چالش ها
بــا توجه به اهمیت بحــث باکتریزدایی و استریلیزاســیون آب در دنیای امروز و از طرفی شــیوع عفونتها و مقاوم شــدن باکتریها به درمانهای متداول، یافتن روشــی نوین، کارآمد و ســریعتر از روشهای معمول گذشته برای تصفیه کامل آب بســیار مورد توجه اســت. در اغلب موارد، شیوع بیماریها، ناشی از مصرف آب به دلیل فقدان و یا نامناســب بــودن فرآیندهای میکروبزدایی و تصفیه آب آشامیدنی میباشد.
هرچند آب خود به عنوان پاککننده آلودگی به کار میرود، رفع آلودگی از آب بسیار مشکل اســت. روشهای گوناگونی برای کاهش آلودگی عواملمیکروبی آب وجــود دارد. از این جمله میتوان به افزودن مواد شــیمیایی، فیلتراســیون و استفاده از پرتو فرابنفش که هرکدام معایب زیادی را به همراه دارند، اشاره کرد.
کلرزنی امــروزه به عنوان متداولترین روش میکروبزدایی آب آشــامیدنی در دنیا مورد اســتفاده قرار میگیرد. اما اســتفاده از کلر بهعنوان یک ماده شــیمیایی علیرغــم اینکه مفید واقع میشــود، دارای معایب و مضراتی نیز هســت. به همین دلیل متخصصان ضمن توصیه روشهای جایگزین کلرزنی، تاکید دارند که کلر باقیمانده در آب شهری، در نقطه مصرف و درست قبل از نوشیدن، از آب حذف شود.
تخلیه الکتریکی و ایجاد پلاسما در آب
در تخلیه الکتریکی در داخل آب به منظور استریلیزاسیون، عوامل فیزیکی و شیمیایی مختلفی شرکت دارند.
- رادیکالهای OH: وقتی مولکولهای آب تحت فرآیند تخلیه الکتریکی قرار میگیرند، رادیکالهای OH و H در فرآیندهای تجزیه و یونیزاســیون به وجود میآیند. رادیکالهای OH یکی از مهمترین عوامل تاثیرگذار در فرآیند باکتریزدایی است، زیرا با قدرت بالای نفوذ به داخل غشاء باکتری میتواند با باکتری وارد واکنش شده و آن را از بین ببرد.
- پرتوفرا بنفش: پلاســمای ایجاد شــده درون آب میتواند، منجربه تولید پرتو فرابنفش گردد. این پرتو، میکروارگانیســم ها را غیرفعال می نماید و باعث واکنش فتوشیمیایی میشود. از آنجا که پرتوی UV در دیواره سلول میکروارگانیسمها نفوذ میکند، اسیدهای نوکلئیک و دیگر مواد ســلولی عوامل بیماری زا به وســیله تابش آن، تحت تاثیر قرار می گیرند. در نتیجه، ســلول هایی که در معرض این پرتو قرار گرفته اند، آسیب دیده و یا نابود میشوند.
- موج شــوک: موج شــوکیک اغتشاش پیشرونده است و هنگامی بهوجود میآید، کهیک موج در محیط سیال با سرعتی سریع تر از سرعت صوت حرکت کند. امواج شوک همانند یک موج عادی با خود انرژی حمل میکند و میتواند دریک محیط انتشار یابد. این انرژی می تواند تخریب دیواره سلولی و میکروارگانیسمها را باعث شود.
- حــرارت: بــر اثر تخلیــه الکتریکی، حــرارت باالیی در اطراف پالســما ایجاد میشــود. حرارت ایجاده شــده، میتواند بســیاری از میکروارگانیسم ها را از بین ببرد.
از آنجایی که انواع مختلف تخلیه های الکتریکی در آب، تمام ساز و کارهای فیزیکی و شیمیایی مربوط به پلاسما را شامل می شوند، انتظار می رود که این فناوری قابلیت از بین بردن طیف وسیعی از میکروب ها نسبت به سایر روش های مرسوم میکروب زدایی آب را داشته باشند پلاسما ناشی از تخلیه الکتریکی را بسته به نوع طراحی و منبع می توان به تخلیه الکتریکی قوس الکتریکی (تخلیه الکتریکی گرم با انرژی بالا)، تخلیه الکتریکی کرونا (تخلیه الکتریکی بدون گرما با انرژی کم) و تخلیه الکتریکی جرقه ای (تخلیه الکتریکی با خصوصیات بین قوس الکتریکی و کرونا) تقسیم کرد.
تحقیقات اولیه نشان می دهد که پلاسمای قوس الکتریکی پالسی ، مزایای بیشتری نسبت به روش های مشابه در از بین بردن میکروارگانیسم ها ،جلبک ها ، مواد آلی فرار، ترکیبات نیتروژنی زباله های شهری و برخی از مواد غیر آلی فراهم می کند.
شرکتهای فعال بینالمللی در فناوری پلاسما
شــرکت کــرهای Komec تولیدکننــده تجهیــزات دریایی و کشتیســازی، دســتگاهی تولیــدمیکنــد که میتواند آب مصرفی در کشــتیها را با اســتفاده از فناوری پلاســما، میکروبزدایی کند.
این سیســتم به واحد تصفیهخانه کشتی اضافه شده و نقش اساسی در حذف میکروارگانیسمهای آب ایفا میکند.
شــرکت آمریکایی Clearwaterplasma ،یک شــرکت فعال در زمینه تولید دســتگاههای تصفیه آب با اســتفاده از فناوری نانو میباشد.
این شرکت دستگاههای متنوع و تخصصی برای تصفیه پساب صنایع گوناگون مثل پســاب نساجی، پساب بیمارستانی، پساب صنایع غذایی،پساب صنایع معدن، پساب صنایع نفت و گاز تولید میکند.
شــرکتACI شــرکتی اســت که دستگاه تصفیه آب آشــامیدنی با استفاده از فناوری پلاسما را وارد بازار کرده است. این دستگاه میتواندبه ســرعت، تمامــی میکروبها و حتی آلاینده های آلی را از آب حذف کرده و آبی سالم و قابل شرب را فراهم کند.
این دســتگاه بیشتر از دو سال اســت که در این زمینه تســت شــده و عملکرد قابل اعتمادی ازخود نشــان داده اســت. همچنین به دلیل ظرفیت بالای غیر فعال کــردن میکروبی، تحت استاندارد سازمان بین المللی بهداشت NSF قرار گرفته است.
شــرکت PlasTep شــرکتی اســت که در زمینــه کاهش آلودگیهای آب و هوا با استفاده از فناوری پلاسما فعالیت دارد .این شــرکت در حقیقت از مجموعه چندین دانشگاه ازکشــورهای مختلف اروپایی تشکیل شده است.
بودجه این شرکت توسط کشــورهای حوزه دریای بالتیک تامین میشود و امید دارند که بتوانند با استفاده از فناوری پلاسما، آبهای آلودهای که منجر به مشکلات زیست محیطی در دریای بالتیک میشود را کاهش دهند.
شــرکت فرانســوی Duffau ،در زمینــه ســاخت و راهانــدازی تجهیــزات صنایــع مختلــف مثل صنایــع غذایــی، آب، نیروگاه و پتروشــیمی فعالیــت میکنــد. ایــن شــرکت از سیســتمهای ترکیبــی جهــت تصفیــه آب بهــره میگیــرد. در بخشــی ازدســتگاههای تصفیــه آب از فنــاوری پلاســما اســتفاده میشــود.
شــرکت آمریکایی Ozotech نیزدر زمینه دستگاههای تولید ازن فعالیــت دارد. اخیــرا این شــرکت سیســتمهایی بر پایه استریل آب با تخلیه الکتریکی قوسالکتریکــی نیز ســاخته است.
اوروپا و آلودگی پساب
اتحادیـه اروپــا بــرای افزایــش بــازده میکروبزدایــی آب بـا اســتفاده از فنـاوری پلاســما، بودجــه 1288000یورویی بیــن ســالهای 2002 تــا 2012 اختصــاص داد و آن را پــروژه PLASLIGHT نامگــذاری کــرد.
ایــن پــروژه توســط چندیــن پژوهشــکده و شــرکت در کشــورهای اروپایی به اجرا درآمــد. هــدف از ایــن پــروژه، بهبــود فناوریهــای میکروبزدایــی دوســتدار محیــط زیســت بود، چراکه در این فناوری از مــواد شــیمیایی جهت حــذف میکروارگانیســمها اســتفاده نمیشــود.
بعــداز آن اتحادیــه اروپــا پروژه گســتردهتری، جهــت تصفیــه آب بــا اســتفاده از فنــاوری پلاســما بیــن سالهای 2011تــا 2013 با بودجه۱۰۶۹۰۰۰ یورویی تصویــب کــرد کــه چندیــن شــرکت در کشــورهای اروپایــی جهــت تولیــد و توســعه ایــن فنــاوری مشــارکت داشــتند.
ایــن پــروژه WATERPLASMA نــام گرفــت و این پروژه بــا موفقیــت در پایــان ســال 2012 بــه پایــان رســید ونشــان داد کــه میتــوان بســیاری از آلودگیهــا را در پســابهای مختلــف بیــن 50 تــا 99 درصــد بســته بــه نوع آلودگی کاهش داد.
نتیجه گیری
باتوجه به اهمیت بحث باکتریزدایی و استریلیزاسیون آبدر دنیــای امروز، ارائه روشــی نوین، کارآمد و ســریعتراز روشهای معمول گذشــته برای تصفیه کامــلآب بســیار مــورد توجــه اســت.
روشهای گوناگونــیبرای کاهش آلودگــی عوامل میکروبی آلودگیآب وجود دارد که هرکدام معایب زیادی را به همراه دارند. به عنوان مثال کلرزنی امروزه به عنوان متداول ترین روش میکروبزدایی آب آشامیدنی در دنیا مورد اســتفاده قرار میگیرد. اما اســتفاده از کلر دارای معایب و مضراتی هســت. به همین دلیل الزام است که میزان کلر مصرفی کاهش یابد.
اعمال تخلیه الکتریکی در آب به منظور استریلیزاســیون آب یکی از روشهای نوین رفع آلودگی است که بسیاری از مشکلات روشهای گذشته
را برطرف کرده است.
منبع : ستاد نانو