حدود دو سوم کره زمین را آب فرا گرفته است . که از این میزان آب حدود ۹۷ در صد آن غیر قابل آشامیدن هست . بر اساس پیش بینی سازمان ملل در سال ۲۰۳۵ میلادی حدود ۴۸ کشور (یعنی ۳۲ درصد جمعیت جهان ) دچار کمبود آب آشامیدنی می شوند. در آغاز قرن بیست و یکم دانشمندان تمرکز خود را ، بر روی فن آوری نوینی ( فناوری نانو ) معطوف کردند . این فناوری برای اولین بار حدود چهل سال پیش مطرح شد . البته روش های دیگری نیز برای دسترسی به آب قابل شرب وجود دارد که از جمله آن می توان به استفاده از دستگاه آب شیرین کن اشاره کرد که این سامانه بروی آب های شور دریا و یا رودخانه ها قرار گرفته و آب قابل شرب را برای ما تامین می کند. فن آوری نانو به معنای ساخت اتمها و مولکولها جهت تولید مواد ، دستگاهها و تکنولوژی های جدید است . سعی و تلاش در فناوری نانو بر این پایه استوار است که به جای اینکه ما مواد را کوچکتر کنیم تا آنها را تولید کنیم ( به آرمان های خود دست یابیم ) کوچکترین ذره ای را که می تواند این مواد را برای ما تولید کند را به دست آوریم . می توانید این تحقیق رشته مهندسی شیمی و صنایع را به صورت فایل word دانلود نمایید.
مقدمه
تصفیه آب برای مصرف بشر دارای سابقه‌ای بسیار طولانی و قدیمی است. بیکر Baker به منابعی اشاره می‌کند که بر طبق آن، تاریخ تصفیه آب به دو هزار سال پیش از میلاد می‌رسد. تصفیه آب برای مصرف بشر دارای سابقه‌ای بسیار طولانی و قدیمی است. بیکر Baker به منابعی اشاره می‌کند که بر طبق آن، تاریخ تصفیه آب به دو هزار سال پیش از میلاد می‌رسد.
این مراحل تصفیه‌ای شامل جوشاندن و صاف کردن آب آشامیدنی می‌شده است. سیفون‌های فتیله‌ای که آب را از ظرفی به ظرف دیگر منتقل می‌نمایند، ناخالصی‌های معلق در فرایند را می‌گیرند. این عملیات در نقاشی‌های مصریان قرن ۱۳ قبل از میلاد مسیح نشان داده شده است. در کتاب‌های رومیان و یونانیان نیز به این امر اشاره شده است. این حقیقت که عملیات تصفیه آب در اسناد پزشکی زمان‌های قدیم دیده می‌شود بیان‌گر آن است که بین پاکیزگی آب و سلامتی بشر ارتباطی مشاهده شده است. بقراط که پدر پزشکی جدید شمرده می‌شود می‌گوید: هرکس که می‌خواهد به نحوی شایسته در پزشکی به بررسی و تحقیق بپردازد باید آب مورد مصرف ساکنین یک ناحیه را مورد توجه قرار دهد زیرا آب در سلامت انسان‌ها بسیار نقش دارد.
وسائل اولیه تصفیه آب در منازل افراد مورد استفاده قرار می‌گرفت و تا حدود سده نخست میلادی هیچ نشانه‌ای دال بر وجود عملیات تصفیه‌ای بر روی آب مصرفی جامعه وجود نداشت. برخی از آبراه‌های رومیان به حوضچه‌هائی متصل می‌شد که در آنها عمل ته‌نشینی آب صورت می‌گرفت و مجهز به کانال آبگیر شنی بود. این آبراه‌ها دارای تعدادی شیر بودند که برای مصرف عمومی توسط مردم مورد استفاده قرار می‌گرفتند. در شهر ونیز که بر روی جزیره‌ای بدون منبع آب شیرین قرار گرفته است، آب حاصل از بارندگی از طریق حیاط‌ها و بام‌ها که متصل به آب‌انبارهای بزرگ بودند سرازیر می‌شد و در مسیر حرکت خود از فیلترهای شنی عبور می‌کرد.
اولین نوع از این آب‌انبارها در حدود ۵ قرن پس از میلاد مسیح برای تهیه آب جهت مصارف خصوصی و عمومی ساخته شد. این آب‌انبارها حدود ۱۳ قرن مورد استفاده قرار می‌گرفتند.
عملیات تصفیه آب در قرون وسطی دچار رکورد گردید و مجدداً در قرن ۱۸ مورد توجه قرار گرفت. در فرانسه و انگلستان امتیازاتی انحصاری برای وسائل صاف کردن صادر گردید. درست مثل زمان‌های قدیم این وسائل برای مصارف شخصی خانگی، انستیتوها و یا کشتی‌ها مورد استفاده قرار می‌گرفت.
توسعه عملیات تصفیه آب در آمریکا پس از اروپا صورت گرفت. اولین تلاش برای فیلتراسیون در شهر ریچموند ایالت ویرجینیا در سال ۱۹۳۲ انجام گرفت ولی پروژه منجر به شکست گردید و چندین سال طول کشید تا تلاش مجددی برای انجام آن صورت پذیرد. پس از جنگ‌های داخلی تلاش‌های دیگری انجام شد تا از الگوی فیلتراسیون اروپائی پیروی شود اما تعداد کمی از آنها با موفقیت همراه بود. به‌طور مسلم ماهیت ذرات جامد معلق در رودخانه‌های اروپا تفاوت داشت و فرایند کند فیلتراسیون ماسه‌ای نمی‌توانست به خوبی مؤثر باشد. توسعه فیلترهای شنی تند که به‌صورت هیدورلیکی تمیز می‌شد رد اواخر قرن ۱۹ منجر به کارائی بیشتر فرایند تصفیه آب گردید، و با پایان این قرن کاربرد آن در مقیاس وسیع انجام می‌شد.
تولید کلر مایع اولین بار در سال ۱۹۰۹ برای گندزدائی آب آغاز گردید، و در فیلادلفیا به سال ۱۹۱۳ برای اولین بار جهت ضدعفونی آب استفاده از سایر مواد مصرفی برای گندزدائی از جمله ازون به‌طور هم‌زمان توسعه پیدا کرد ولی مصرف آن فراگیر نشد. نرم کردن آب‌های سخت در قرن نوزدهم در اروپا انجام می‌گرفت. اما تا آغاز قرن بیستم برای مصارف عمومی آب گسترش پیدا نکرد.
آلودگی آب شرب و اهمیت تصفیه
همان‌طور که می‌دانید آب بیش از سه‌چهارم سطح کره زمین را پوشانده است. ۲/۹۷ درصد از آب‌های موجود در این سیاره در اقیانوس‌ها و دریاها انباشته شده‌اند، لیکن تنها حدود ۸/۲ درصد از آب‌های موجود قابل شرب می‌باشد. قدار قابل توجهی از کل آب‌های سطح کره زمین به‌صورت مناطق قطبی، یخچال‌های طبیعی، رطوبت هوا و خاک می‌باشد که عملاً غیرقابل دسترسی است و تنها ۶۲/۰ درصد از آن در رودخانه‌ها جاری بوده و یا به‌صورت دریاچه‌های آب شیرین و منابع زیرزمینی قرار گرفته‌اند و انسان‌ها آب آشامیدنی خود را از این منابع تأمین می‌نمایند.
امروزه این منابع محدود آب شیرین قابل دسترس در معرض انواع آلودگی‌های میکروبی و شیمیائی قرار گرفته، و آلاینده‌های فراوانی از طریق فاضلابهای صنعتی و کودهای شیمیائی منابع حیاتی انسان‌ها را به‌طور جدی تهدید می‌نماید.
▪ تصفیه خارجی : کلیه روشها برای رهایی از مشکلات ناشی از وجود ناخالصی قبل از ورود اب به داخل واحد صنعتی را تصفیه خارجی گویند که شامل روشهایی چون اهک زنی استفاده از رزین ها ی تعویض یونی و فیلتراسیون می باشد.
▪ تصفیه داخلی : در صورت کم بودن دبی اب ممکن است هزینه تصفیه اب به روشهای خارجی خیلی زیاد باشد لذا برای حذف کامل نا خالصی ها با افزودن مواد شیمیایی مناسب به اب در خود واحد صنعتی عمل تصفیه انجام می پذیرد که به ان تصفیه داخلی می گویند.
مقدمه 7
آلودگی آب شرب و اهمیت تصفیه 9
تصفیه آب صنعتی 12
● انواع تصفیه : 12
▪ تصفیه خارجی : 12
● ” تاریخچه رزین های تعویض یونی” 12
▪ احیای رزین: 13
▪ اسمز معکوس : 13
تصفیه آب خانگی 13
مواد زائد آب 14
منشاء آب 16
آب لـوله کشی 16
▪ آب معـدنی 16
آب آشامیدنی 18
تصفیه آب و فاضلابها 18
فناوری نانو در تصفیه آب 21
1 – اطلاعات آماری موجود در مورد آبها : 22
2– معایب استفاده از سامانه آب شیرین کن ها : 22
3 – فیلترها بر اساس اندازه منافذشان : 22
4 – تعریف فناوری نانو : 23
5 – بازار مصرف نانو فیلتراسیون : 23
6 – موارد کاربرد ذرات نانو در تصفیه و حذف آلاینده ها : 23
7 – غشاهای نانویی : 23
8 – کاربرد فناوری نانو : 24
8- ۱ – حذف رنگ از آب آشامیدنی: 24
8- ۲- کاربرد فناوری نانو در تصفیه فاضلابهای صنعتی : 24
8 – ۳- حذف آرسنیک: 25
8- ۴ -حذف آلاینده های آلی با استفاده از نانوذرات تیتان ( Tio2) : 25
حذف آلودگی‌ها 26
نانو فیلترها 26
نانو مواد 27
نانو مواد حفره ای 28
نانو ذرات 29
نانو سنسورها در تصفیة آب و پساب 29
نانوفتوکاتالیست 30
• تصفیه آب به روش سیستم تبادل یونی 31
• تصفیه آب به روش سیستم نانو فیلتراسیون : 32
نمونه ای از تصفیه آبب روش نانو فیلتراسیون 34
• تصفیه آب به روش EDI : 34
• تصفیه آب به روش (EDR (Electro dialysis Reverse: 34
o معایب روش EDR 35
o مزایای روش EDR 35
• تصفیه آب به روش سیستم اسمز معکوس ( RO ) 36
پیشینه تاریخی : 36
o نیمه تراوا چیست : 37
o اسمز چیست : 37
o اسمز معکوس چیست : 38
o اسمز معکوس چگونه کار می کند: 38
سترون کردن آب با کلر 40
انواع هوادهی 47
هوادهی پاششی (Spray Aeration) 47
ب) هوادهی آبشاری (Cascade Aeration) 47
هوادهی چند سینی یا با ریزش آب (Waterfall or Multiple Tray Aeration ) 48
هوادهی با تزریق هوا (Diffused Air Aeration) 48
هوادهی فواره ای (Jet Aeration) 48
(Filtration) فیلتراسیون 48
انواع فیلتر 48
انواع صافی های ماسه ای 49
الف) صافی ماسه ای کند Slow Sand Filter(S.S.F) 49
ب) صافی ماسه ای تند Rapid Sand Filter (R.S.F) 50
فلوئورزنی و فلوئورزدایی (Fluoridation & Defluoridation) 52
منابع 54