دانلود تحقیق فناوری نانو

اختصاصی از یارا فایل دانلود تحقیق فناوری نانو دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 44

مقدمه:

رایانه‌ها اطلاعات را تقریباً بدون صرف هیچ هزینه‌ای باز تولید می‌کنند. اقداماتی در دست اجراست تا دستگاههایی ساخته شوند که تقریباً بدون هزینه - شبیه عمل بیتها در رایانه - اتمها را به صورت مجزا بهم اضافه کنند (کنار هم قرار دهند). این امر ساختن خودکار فراورده‌ها را بدون نیروی کار سنتی همانند عمل کپی در ماشینهای زیراکس میسر می‌کند. صنعت الکترونیک با روند کوچک‌سازی احیاء می‌گردد و کار در ابعاد کوچکتر منجر به ساخت ابزاری می‌شود که قادر به دستکاری اتم‌های منفرد مثل پروتئین‌ها در سیب‌زمینی و همانندسازی اتم‌های خاک، هوا و آب از خودشان می‌گردد.

نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاهها و سیستمها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و پدیده‌های نو ظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته‌اند

نانو تکنولوژی به زبان ساده

nano کلمه‌ای یونانی به معنی کوچک است و برای تعیین مقدار یک میلیاردیم یا 10 9-یک کمیت استفاده می‌شود. چون یک اتم تقریبا 10 نانو متر است، این اصلاح برای مطالعه عمومی روی ذرات اتمی و مولکولی بکار برده می‌شود.

نانو تکنولوژی مطالعه ذرات در مقیاس اتمی برای کنترل آنهاست. هدف اصلی اکثر تحقیقات نانو تکنولوژی شکل‌ دهی ترکیبات جدید یا ایجاد تغییراتی در مواد موجود است. نانو تکنولوژی در الکترونیک، زیست ‌شناسی، ژنتیک، هوانوردی و حتی در مطالعات انرژی بکار برده می‌شود.

در نیم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوری عمده بودیم، که باعث پیشرفتهای عظیم اقتصادی در کشورهای سرمایه گذار و ایجاد فاصله شدید بین کشورهای جهان شد. متأسفانه در کشور ما بدلیل فقدان جرات علمی و عدم تصمیم گیری بموقع، به این فرصتها پس از گذشت سالیان طلائی آن بها داده می‌شد که البته سودی هم برای ما به ارمغان نمی آورد، همچون فنآوری الکترونیک و کامپیوتر در دو سه دهه گذشته که امروزه علیرغم توانائی دانشگاهی و داشتن تجهیزات آن، هیچگونه حضور تجاری در بازارهای چند صد میلیاردی آن نداریم. فناوری نانو جدیدترین این فرصتهاست، که کشور ما باید برای حضور یا عدم حضور در آن خیلی سریع تصمیم خود را اتخاذ کند.

علم و فناوری نانو (نانو علم و نانو تکنولوژی) توانائی بدست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتری (ملکولی) و بهره برداری از خواص و پدیده‌های این بعد در مواد، ابزارها و سیستمهای نوین است. این تعریف ساده خود در برگیرنده معانی زیادی است. به عنوان مثال فناوری نانو با طبیعت فرا رشته‌ای خود، در آینده در برگیرنده همه فناوریهای امروزین خواهد بود و به جای رقابت با فن آوریهای موجود، مسیر رشد آنها را در دست گرفته و آنها را بصورت «یک حرف از علم» یکپارچه خواهد کرد.میلیونها سال است که در طبیعت ساختارهای بسیار پیچیده با ظرافت نانومتری (ملکولی) _مثل یک درخت یا یک میکروب_ ساخته می‌شود.

علم بشری اینک در آستانه چنگ اندازی به این عرصه است، تا ساختارهائی بی‌نظیر بسازد که در طبیعت نیز یافت نمی‌شوند. فناوری نانو کاربردهای را به منصه ظهور می‌رساند که بشر از انجام آن به کلی عاجز بوده است و پیامدهائی را در جامعه بر جا می‌گذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است.

به عنوان مثال:

ساخت مواد بسیار سبک و محکم برای مصارف مرسوم یا نو

ورشکستگی صنایع قدیمی همچون فولاد با ورود تجاری مواد نو

کاهش یافتن شدید تقاضا برای سوختهای فسیلی

همه گیر شدن ابر کامپیوترهای بسیار قوی، کوچک و کم مصرف

سلاحهای سبکتر، کوچکتر، هوشمندتر، دور بردتر، ارزانتر و نامرئی‌تر برای رادار

شناسائی فوری کلیه خصوصیات ژنتیکی و اخلاقی و استعدادهای ابتلا به بیماری

ارسال دقیق دارو به آدرسهای مورد نظر در بدن و افزایش طول عمر

از بین بردن کامل عوامل خطرناک جنگ شیمیائی و میکروبی

از بین بردن کامل ناچیزترین آلاینده‌های شهری و صنعتی

سطوح و لباسهای همیشه تمیز و هوشمند

تولید انبوه مواد و ابزارهائی که تا قبل از این عملی و اقتصادی نبوده‌اند

و بسیاری از موارد غیر قابل پیش بینی دیگر!

دکترDrexler در همایش جهانی نظام علمی در زمینه نانوتکنولوژی اظهار کرده است: "در جهان اطلاعات، تکنولوژیهای دیجیتالی کپی‌ برداری را سریع، ارزان، کامل و عاری از هزینه‌بری یا پیچیدگی محتوایی نموده‌اند. حال اگر همین وضعیت در

تحقیق درباره فناوری نانو چیست 25 ص

اختصاصی از یارا فایل تحقیق درباره فناوری نانو چیست 25 ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 25

فناوری نانو چیست؟

علم نانو و علوم مرتبط با آن جدید نیستند چرا که صدها سال است که شیمیدانان از تکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی علم نانو در کار خود استفاده می‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند که بی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌شباهت به تنکنیک‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های امروزی نانو نیست. پنجره های رنگارنگ کلیساهای قرون وسطی، شمشیرهای یافت شده در حفاری های سرزمین های مسلمان همگی گویای این مطلب هستند که بشر مدت هاست که از برخی شگردهای این فناوری در بهینه کردن فرایندها و ساخت باکیفیت تر اشیاء بهره می برده است اما تنها به دلیل پیشرفت کم فناوری و نبود امکانات امروزی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ تونلی پیمایشی و غیره نتوانسته حوزه مشخصی برای این فناوری تعیین کند.

اولین بار ریچارد فیمن در سال 1959 طی سخنرانی خود با بیان امکان به راه اندازی فرایندی برای دستکاری اتمها و مولکولها با استفاده از ابزارهای دقیق سبب شده تا افکار به سمت توسعه چنین امکانی متمایل شوند. در سال 1974، پروفسور نوریو تانیگوشی، مدرس دانشگاه علوم توکیو، نخستین بار واژه "فناوری نانو" را بکار گرفت. او در مقاله ای با نام "مفهوم اساسی فناوری نانو" اشاره می کند که فناوری نانو اساسا مجموعه ای از فرایندهای تفکیک، ادغام و تشکیل مواد در حد یک اتم یا یک مولکول است. در دهه 1980 ایده یاین تعریف به طور وسیع تر توسط دکتر درکسلر (نویسنده کتاب های موتور خلقت) مورد بررسی قرار گرفت.

فناوری نانو و نانوعلوم در اوایل دهه 1980 با تولد علم کلاستر و اختراع میکروسکوپ تونلی پیمایشی آغاز به کار کرد. این توسعه سبب کشف فلورین در سال 1986 و نانولوله های کربنی در مدت چند سال بعد شد.

تحول دیگر این فناوری مربوط به ساخت نانوکریستالهای نیمه هادی بود که منجر به افزایش شدید تعداد نانوذرات اکسید فلزی نقاط کوانتوم گردید. میکروسکوپ نیروی اتمی 5 سال بعد از میکروسکوپ تونلی پیمایشی اختراع شد تا با کمک آن بتوان اتمها را بررسی کرد.

فناوری نانو یک زمینه بین رشته ای است که در محدوده علوم کاربردی مختلفی نظیر فیزیک، مواد، الکترونیک و غیره وارد شده است. فناوری نانو خود به تنهایی علم نیست بلکه با استفاده از آن می توان به کاربردی کردن علوم مختلف کمک کرد. فناوری نانو به سه صورت تعریف می شود:

1- فناوری نانو محدوده تحقیقات و مطالعه مواد و خصوصیات آنها در محدوده 1- 100 نانومتر را در بر می گیرد.

2- با کمک فناوری نانو ساختارهای نانویی می توان خلق کرد که خصوصیات آنها با ساختارهای ماکروسکوپی همان مواد متفاوت است.

3- با کمک فناوری نانو می توان در اتمها از طریق کنترل خصوصیات تغییراتی ایجاد کرد.

زمانی که مواد در مقیاس نانو مطالعه و بررسی می شوند واکنش های و رفتار اتمها در مقایسه با حالتی که مطالعه در سطح مولکولی انجام می شوند کاملا متفاوت است چرا که در این قلمرو خصوصیات فیزیکی مواد تغییر می کند این درست مانند این است که در توپی را در محفظه ای بیندازید و توپی دیگری را از آن محفظه بیرون آورید. تفاوت در قلمرو نانو به اندازه ای است که حتی رنگ، نقطه ذوب، خصوصیات شیمیایی و غیره مواد در خارج از این محدوده کاملا متفاوت است.

در فناوری نانو برای ساخت دو روش در نظر گرفته می شود: روش ساخت پایین به بالا و روش ساخت بالا به پایین. در روش ساخت پایین به بالا، وسایل و مواد از سطح مولکولی بر اساس اصول شیمی مولکولی ساخته می شوند درست مانند یک دیوار که از روی هم گذاشتن آجر به آجر ساخته می شود.

در روش ساخت بالا به پایین، اشیاء نانویی بدون کنترل اتمی در مقادیر بزرگتر ساخته می شوند به این طریق که در ساخت آنها از تجهیزات پیشرفته این فناوری مانند میکروسکوپ اتمی و میکروسکوپ تونلی پیمایشی استفاده می شود تا فرایند دستکاری و ایجاد پدیده ها و خصوصیات جدید در اشیاء نانویی ظهور یابند.

امروزه فناوری نانو در ساخت پلیمرهایی با ساختار مولکولی، طراحی تراشه های کامپیوتری کاربرد دارد. همچنین از این فناوری در ساخت مواد آرایشی، انواع پوشش ها و روکش های محافظتی و لباسهای مقاوم نیز استفاده می شود.

نانو فناوری چیست

فرض کنید که یک جعبه از آجرک‌های ساختمان سازی در اختیار دارید، مثل این:و می خواهید با آن یک دیوار به ارتفاع 10 سانتی متر بسازید. برای ساختن دیوار چند راه مختلف دارید:

راه اول: می توانید آجرک‌ها را همین طوری روی هم بریزید تا یک پشته ده سانتی متری درست شود. دراین حالت دیوار شما کاملا بی نظم و غیر یکنواخت است. مثلا ضخامت دیوار در قسمتهای پایینی خیلی بیشتر از قسمتهای بالایی است.(تصویر شماره یک):

مقاله درباره بررسی مبانی کاربرد نانو سنسورها در تصفیة پایدار آب

اختصاصی از یارا فایل مقاله درباره بررسی مبانی کاربرد نانو سنسورها در تصفیة پایدار آب دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 5

بررسی مبانی کاربرد نانو سنسورها در تصفیة پایدار آب

چکیده

سنسورهایی که در ابعاد نانومتری ساخته شده‌اند از حساسیت فوق‌العاده‌ای برخوردارند، عملکرد انتخابی دارند و پاسخ‌دهنده می‌باشند بنابراین تأثیر نانو تکنولوژی بر سنسورها فوق‌العاده عمیق و گسترده است. نانوذرات، نانو کریستال ‌های نیمه‌ هادی درخشان و نقاط کوانتومی دسته‌ای از نانو حسگرهایی هستند که توانایی آشکار کردن سموم موجود در محیط را دارند و مشخص شده است که نانو کریستال‌ها و نقاط کوانتومی همراه با پادتن‌ها می‌توانند بطور همزمان چهار نوع سم را آشکار نمایند. به طور کلی به منظور کنترل بوی ناخوشایند، لازم است تا اندازه‌گیری‌هایی مبنی بر میزان بوی منتشر شده انجام شود. ترکیبات بسیاری در بوهای ناشی از تصفیة پساب شناسایی شده‌اند. در سال‌های اخیر سنسورهای تجارتی مجموعه‌ای که بینی الکترونیکی نامیده می‌شوند برای شناسایی میکروارگانیسم‌ها و فلزات سنگین در آب آشامیدنی (مانند کادمیوم، سرب و روی) و به منظور شناسایی و تعیین مشخصات بوهای ناشی از مخلوط بخار جمع شده در بالای یک جامد یا مایع موجود در یک محفظة دربسته، تولید شده‌اند. این دستگاه ها از عناصر تشخیص بیولوژیکی تشکیل می‌شوند که با آشکار سازی های سیگنال مرتبط هستند این دستگاه ها نسبت به حضور و غلظت واکنش داده و پاسخی قابل اندازه‌گیری تولید می‌کنند. نانو مواد و نانو ساختار‌های جدید مانند نانو ذرات، نانو کریستال‌ها، نانو لوله‌های کربنی، نانو الیاف و فیلم نازک بعنوان دستگاه های حسگر مشخص شده‌اند، نانوذرات، نانو کریستال‌های نیمه‌ هادی درخشان و نقاط کوانتومی دسته‌ای از نانوحسگرهایی هستند که توانایی آشکار کردن سموم موجود در محیط را دارند.

واژگان کلیدی: نانو سنسورها، تصفیه، آب

مقدمه

از آنجائی که بسیاری از خواصی که انتظار می‌رود توسط سنسورها اندازه‌گیری شود در سطح مولکولی یا اتمی هستند از نانوتکنولوژی در کاربردهای حسگری یا شناسایی استفادة زیادی می‌شود. سنسورهایی که در ابعاد نانومتری ساخته شده‌اند از حساسیت فوق‌العاده‌ای برخوردارند، عملکرد انتخابی دارند و پاسخ‌دهنده می‌باشند. بنابراین تأثیر نانو تکنولوژی بر سنسورها فوق‌العاده عمیق و گسترده است. به طور کلی به منظور کنترل بوی ناخوشایند، لازم است تا اندازه‌گیری‌هایی مبنی بر میزان بوی منتشر شده انجام شود. ترکیبات بسیاری در بوهای ناشی از تصفیة پساب شناسایی شده‌اند. به طور نمونه این ترکیبات عبارتند از: ترکیبات کاهش یافتة گوگرد یا نیتروژن، اسیدهای آلی، آلدئیدها یا کتون‌ها. در سال‌های اخیر سنسورهای تجارتی مجموعه‌ای که بینی الکترونیکی نامیده می‌شوند برای شناسایی میکروارگانیسم‌ها و فلزات سنگین در آب آشامیدنی (مانند کادمیوم، سرب و روی) و به منظور شناسایی و تعیین مشخصات بوهای ناشی از مخلوط بخار جمع شده در بالای یک جامد یا مایع موجود در یک محفظة دربسته، تولید شده‌اند [5].

سنسورها یاحسگرها

انواع گسترده‌ای از حسگرهای زیستی و روش های مربوطه در طی چند سال گذشته در بازار معرفی شده‌اند. این دستگاههای آنالیتکی از عناصر تشخیص بیولوژیکی تشکیل می‌شوند که با آشکارسازی های سیگنال مرتبط هستند (مثلاً آنزیمها، میکروارگانیزم‌ها و غیره). این دستگاهها نسبت به حضور و غلظت آنالیست واکنش داده و پاسخی قابل اندازه‌گیری تولید می‌کنند. نانو مواد و نانو ساختار‌های جدید مانند نانوذرات، نانوکریستال‌ها، نانو لوله‌های کربنی، نانوالیاف و فیلم نازک بعنوان دستگاه های حسگر مشخص شده‌اند، نانوذرات کاربردهای بسیاری در سنسورها دارند. نانوذرات، نانوکریستال‌های نیمه‌ هادی درخشان و نقاط کوانتومی دسته‌ای از نانوحسگرهایی هستند که توانایی آشکار کردن سموم موجود در محیط را دارند و مشخص شده است که نانو کریستال‌ها و نقاط کوانتومی همراه با پادتن‌ها می‌توانند بطور همزمان چهار نوع سم را آشکار نمایند [2].

این نوع نانوسنسورها برای آشکارسازی همزمان چند آلاینده در نمونه‌های آب یا خاک با ظرفیت آشکارسازی حساسیت بالا به کار می‌رود، تحقیقات زیادی بر روی نانوساختارهای لوله‌ای و متخلخل از قبیل نانو لوله‌های کربنی انجام شده است، این نانوساختارها در حسگرهای زیستی برای افزایش کیفیت و فعالیت بیومولکول های ساکن استفاده می‌شوند. خواص ابعادی، شیمی سطح و الکترونیک نانولوله‌های کربنی آنها را به موادی ایده‌ال برای استفاده در حسگرهای شیمیایی و بیوشیمیایی تبدیل نموده است. این سنسورها روش سریع‌تر و نسبتاً ساده‌ای را برای پیگیری تغییرات در کیفیت آب و فاضلاب صنعتی فراهم می‌آورند [1].

نانوذرات مغناطیسی

نانوذرات مغناطیسی معمولاً به عنوان جاذب و نانوکاتالیست برای تصفیه آب بررسی شده‌اند. شرکت Nano Magnetic، نانوذرات مغناطیسی را تحت عنوانMagneto ferritin ارائه کرده و مشغول بررسی توانایی آن برای انجام اسمز پیش‌رونده (forward osmosis) به عنوان گزینه‌ای با بازدهی انرژی برای اسمز معکوس است. در چنین سیستمی از نانوذرات مغناطیسی برای تولید فشار اسمزی مورد نیاز برای راندن آب از میان یک غشای فیلتراسیون استفاده شده‌اند. برخلاف اسمز معکوس که برای تولید فشار اسمزی نیازمند انرژی ورودی است [4].

حذف آلودگی‌ها

Magneto ferritin با توانایی اسمز پیش‌رونده، برای نمک‌زدایی در نظر گرفته شده است؛ اگر چه با توجه به به نوع غشای مصرفی قادر به حذف آلودگی‌های دیگر نیز هست. Magneto ferritin را می‌توان از آب، بازیافت و بدون هیچ محدودیت ویژه‌ای دوباره استفاده کرد.

هزینه اطلاعات خاصی نسبت به هزینه‌های Magneto ferritin در دسترس نیست؛ عمر طولانی و استفاده مجدد این مواد آنها را نسبت به اسمز معکوس از لحاظ هزینه بسیار مناسب‌تر نموده است. همچنین اسمز پیش‌رونده هزینه‌های مرتبط با انرژی را تا 40 درصد هزینه‌های اسمز معکوس کاهش می‌دهد.

روش مصرف

هنوز برای Magneto ferritin هیچ سیستم قطعی‌ای طراحی نشده است؛ اما نانوذرات مغناطیسی در یک طرف غشاء برای ایجاد غلظت، به صورت غیرتعادلی به منبع آب اضافه شده‌اند. این اختلاف غلظت فشار اسمزی مورد نیار برای راندن آب منبع از میان غشاء را ایجاد خواهد کرد. سپس نانوذرات می‌توانند با استفاده از میدان مغناطیسی از آب خالص‌سازی شده، بازیافت شوند [3].

حذف ارسنیک از آب آشامیدنی

 کشف برهم‌کنش‌های مغناطیسی غیرمنتظره بین نقاط بسیار کوچک زنگ (rust)، دانشمندان مرکز فناوری نانو (CBEN) را به سمت توسعه یک فناوری کم هزینه و جالب برای پاکسازی آرسنیک از آب آشامیدنی هدایت کرده است. این فناوری میلیون‌ها نفر در هند، بنگلادش و دیگر کشورهای در حال توسعه که در آنها هزاران مورد آلاینده‌های آرسنیکی به چاه‌های آب وارد می‌شود، را امیدوار کرده است. آلودگی آرسنیک در آب آشامیدنی یک معضل جهانی است، راه‌های مختلفی برای زدودن آن وجود دارد ولی برای این کار دستگاه‌های وسیع و پمپ‌های فشار بالا که با انرژی برق کار می‌کنند، مورد نیاز است[2]. راه‌حل پیشنهادی این گروه ساده و بی‌نیاز از الکتریسیته است. هرچند نانوذرات استفاده شده در این روش گران‌ قیمت هستند، اما آنها در حال کار بر روی روشی برای تولید آنها هستند که در آن از زنگ (rust) و روغن زیتون استفاده می‌شود و هیچ امکانات بیشتری جز یک اجاق گاز نیاز ندارد. فناوری CBEN مبتنی بر یک برهم‌کنش مغناطیسی جدید کشف شده‌ای است که بین ذرات بسیار ریز زنگ که از ویروس کوچکتر هستند، اتفاق می‌افتد. در ابتدا تصور می‌شد این ذرات مغناطیسی کوچک با یک میدان مغناطیسی قوی برهم‌کنش نشان دهند. نیروی الکترومغناطیسی بزرگی برای به حرکت درآوردن نانوذرات لازم نبوده و در بسیاری از موارد یک آهن‌ربای دستی هم مشکل را حل می‌کرد. آزمایشات با استفاده از نمونه‌های خالص از ذرات اکسید آهن هم اندازه در آب به شکل سوسپانسیون انجام شد. یک میدان مغناطیسی جهت وارد کردن فشار به ذرات برای خارج شدن از محلول مورد استفاده قرار گرفت که در نهایت آب خالص باقی ماند. ذرات ریز را بعد از زدودن از آب مورد اندازه‌گیری قرار دادند و توضیح شفافی را ارائه دادند بطوریکه ذرات بعد از اعمال میدان مغناطیسی به هم دیگر نچسبیده بودند [1].

با کاهش اندازه ذره، نیروی مورد نیاز برای به حرکت درآوردن آن به شدت کاهش می‌یابد و مدل‌های قدیمی که پیش‌بینی می‌کردند میدان مغناطیسی بزرگی برای خارج کردن این ذرات مورد نیاز است، باید تصحیح گردد. در این جا نانوذرات بر هم نیرو وارد می‌کنند. در این حالت یک آهن‌ربای دستی فشار بر نانوذرات را به آرامی آغاز می‌کند و حرکت آنها را موجب می‌شود این نانوذرات به طور مؤثری روی هم تأثیر گذاشته و یکدیگر را به بیرون آب هل می‌دهند. این ویژگی‌ مثالی دیگر از برهم‌کنش‌های منحصر به فردی است که ما در مقیاس نانو شاهد هستیم. به دلیل خاصیت معروف آهن در متصل شدن به آرسنیک، آزمایشات روی آب آلوده به آرسنیک را تکرار و دریافته شد که ذرات آهن، مقدار آرسنیک در آب آلوده را تا زیر سطح EPA برای آب آشامیدنی آمریکا، کاهش می‌دهد. محاسبات اولیه نشان داد که این روش می‌تواند در جاهایی که فناوری تصفیه آب به شکل‌های متداول امکان‌پذیر نیست، انجام شود. با توجه به این که مواد شروع کننده برای تولید نانوزنگ ارزان هستند، هزینه این مواد در صورت تولید صنعتی آنها کم است. مواد خام اولیه زنگ و اسیدهای چرب هستند که اسیدهای چرب را می‌توان از روغن زیتون یا نارگیل تهیه کرد.

تصفیه فاضلاب‌ها

محققان به دنبال توسعه روش منحصر به فردی برای تصفیه فاضلاب‌ها هستند که بدون استفاده از مواد شیمیایی گران قیمت، کیفیت آب را بیشتر از روش‌های موجود بهبود می‌بخشد. آخرین مرحله تصفیه آب، حذف موجودات زنده بسیار ریز است. در حال حاضر از کلر به عنوان ماده ضدعفونی‌کننده استفاده می‌شود، ولی در این حالت حتی بعد از تصفیه هم ترکیبات ارگانیک زیادی در آب حضور دارند. کلر موجودات زنده ریز را از آب حذف می‌کند، ولی با آلاینده‌های ارگانیک واکنش داده، محصولات جانبی تجزیه‌ناپذیر و سمی تولید می‌کند که نمی‌توان آنها را از آب حذف کرد. انتقال این مواد به محیط‌زیست و استفاده از آنها در کشاورزی و دیگر صنایع می‌تواند مشکلات بهداشتی جدی ایجاد کند. تصفیه فاضلاب به کمک نانوکاتالیزور نوری می‌تواند جایگزین سومین مرحله تصفیه یعنی ضد عفونی با کلر شود تا موجودات زنده ریز و ترکیبات آلی را به طور همزمان حذف و فاضلاب را به یک منبع آب مناسب تبدیل کند. به طور طبیعی موجودات زنده ریز، ترکیبات ارگانیک بزرگ را کوچک‌تر می‌کنند؛ اما از آنجا که این ترکیبات به طور زیستی تجزیه ناپذیرند، ما مجبور به استفاده از نوعی انرژی برای تجزیه آنها هستیم. این انرژی از اشعه فرابنفش نور خورشید گرفته می‌شود و به همراه کاتالیزورهای نوری مورد استفاده قرار می‌گیرد. انرژی تولید شده از واکنش سلول کاتالیزوری نوری می‌تواند موجودات زنده ریز را کشته و ترکیبات تجزیه‌ناپذیر را تجزیه کند. این فرایند به دلیل امکان استفاده مجدد از کاتالیزورهای نوری، بسیار مقرون به صرفه است. ذرات کاتالیزوری چه به صورت همگن در محلول پراکنده شده یا روی ساختارهای غشایی رسوب داده شده باشند، می‌توانند ما را از تجزیه شیمیایی آلاینده‌ها مطمئن سازند [4].

اثر افزودن فلزات مختلف در بهبود فعالیت کاتالیزوری شناخته شده است و دانشمندان از آن در حذف تری‌کلرواتیلن (TCE) از آب‌های زیرزمینی استفاده کرده‌اند. نانوذرات طلا و پالادیم، کاتالیست‌هایی بسیار مؤثر برای حذف آلودگی ‌TCE از آب هستند. مزیت‌های حذف TCE با پالادیم به خوبی مشخص است ولی این روش تا حدودی پرهزینه است. با به کارگیری فناوری‌نانو می‌توان تعداد اتم‌های در تماس با مولکول‌های TCE و در نتیجه کارایی این کاتالیست را چندین برابر کاتالیست‌های رایج افزایش داد. TCE حلال رایج در روغن زدایی از فلزات و قطعات الکترونیکی، یکی از مواد آلی سمی رایج در منابع آب است و در 60 درصد پسماندهای صنعتی به عنوان آلودگی وجود دارد. تماس آن با بدن باعث صدمه زدن به کبد و بروز سرطان می‌شود. کاتالیست‌های شیمیایی نسبت به کاتالیست‌های زیستی بسیار سریع‌تر عمل می‌کنند ولی بسیار گران هستند. یکی از مزیت‌های کاتالیست‌های پالادیم برای تجزیه TCE این است که پالادیم، این ماده را مستقیماً به ماده غیرسمی اتان تبدیل می‌کند. در حالی که کاتالیست‌های رایج مانند آهن، آن را به برخی مواد واسطه سمی مانند وینیل‌کلراید تبدیل می‌کنند.

در روش جدیدی نانوبلورهای تیتانیوم با سطح ویژه بالا (بیش از 250 گرم بر متر مربع) برای حذف آروماتیک‌های آلی تولید می‌شوند. این مواد تحت تابش اشعه فرابنفش، قابلیت اکسیداسیون نوری بسیاری از مولکول‌ها را پیدا می‌کنند. همچنین C60 کاتالیزور نوری بسیار خوبی است که کارایی آن صدها برابر بیش از تیتانیای موجود در بازار است. تولید رادیکال آزاد به وسیله C60 متراکم در آب، امکان تجزیه آلاینده‌ها را فراهم می‌کند[5].

نتیجه گیری و پیشنهادات

پیش‌بینی می‌شود که فناوری نانو موجب افزایش حساسیت حسگرها و تولید ارزان و خودکار آنها گردد و بتواند در آزمایشگاه و خارج از آن جهت آشکارسازی سریع مواد سمی و بیماریزا (پاتوژن) به کار رود. نسل جدیدی از نانوذرات به منظور حذف هیدروکربنهای آروماتیک چندحلقه‌ای که به سختی از آب یا خاک آلوده حذف می‌شوند، طراحی شده است. انتظار می‌رود فناوری نانو نقش مهمی در حذف آلاینده‌ها ایفا کند و همچنین در توسعه فرآیند تولید سبز که انتشار و تولید مواد زائد را کاهش ‌دهد، مهم واقع شود. فناوری نانو موجب کاهش مصرف مواد خام مورد نیاز شده و بنابراین از منابع طبیعی محافظت می‌نماید. بطور کلی فناوری نانو با کارآمدکردن دستگاه ها و ابزار مورد استفاده در بخش های مختلف و نیز با کاهش مصرف ماده خام و انرژی گامی مؤثر در جهت حفاظت از منابع طبیعی و محیط زیست برداشته است.

منابع

تحقیق درباره نانو ذرات نقره ( نانو سیلور )

اختصاصی از یارا فایل تحقیق درباره نانو ذرات نقره ( نانو سیلور ) دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 27

به نام خدا

نانو ذرات نقره ( نانو سیلور )

مقدمه

هم اکنون نانو ذرات و مواد نانو بلورین به عنوان عوامل ضد میکروبی و ضد قارچی تجاری شده اند. صنعت مراقبت های بهداشتی با توجه به رشد مقاومت باکتری ها و آنتی بیوتیک ها، به شدت به خاصیت ضد میکروبی نقره دست پیدا کرده است. در زمان یونان باستان داخل مواد آشامیدنی نقره اضافه می شد یا آب در ظرف نقره ای آشامیده می شد، زیرا یونانیان اعتقاد داشتند که نقره عمر آنان را افزایش خواهد داد. این همان خاصیت ضد میکروبی نقره است که علم امروز بشر آنرا اثبات کرده است. نانو ذرات دارای سطح بسیار زیادی اند و در مورد نقره بطور خاص، این افزایش سطح باعث خواهد شد که یک گرم از نانو ذرات نقره برای ضد باکتری کردن یک صد متر مربع از سطح یک ماده کافی باشد. از انجا که پوشش دادن وسایل مصرفی با نقره فلزی خالص برای ضد باکتری کردن آنها، دارای قیمت تمام شده زیادی است، بنابراین محققان دریافته اند که استفاده از مواد فلزی دیگر و ترکیب آنها با نقره، یک راه عملی برای استفاده از خاصیت میکروب کشی نقره است. به همین دلیل دانشمندان تحقیقات گسترده ای بر روی سنتز نانو ذرات نقره انجام داده اند.

هم اکنون نانو ذرات و مواد نانو بلورین به عنوان عوامل ضد میکروبی و ضد قارچی تجاری شده اند. صنعت مراقبت های بهداشتی با توجه به رشد مقاومت باکتری ها و آنتی بیوتیک ها، به شدت به خاصیت ضد میکروبی نقره دست پیدا کرده است. در زمان یونان باستان داخل مواد آشامیدنی نقره اضافه می شد یا آب در ظرف نقره ای آشامیده می شد، زیرا یونانیان اعتقاد داشتند که نقره عمر آنان را افزایش خواهد داد. این همان خاصیت ضد میکروبی نقره است که علم امروز بشر آنرا اثبات کرده است. نانو ذرات دارای سطح بسیار زیادی اند و در مورد نقره بطور خاص، این افزایش سطح باعث خواهد شد که یک گرم از نانو ذرات نقره برای ضد باکتری کردن یک صد متر مربع از سطح یک ماده کافی باشد. از انجا که پوشش دادن وسایل مصرفی با نقره فلزی خالص برای ضد باکتری کردن آنها، دارای قیمت تمام شده زیادی است، بنابراین محققان دریافته اند که استفاده از مواد فلزی دیگر و ترکیب آنها با نقره، یک راه عملی برای استفاده از خاصیت میکروب کشی نقره است. به همین دلیل دانشمندان تحقیقات گسترده ای بر روی سنتز نانو ذرات نقره انجام داده اند.

نانو ذرات فلزی خواص الکتریکی، مغناطیسی، کاتالیستی و نوری خاص و متفاوتی نسبت به توده ی فلزی نشان میدهد. این خواص سبب کاربردهای ویژه این نانو ذرات در مهندسی پزشکی، علوم زیستی، شیمیایی، نوری و الکترونیکی می شود. از میان نانو ذرات فلزی، نانو ذرات نقره به علت دارا بودن خواص کاتالیستی، ضد میکروبی نقش پر رنگ ایفا می کند. نانو سیلور یک دستاورد شگرف علمی از نانو تکنولوژی است که در عرصه های مختلف پزشکی، صنایع مختلف مثل کشاورزی و دامپروری و بسته بندی، لوازم خانگی، آرایشی، بهداشتی و نظامی کاربرد دارد.

هم اکنون نانو ذرات و مواد نانو بلورین به عنوان عوامل ضد میکروبی و ضد قارچی تجاری شده اند. صنعت مراقبت های بهداشتی با توجه به رشد مقاومت باکتری ها به آنتی بیوتیک ها، به شدت به قابلیت افزایش محافظت در برابر آنها نیازمند است. در اکثر موارد مکانسیم های عملکرد آنتی بیوتیک ها به خوبی درک نشدهاست و به همین دلیل احتمال کشف مواد جدید و بهتر همواره وجود دارد.

نقره به دلیل خواص آنتی بیوتیک اش مدتهای درازی شناخته شده بود، اما اخیراً به دلیل ساخته شدن به صورت نانو ذرات ـ که انحلال و در نتیجه قدرت آن را بیشتر می کند ـ استفاده بیشتری یافتهاست.

نانو ذرات نقره (Nano Silver) یک دستاورد شگرف علمی از فناوری نانو است که در عرصه های مختلف پزشکی، صنایع مختلف مثل کشاورزی و دامپروری و بسته بندی، لوازم خانگی، آرایشی، بهداشتی و نظامی کاربرد دارد. در فناوری نانو نقره ذرات نقره به صورت کلوییدی در محلولی به حالت سوسپانسیون (مخلوط کلوئیدی جامد در مایع) قرار دارند که خاصیت آنتی باکتریال (ضد باکتری)، آنتی فونگاس (ضد قارچ) و آنتی ویروس دارند.

هر چند این فناوری به تازگی مورد توجه زیادی قرار گرفته و رونق بسیاری پیدا کرده، اما از آن در طب قدیم استفاده می شده بدون آنکه دلیل تاثیر آن شناخته شود و حتی جنگ برای کنترل عفونت زخم سربازان از سکه های نقره استفاده می شده است.

محلول های نانو نقره از ذرات نقره در اندازه های ۱۰۰-۱۰ نانومتر تشکیل شده اند و در مقایسه با محلول های دیگر پایداری بیشتری دارند. ذرات نقره به دلیل اندازه کمی که دارند، سطح تماس بشتری با فضای بیرون دارند و تاثیر بیشتری بر محیط می گذارند.

نقره د رابعاد برزگتر، فلزی باخاصیت واکنش دهی کم می باشد، ولی زمانی که به ابعاد کوچک در حد نانو متر تبدیل می شود، خاصیت میکروب کشی آن بیش از ۹۹ درصد افزایش می یابد، به حدی که می توان ازآن جهت بهبود جراحات و عفونت ها استفاده کرد. نقره در ابعاد نانو بر متابولیسم، تنفس و تولید مثل میکروارگانیسم اثر می گذارد. نانو ذرات نقره تا کنون بیش از ۶۵۰ نوع باکتری شناخته شده از بین برده است.

انواع نانو ذرات نقره:

۱٫نانو ذرات پایه فلزی.۲٫نانو ذرات پایه بتونی (AgNO3).3.نانو ذرات پایه کامپوزیتی (SiO2, TiO2).

مکانیسم فعالیت نانو ذرات نقره:

۱٫ مکانیسم کاتالیستی: تولید اکسیژن فعال توسط نقره، این مکانیسم بیشتر مورد کامپسوزیت های نانو ذرات مقره ای صدق می کند که روی پایه های نیمه هادی مانند TiO2 یا SiO2 قرار گرفته می شود. در این وضعیت ذره مانند یک پیل الکتروشیمیایی عمل می کند و با اکسید کردن اتم اکسیژن، یون اکسیژن و با هیدرولیز کردن آب، یون OH- را تولید می کند که هر دو از بنیان های فعال و از قوی ترین عاملین ضد میکروبی نیز می باشند.

تحقیق درباره نانو مواد و تصفیه آب فرصت ها و چالش ها

اختصاصی از یارا فایل تحقیق درباره نانو مواد و تصفیه آب فرصت ها و چالش ها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 22

نانو مواد و تصفیه آب : فرصت ها و چالش ها

Nanomaterials and Water Purification: Opportunities and Challenges

آبان 1389

چکیده

پیشرفت در علم و مهندسی در مقیاس نانو نشان می دهد که بسیاری از مشکلات کنونی در ارتباط با کیفیت آب می تواند مرتفع گردد و یا تا حد زیادی با استفاده از مواد جاذب در مقیاس نانویی ، نانوکریستالها ، نانوذرات فعال زیستی ، غشاء کاتالیستی نانویی و نانوذرات پیشرفته در میان سایر محصولات و فرآیندهای حاصل از توسعه فناوری نانو بهبود بخشیده شود. نوآوری در توسعه فن آوری های جدید برای شیرین نمودن آب یکی از این دستاورد ها می باشد. علاوه بر این محصولات تولیدی توسط فناوری نانو باعث کاهش غلظت مقادیر ترکیبات سمی به کمتر از حد یک قسمت در یک میلیارد در آب می گردد ، لذا این فن آوری جهت حصول استانداردهای مورد استفاده مشاوران کیفیت آب و بهداشت بکار می رود. این مقاله به بررسی امکان استفاده از نانومواد در تصفیه آب می پردازد و تمرکز بیشتر بر روی پیشرفت های اخیر در توسعه مواد و فرایندهای جدید در مقیاس نانو برای تصفیه آب های سطحی ، آبهای زیرزمینی و فاضلاب های صنعتی آلوده به یونهای فلزی سمی ، رادیونوکلوئیدها ، املاح آلی و معدنی ، باکتری ها و ویروس ها می باشد. علاوه بر این برخی از چالش های مرتبط با توسعه نانومواد کارا و سازگار با محیط زیست و مناسب برای تصفیه آب نیز مورد بررسی قرار می گیرد.

Abstract

Advances in nanoscale science and engineering suggest that many of the current problems involving water quality could be resolved or greatly ameliorated using nanosorbents, nanocatalysts, bioactive nanoparticles, nanostructured catalytic membranes and nanoparticle enhanced filtration among other products and processes resulting from the development of nanotechnology. Innovations in the development of novel technologies to desalinate water are among the most exciting and promising. Additionally, nanotechnology- derived products that reduce the concentrations of toxic compounds to sub-ppb levels can assist in the attainment of water quality standards and health advisories. This article gives an overview of the use of nanomaterials in water purification. We highlight recent advances on the development of novel nanoscale materials and processes for treatment of surface water, groundwater and industrial wastewater contaminated by toxic metal ions, radionuclides, organic and inorganic solutes, bacteria and viruses. In addition,we discuss some challenges associated with the development of cost effective and environmentally acceptable functional nanomaterials for water purification.

واژه های کلیدی : نانو مواد ، تصفیه آب ، جاذب های نانویی، نانوفیلتراسیون، نانولوله های کربن، دن دریمر

فهرست مطالب

فصل 1 : مقدمه

1-1- مقدمه ..........................................................................................................................................................5

فصل 2 : مروری بر منابع

2-1- نانومواد و تصفیه آب...................................................................................................................................8

2-2- جاذب های نانویی.......................................................................................................................................8

2-3- کاتالیزورهای نانویی و نانوذرات فعال ردوکس.........................................................................................10

2-4- غشاء های نانوساختاری و واکنشی.................................................................................................................11

2-5- نانوذرات بیواکتیو.....................................................................................................................................12

2-6- اولترافیلتراسیون توسط پلیمرهای دندریمر افزایشی (dendrimer-enhanced).................................13

2-7- چالش های پیش رو در تصفیه آب توسط نانومواد....................................................................................14

فصل 3: نتیجه گیری کلی

3- نتیجه گیری کلی...........................................................................................................................................18

مراجع

فصل 1 :