی حیات و آبادانی است. این ماده سرآغاز حیات و جز ٕ اصلی تمام موجودات زنده است. در تمدن بشری آب اهمیت ویژه ای دارد. در مواردی نیاز است غلظت هیدرو کربن ها و مواد آلی آب تا سطح بسیار پایینی کاهش یابد. پاکسازی هیدرو کربن ها شامل : نشست تانک، جداساز های الکترو استاتیک و جداساز های سیلیکونی میباشند. انجام این جداسازی ها بسیار سخت و پر هزینه است و نیاز به تجهیزات و ماشین آلات پیشرفته ای دارد تا بتوانند تا حد ممکن هیدرو کرین ها و مواد ارگانیک را از مایعات با پایه ی آب جدا کنند. درگذشته ی نه چندان دور تصفیه ی آب آشامیدنی با روش های متداول فیلتراسیون و گند زدایی انجام میشد. هدف از آن، کاهش مواد معلق و زدودن عوامل زنده ی بیماری زا در آب آشامیدنی بود. این روش ها جواب گوی نیاز تصفیه خانه ها نبوده و لازم است از فرایند های جدید برای تصفیه آب آشامیدنی ، فاضلابهای صنعتی و کشاورزی استفاده گردد. یکی از مشکلات کنونی تصفیه آب ، عدم توانایی جذب مواد آلی از جمله: کربن آلی موجود در خاک سنگ، مواد هیومیک، کربن سیاه از جمله دوده، زغال سنگ، کربن های آلی حل شدنی و دیگر مواد آلی طبیعی از آب میباشد.

۱-۱-بیان مسئله

درایران باستان آب را یکی از چهار رکن اساسی (آب، خاک، باد، آتش)میدانستند و در قرآن کریم ۶۵آیه در مورد پیدایش و اهمیت آب و وابستگی حیات به این ماده ی ارزشمند آورده شده است.

انسان و دیگر موجودات زنده بدون آب قادر به ادامه ی حیات نیستند و چه نیکو گفته شده است: وَمِنَ الْما کُلُّ شَیْ حَیْ

فرایند تصفیه آب یا آب شیرین کردن (نمک زدایی)عبارت است از خارج کردن جامدات محلول از آب.

اثرات زیان بخش ناخالصی آب در مصارف صنعتی:

1. تولید رسوب در دستگاه های حرارتی و دیگ بخار
2. تولید بخار با کیفیت پایین
3. خوردگی بویلر ها و دیگر سیستم های حرارتی و لوله ها
4. باقی گذاشتن لکه روی محصولات مواد غذایی و نساجی

روش های عمده ی اقتصادی تصفیه آب عبارتند از:

1. روش اسمز معکوس (RO)
2. روش تقطیر چند مرحله ای(MED)
3. روش تقطیری با انرژی خورشیدی (MEH) و (MES)
4. روش های رطوبت خورشیدی (SH)
5. روش های هیبریدی (ترکیبی).[۲]

فصل دوم: فناوری نانو در تصفیه آب

فقدان دسترسی به آب تمیز و بهداشتی در کشورهای در حال توسعه، اولویت توسعه و استفاده از فناوری‌های جدید را بیش از پیش مطرح می‌کند. استفاده از فناوری‌های نوین به خصوص فناوری نانو جهت کاهش اثرات سوء آلودگی‌های زیست محیطی، از موضوعات مهم و مورد تحقیق است. فناوری نانو با راهکارهای جدید خود اظهار می‌دارد که مواد با پایه نانو می‌توانند به فناوری‌های تصفیه آب ارزان قیمت‌تر، بادوام‌تر و مؤثرتری منجر شوند و بخشی از نیازهای کشورهای در حال توسعه را برآورده ‌سازند. در این بخش به مروری بر فرآیندهای غشایی و دیگر حوزه‌های نوین استفاده از فناوری نانو در تصفیه آب می‌پردازیم.

1-2. فرآیندهای غشایی

امروزه فناوری‌های غشایی از جایگاه و کاربرد وسیعی در صنایع مختلف برخوردار هستند. از دهه 1960 این علم از آزمایشگاه به صنعت و پزشکی راه یافت و با پیشرفت‌های چشمگیری مواجهه شد، به گونه‌ای که انتظار می‌رود غشاها در آینده نقش مهمی را در علوم مختلف به ویژه علم پزشکی ایفا کنند[3].

از فناوری‌های غشایی اولین بار برای فیلتراسیون آب آشامیدنی ارتش آلمان استفاده شد. تحقیقات برای استفاده‌ی گسترده از این فناوری توسط کشور آمریکا مورد حمایت قرار گرفت و نهایتاً توسط شرکت میلی پور، اولین و بزرگ‌ترین تولیدکننده میکروفیلتر، مورد بهره‌برداری قرار گرفت. در گذشته بیش‌ترین کاربرد میکروفیلتراسیون در صنایع نوشیدنی، استریلیزاسیون تجاری سرد برای مصارف دارویی و تأمین آب خالص در فرآیندهای نیمه‌رسانا بود. تا سال 1960 با وجود درک اصول اساسی غشاهای مدرن صنایع مهمی در این زمینه وجود نداشت تا اینکه به تدریج با رفع برخی از معایب آنها نظیر قیمت بالا، فرآیندهای کند و زمان‌بر، غیر انتخابی بودن و... غشاها از آزمایشگاه به صنعت راه یافتند.

اساس فرآیندهای غشایی عبور مواد از میان صافی است، که این امر توسط یک نیروی رانشی صورت می‌گیرد. این رانش در فرآیندهای غشایی مختلف متفاوت است. در فرآیندهای غشایی میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس که مورد بحث در اینجا است، اختلاف فشار نیروی رانشی عبور سیال است [3و4].

1-2-1.تعریف فیلتر

فیلترها مواد متخلخلی هستند که در فرآیند جداسازی یا تغلیظ مورد استفاده قرار می‌گیرند. مهم‌ترین ویژگی فیلترها داشتن خلل و فرج‌هایی با اندازه و ابعاد مشخص است، به همین دلیل فیلتر را یک محیط متخلخل می‌نامند. سوراخ‌ها درصد بسیار زیادی از حجم فیلتر را در بر می‌گیرند و شبکه پیچیده‌ای از حفره‌ها را می‌سازند. فیلترها می‌توانند از جنس پلیمر و یا سرامیک باشند.

2-2-1. تعریف فیلتراسیون

فیلتر کردن یا فیلتراسیون فرآیندی است که در آن یک سیال (مایع و یا گاز) به دلیل اختلاف فشار یا اختلاف پتانسیل الکتریکی و یا اختلاف غلظت از فیلتر عبور می‌کند. با انجام عمل فیلتراسیون ذراتی که از اندازه حفره‌های فیلتر کوچک‌تر هستند از آن عبور کرده و ذرات بزرگ‌تر، از سیال جدا می‌شوند[3-5].