Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

2013144003 Canan ÇALIK 2012144012 Fikriye Begüm SERT 2012144005 Kübra GEDİK SU VE NANOTEKNOLOJ İ.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "2013144003 Canan ÇALIK 2012144012 Fikriye Begüm SERT 2012144005 Kübra GEDİK SU VE NANOTEKNOLOJ İ."— Sunum transkripti:

1 Canan ÇALIK Fikriye Begüm SERT Kübra GEDİK SU VE NANOTEKNOLOJ İ

2 NANOTEKNOLOJ İ Nanoteknoloji, atom ve moleküllerin bir araya getirilmesi ile nanometre ölçeklerde işlevli yapıların oluşturulması şeklinde özetlenebilir. Nanometre Ölçeklerde İşlevli Yapı Atom Molekül

3 NANOTEKNOLOJ İ N İ N GEL İŞİ M SÜREC İ 1959’da bir konferansta ‘There is plenty of room at the bottom (Aşağıda daha çok yer var)’ başlıklı bir konuşma yapmıştır. Bu konuşmasında eğer atom ve molekül büyüklüklerinde imalat yapılabilirse birçok yeni keşiflerin olabileceğini söylemiş, böyle bir şeyin gerçekleşebilmesi için ilk başta nanoölçekte özel ölçme ve üretim yöntemlerinin geliştirilmesi gerektiğini belirtmiştir. Feynman’ın bu meşhur konuşması nanobilim ve nanoteknolojinin başlangıcı kabul edilmektedir. Richard Feynman

4 1980’li yılların başlarında nanoyapıların bazı fiziksel büyüklüklerini ölçmek ve nanoölçekte malzeme üretmek maksadıyla kullanılabilecek bazı yöntemler ve aygıtlar geliştirildi, böylece Feynman’ın bahsettiği ilk adım atılmış oldu; taramalı tünellemeli mikroskoplar, atom kuvveti mikroskopları bunlardan bazılarıdır. 2001’de nanolaser gerçekleştirilmesiyle bilgisayarların gelişmesi de bu konuda kuramsal çalışmaların, özellikle bilgisayar simülasyon çalışmalarının yaygınlaşmasını sağlamıştır. GaP/Si AFM İle Alınmış Görüntüsü Bakteri SEM İle Alınmış Görüntüsü

5 NANOBOYUT Atomlar tek tek ele alındığında onların kendine has kuantum (mikroskopik) dünyası için büyük, el ile tutulan göz ile görülen davranışları makroskopik dünya için ise çok küçük olduğundan nanometre boyutlarında bir madde bu iki dünyanın karışımı ilginç özellikler taşır.

6 Nanoölçekteki yapıların farklılıkları sadece ebatların küçüklüğü ile ilgili değil, ayrıca küçük ebatlarda farklı fiziksel özelliklerin ortaya çıkması ile de ilişkilidir. Ebatlar küçüldükçe kuantum özellikler daha belirgin hale gelir. Bunun en önemli sonuçlarından birisi atomların geometrik düzeninin maddenin bazı fiziksel özelliklerini etkilemesidir. Nano Altın Parçacıkları İle İşlenmiş Kadehin İçine Işık Düşürüldükten Sonraki Görüntüsü

7 NANOTEKNOLOJ İ UYGULAMA ALANLARI Mikrop Oluşumunu Önleyen Nanoboya Kirlenmeyen Kıyafetler Hafif ve Dayanıklı Çelik Yelek Nano Bilgisayar

8 NANOTEKNOLOJ İ UYGULAMA ALANLARI: ÇEVRE VE ENERJ İ Nanoteknolojinin enerjinin verimli kullanılmasında, depolanmasında ve üretilmesinde önemli etkileri vardır. Çevre sorunlarının gözlenmesinde ve giderilmesinde kullanılarak; çeşitli kaynaklardan gelen atıklar önlenebilir, daha az atık yapan üretim sistemleri geliştirilebilir. Temiz enerji kaynağı olarak kabul edilen hidrojen enerjisi konusunda hidrojen gazını depolama işine nanoölçekte çözüm aramak gerekmektedir. Gelecekte yaşamsal bir ihtiyaç haline gelecek olan temiz su elde edilmesinde nanofiltreler kullanılabilir. Nanofiltre

9 SU Kimyasal formülü H 2 O olan 2 Hidrojen ve 1 Oksijen atomu arasında kovalent bağ bulunan bileşiktir. Moleküller arasında H bağı bulunur. Su Su Molekülü Besinlerin sindirimi, emilimi ve hücrelere taşınmasında Hücre, organ ve dokuların düzenli çalışmasında Zararlı maddelerin vücuttan atılmasına Vücut ısısının denetiminde görevlidir.

10 SUYUN ÖZELL İ KLER İ Kırmızı renkli ışın absorbe edildiği için göl ve deniz gibi büyük su kütlelerindeki su, mavi olarak görünür. Suyun rengi içindeki kirlilik vb. etkenlere bağlı değişebilir. Su, eriyebilen birçok madde için çok iyi bir çözücüdür. Bu tip maddeler hidrofilik maddelerdir. Hidroksi bileşikleri, amin, sülfidril bileşikleri, ester, keton vb organik bileşikler… Su kohezyon kuvvetine sahip bir maddedir, yani kendi molekülleri arasında çekim kuvveti sayesinde dağılmadan kalabilir. Su aynı zamanda adhezyon (farklı iki maddenin molekülleri arasındaki çekim kuvveti) kuvveti yüksek bir maddedir.

11 Su, su molekülleri arasındaki güçlü kohezyon kuvveti nedeniyle oluşan yüksek yüzey gerilimine sahiptir. Alçı Taşı CaSO 4 Kalker Taşı CaCO 3 Kaya Tuzu NaCl Suyun elektrik iletme özelliğini suyun içinde çözünmüş olan mineral tuzlarının iyonları sağlar.

12 SU KAYNAKLARI METEOR SULARI Mevcut sular içinde en saf olanıdır, bununla beraber havada bulunan bütün gazları içerdiği gibi, bazı anorganik ve organik maddeler de bulunabilir. YağmurKar YERALTI VE KAYNAK SULARI Bulunduğu ve geçtiği toprak tabakalarını çözmesi sonucunda, tabakaların cinsine göre, çözünmüş maddeleri içerir. YeraltıKaynak YERYÜZÜ SULARI Yüzeylerinin açık olması sebebiyle özellikle organik yapıdaki yabancı maddeleri almaya yatkındır. Buna karşılık hava ile temas halinde olduğundan karbonat sertliği azdır. DenizGöl MİNERAL SULARI Doğal sulara oranla çözünmüş madde miktarı belirli bir sınırı aşmış veya temperatür ve radyoaktivitesi doğal sınırı geçmiş olan sulardır. Maden Suyu

13 DO Ğ ADAK İ SU DÖNGÜSÜ Su buharı yoğunlaşarak bulutları oluşturur koşullar uygun olduğunda yağış meydana gelir. Yağış şeklinde yeryüzüne düşen su toprağa sızarak yeraltı sularına veya yüzeyel akıntı olarak okyanuslara ve denizlere karışır. Yüzey sularının buharlaşmasıyla su atmosfere geri döner.

14 ATIKSU ARITMA Su arıtma ham su kaynaklarından kontaminantların (bulunması istenmeyen madde ve madde karışımları) uzaklaştırılması işlemi olarak tanımlanabilmektedir. Su arıtma; bakteri, parazit, virüs, mantarlar, algler gibi organik materyallerin askıda kalmış partiküllerini; krom, kurşun ve bakır gibi toksik metalleri ve kumlar gibi büyük partikülleri ayırabilmektedir. Bazı arıtma sistemleri; kendi etkileri ile görünüm, koku ve tat için seçilmiştir. Atıksuyun niteliğine göre kullanılacak arıtma prosesleri de farklılık göstermektedir. Atıksu

15 SU ARITMA YÖNTEMLER İ FİZİKSEL ARITMA PROSESLERİ Fiziksel arıtma atıksu içerisinde bulunan yüzer maddeler ile kendiliğinden çökebilen katı maddelerin giderilmesi amacıyla yapılır. BİYOLOJİK ARITMA PROSESLERİ Biyolojik arıtma prosesleri aerobik ve anaerobik arıtma olarak sınıflandırılabilir. KİMYASAL ARITMA PROSESLERİ Suda çözünmüş halde ve askıda bulunan katı maddelerin çökelmesini ve bu şekilde sudan uzaklaştırılmasını sağlayan kimyasal arıtma tesislerinde, uygun pH aralığında atıksuya kimyasal maddeler ilave edilmektedir. Kimyasal arıtma proseslerinde çökeltme işlemini sağlayan bu kimyasal maddeler koagülant madde adıyla anılır.

16

17 ÖNEML İ SU İ Y İ LE Ş T İ RME ALANLARI VE BU KONUYLA ALAKALI YAYGIN TEKNOLOJ İ LER Organiklerin taşınması; UV, ozon ve karbon filtrasyon Partiküllerin taşınması; nanofiltrasyon ve ultrafiltrasyon De iyonizasyon; elektro de iyonizasyon, ters ozmos ve iyon değişimi Su yumuşaklığı; kimyasal çökelme ve iyon değişimi Partikül filtrasyonu; arıtma, koagülasyon, kararsızlık, sürekli mikro-filtrasyon

18 ORGAN İ KLER İ N TA Ş INMASI KARBON FİLTRASYON Aktif karbon filtrasyon sistemleri; suda istenmeyen klor, renk, tat, koku veren eriyik gazlar, artıklar ve organik maddelerin arıtımı için kullanılmaktadır. Hydrofilter-C otomatik filtreler aktif karbonun adsorpsiyon özelliği ile, sudaki molekül ve iyonları mineral gözenekleri vasıtası ile iç yüzeylerine doğru çekerek, suyun organik maddelerden arınmış, renksiz, kokusuz ve berrak bir şekilde olmasını sağlar. OZON O 3 ün radikal bozunma ürünleri, çözünen organik maddelerin bozunma ürünlerine, alkali, geçiş metalleri, metal oksitler ve karbon gibi maddelerin varlığı ile katalizlenir. UV Ultraviyole (UV), ozon moleküllerini ve organik maddeleri aktive ederek organik madde giderimi artar. Bu yolla pestisitlerin CO 2 ve H 2 O’ya parçalanması mümkün olmaktadır.

19 PART İ KÜLLER İ N TA Ş INMASI NANOFİLTRASYON Bakterilerin, virüslerin, organik kalıntıların ve sertliğin uzaklaştırılmasında kullanılır. Ayrılma işlemi organik bir yarı geçirgen membrandan oluşan seçici geçirgen bir tabaka üzerinde gerçekleşir. Genellikle membran materyalinin pozitif veya negatif yüklü olmasından dolayı nanofiltrasyon membranlar Donnan dengesiyle açıklanan iyonik seçiciliğe sahiptir. Buna göre küçük mineral iyonlarını içeren çözeltiler membrandaki sabit iyonik moleküllerle aralarında Donnan potansiyeli denen elektriksel bir potansiyel farkının doğmasına ve Donnan dengesi adı verilen dengenin oluşmasına neden olurlar. ULTRAFİLTRASYON µ dan 0.01 µ değin fiziksel arıtım yapabilme yeteneğine sahip sistemler ise Ultrafiltrasyon sistemleri (UF) olarak tanımlanır.

20 DE İ YON İ ZASYON ELEKTRO DE İYONİZASYON Elektro deiyonizasyon, doğru akım altında (-) anot ve (+) Katot, iki elektrot arasında sıkışmış iyon seçici membranlar ve iyon değiştirme reçinelerinin bir kombinasyonu şeklinde kullanılarak suyu saflaştıran bir teknolojidir. TERS OZMOS Ters ozmos işlemi esnasında yüksek basınca ihtiyaç vardır. Arıtılacak olan suya uygulanan basınç bir pompayla sağlanır. Ters osmos sisteminde basınç pompasının basınç uygulayarak gözenek çapları (milimetrenin ’da biri ile ’da biri arasında (en ufak virüsten 20 kat büyük)) membranın bir tarafında kirleticiyi hapseder; diğer tarafa arınmış suyu geçirir. NASA tarafından uzay kapsülü içerisinde astronotların atık sudan içme suyu sağlamaları amacıyla bulunmuştur.

21 SU YUMU Ş AKLI Ğ I KİMYASAL ÇÖKELME Fosforun gideriminde kimyasal, fiziksel ve biyolojik metotlar kullanılabilmektedir. Demir veya alum tuzları ya da kireç ile yapılan kimyasal çöktürme fosfor gideriminde çok kullanılmaktadır. İYON DEĞİŞİMİ Su yumuşatma sistemlerinin temel çalışma prensibi iyon değiştirme yöntemi ile suda sertliğe neden olan Kalsiyum (Ca +2 ) ve Magnezyum (Mg +2 ) iyonlarının sudan uzaklaştırılmasına yardımcı olmasıdır. Katyonik reçinede bulunan Sodyum (Na +1 ) iyonlarının, kalsiyum ve magnezyum iyonları ile yer değiştirerek gerçekleştirdiği uzaklaştırma işlemidir. Bu işlem sonrasında doyuma ulaşan reçinenin tuzlu su ile zaman yada debi kontrollü rejenerasyon işlemi yapılmalıdır.

22 PART İ KÜL F İ LTRASYONU KOAGÜLASYON Koagülasyon suyun içindeki çözünmüş parçacıkların pıhtılaşma sürecini kapsar. Koagülasyonun başarılı olabilmesi için APF (Suda askıda duran ince ve katı par­tikülleri topaklayarak AFM(Aktif Filtre Katmanı. AFM'nin ham maddesi yeşil camdır. AFM mezo gözenekli bir yapıdadır ve katalitik yüzey alanı m³ başına m² ulaşır. Katalitik yüzeylere suyun teması ile oluşan hidroksil radikaller (OH - Radikaller) biofilm oluşumunu engeller.) filtrede tutunmalarını sağlar.)’nin su ile şiddetli bir şekilde karıştırılması gereklidir. SÜREKLİ MİKRO-FİLTRASYON Sürekli mikrofiltrasyon prosesinde iki temel bileşen bulunur; 0.2 mikron boşluk boyutlu membranlar ve patentli hava ile ters yıkama sistemi. Basınçlandırılmış hava ile yapılan ters yıkama yüksek enerjisi ve iyi dağılımı sebebiyle sıvı ile yapılan konvansiyonel ters yıkamadan daha etkilidir. Ayrıca sıvı ile yapılan konvansiyonel ters yıkamada yapılması gereken ön klorlamaya bu sistemde ihtiyaç duyulmaz.

23 SU ARITMADA BAZI YARDIMCI ALANLAR Biyolojik Bozunma Kontrolü Korozyon Kontrolü Dezenfeksiyon  Ozon  Kloramin  Klor Dioksit

24 B İ YOLOJ İ K BOZUNMA Biyolojik bozunma, organik maddelerin canlı mikrobik organizmalar tarafından üretilen enzimler yoluyla daha ufak bileşenlere ayrıldığı süreçtir. Biyolojik bozunma süreçleri büyük ölçüde farklılık göstermekle birlikte biyolojik bozunmanın nihai ürünü çoğunlukla biyokütle, karbondioksit ya da metandır. Organik maddeler oksijenle (aerobik) ya da oksijensiz anaerobik ortamlarda biyolojik olarak ayrışabilirler. Metan

25 KOROZYON KONTROLÜ Korozyon metallerin ortam ile kimyasal veya elektrokimyasal reaksiyonu sonucu malzeme özelliklerinin olumsuz yönde etkilenmesidir. Kimyasal korozyon metalin içinde bulunduğu ortamdaki diğer bir elementle doğrudan elektron alışverişinin söz konusu olduğu bir reaksiyondur. Metal genellikle ortamdaki oksijene elektron verir ve reaksiyon sonucu metal oksit oluşur.

26 DEZENFEKS İ YON OZON Ozon oksidasyon gücü çok yüksek ve bilinen en güçlü dezenfektandır. Yüksek oksidasyon gücü bakterilerin yok edilmesinde çok etkilidir. Ozonun suya 4 ile 10 dakika arasında uygulanması suyun dezenfekte olması için yeterlidir. Virüsler çok küçük boyutlarda olduğu için parazitlik bir biyolojik kümeler oluşturmaktadır. Virüslerin bakteri filtreleri ile tutulmaları mümkün değildir. KLORAMİN Ortamda uzun süre bozunmadan kaldıklarından kloraminler sıklıkla uzun dağıtım şebekelerinde serbest klor ihtiyacını karşılamak üzere ikincil (rezidüel) dezenfektan olarak kullanılır. Kloraminlerin diğer bir tercih nedeni de dezenfeksiyon sonrasında oluşan yan ürünlerin klorlamaya göre daha az olmasıdır. Kloramin daha ziyade organik maddelerle çok fazla kirlenmiş yüzey sularının klorlanmasında kullanılır. Bu metotla klor verilmeden önce suya az bir miktar amonyak verilir. Amonyak sudaki organik maddeleri bilhassa fenolü indirger. KLOR DİOKSİT Klor dioksit klora dayalı bir dezenfektan olmakla birlikte hemen tüm özellikleri klordan farklıdır. Sıvı şekli sıvı içinde çözünmüş gaz şeklindedir, çözünürlüğü pH’dan fazla etkilenmez, uçucu bir bileşiktir ve içinde çözünmüş hâlde bulunduğu sıvıdan kolayca ayrılabilir. Güçlü bir dezenfektan olmasının yanı sıra en çok tercih edilen oksidandır. Klor dioksit suya ilave edildiğinde oksidasyon özelliğine sahip bir yan ürün oluşmasına neden olur. Kloramin Klor Dioksit

27 T İ P İ K B İ R SU ARITMA FABR İ KASINDA Ön işlem olarak tanımlanan su yüzey arıtması; arıtma sistemi diğer aşamalarına zarar verebilen çöp, sap, yaprak ve diğer büyük partiküller gibi büyük atıkları ayıran birinci aşamadır. Distile su ve deniz suyu pH değerleri yaklaşık olarak bilinmektedir ve bu sular farklı pH değerlerine sahiptir. Bu yüzden, içilebilir su gibi istenilen su özellikleri elde edilmesi için asit ya da alkali eklenerek pH ayarlaması yapılmalıdır. Bu aşama pH ayarlama aşaması olarak adlandırılır. Kimyasal kullanımı ile çalışan temizleme metotları, etkili bir şekilde yapıştırıcı benzeri küçük askıda kalmış partiküller olan çökelme ve koagülasyondur; bu nedenle granüller bir filtrede; çöplerin dibe çökmesi, kumdan su ayrılması ya da benzeri granüllerin dibe çöktürülmesidir. Bu aşama çökelme ve koagülasyon olarak adlandırılır. Su içeren çökelme teknesi sedimantasyon teknesine girebilir. Bu, asılı bulunan maddeleri alt kısma yerleştirmeye olanak veren, yavaş akışlı büyük bir tanktır. Bu aşama ise sedimantasyon olarak adlandırılır. Son aşamada askıdaki maddelerin birçoğu ayrıldıktan sonra; geride kalan partikülleri, askıda kalan maddeleri ayırmak için su filtre edilir. Bu aşama filtrasyon olarak adlandırılır. İçilebilir su elde etmek için gerekli son aşama ise dezenfeksiyondur. Bu aşamada filtreden geçen patojenleri öldürmek için su dezenfekte edilir.

28 SU YÜZEY ARITMASI Büyük hacimli maddelerin atık sudan ayrılarak pompa ve diğer teçhizata zarar vermelerini önlemek ve diğer arıtma ünitelerine gelecek yükü hafifletmek amacı ile kullanılan arıtım üniteleridir. İnce ve kaba ızgaralar olmak üzere aralık miktarlarına bağlı çeşitleri bulunmakta ve manüel veya otomatik temizlemeli olarak dizayn edilebilmektedirler.

29 pH AYARLAMA A Ş AMASI Atık nötralizasyonu, atık suyun pH seviyesinin müsaade edilebilir aralığın dışında olduğu durumlarda; yüksek ve düşük pH’lı atık hatlarını karıştırarak veya ihtiyaç duyulduğunda asit ya da kostik ekleyerek gerçekleştirilir. Atıksu, reçine rejenerasyonu ve diğer proseslerden dolayı oluşur ve rejenerasyonlarla harcanan rejenerantları içerir. pH seviyesi ile ilgili düzenlemelerin bölgeden bölgeye değişmesine rağmen, çoğu ülkeler ve belediyeler deşarj edilen suyun pH’ını 6,0 ve 9,0 arasında olmak üzere belirler. Atıksu, atık nötralizasyon tankında karıştırılır ve pH 6,0’dan düşük ise kostik, 9,0’dan büyük ise asit eklenir.

30 ÇÖKELME VE KOAGÜLASYON Atık su arıtımında, koloidal maddelerle askı halindeki çok küçük taneciklerin çökelmesini kolaylaştırmak için suya ilave edilen maddelere koagülant denir. Koagülasyon aşaması, koagülantların suya ilave edilişiyle hızla karıştırılması ile koloidal ve askıdaki katı maddelerle birleşip kolayca çökebilmesi esasına dayanır. Koagülant maddelerin uygun pH da atık suya ilave edilmesiyle atık suyun bünyesindeki kolloidal ve askıda katı maddelerle birleşerek flok (atık çamur) oluşturmaya hazır hale gelmesi işlemidir.

31 SED İ MANTASYON Alüminyum ya da Demir tuzları ilave edilir, bu formlar hidroliz sonrasında çözülemeyen metal hidroksitlerdir. Askıdaki maddeler hidroksitler tarafından çekilirler ve çökeltilebilir yığınlar oluştururlar. Su sedimantasyon havuzu içerisinden yavaşça geçerken, askıdaki materyaller tabana çökerler ve durultulmuş su düzenli olarak yüzeyden çekilir. Sedimantasyon havuzları dikdörtgen, kare ya da dairesel tanklar şeklinde düzenlenirler. Çöken çamur kazıyıcı bıçaklar ya da bant kazıyıcılar tarafından atık noktalarına taşınırlar. Buradan ya yerçekimi ile ya da pompalar yardımı ile atılırlar. Bir başka çözüm çamuru doğrudan tankın tabanından emen askılı çamur pompaları bulunan kazıyıcı köprüler kullanmaktır. Sedimantasyon Tankları

32 F İ LTRELEME Filtreleme su arıtma sürece yolundaki en önemli aşamalardan birisidir. Özellikle organik ve inorganik askılı maddeler sudan bu aşamada ayrılırlar. İlave olarak, çözülmüş katı görünümlü Demir ve Mangan filtreleme maddelerinin yüzeyinde oksidize olurlar. Amonyak ve Hidrojen Sülfit gibi diğer çözülmüş maddeler de oksidize olurlar ve sudan ayrılırlar. Çözülmüş maddeler aktif karbon gibi emici filtre maddeleri uygulamak suretiyle filtre maddelerine bağlanabilirler. Demir ve Mangan Filtreleme Maddeleri

33 DEZENFEKS İ YON Arıtma tesisi çıkış suyu alıcı ortama verilmeden önce, suda bulunan bakteri ve virüslerin uzaklaştırılması işlemidir. Sudaki zararlı mikroorganizmaları yok etmek için en etkili yol dezenfeksiyondur. Suyun bakiye mg/L klor kalacak şekilde ve uygun temas süresi ile klorla dezenfekte edilmesi halinde bağırsak patojen bakterileri, mg/L bakiye klorla dezenfeksiyon halinde ise virüsler yok edilebilir. Hastalık etkenleri olan yukarıda belirtilen mikroorganizmaların bakteriyolojik muayeneleri zordur. Bu yüzden gösterge “indikatör” organizmalar kullanılır. Bunlar: Koliform bakterisi, bilhassa E.koli olarak bilinen Escherichia koli. Streptococcus faecalis. Clostridium Perfringens Sporları

34 GEL İŞ EN VE KORUNAN SU ARASINDAK İ FIRSATLAR Su kalite problemi nanofiltrasyon, nanopartikül ve benzeri nanoteknolojik ürünler tarafından çözülebilir. Spesifik nanopartikül kullanımı; ucuz, hızlı ve etkili membranlarda ya da başka bir yapısal ortamda bağlanmış olan yararsız içilebilir su birçok kuruluş tarafından araştırılmaktadır. Endüstriyel atık su arıtımında nanopartiküllerin endüstride arıtılmış su geri dönüşümü ve kontaminantların uzaklaştırılması; zaman, iş ve fiyatta önemli azalmalar sağlayabilmektedir. Su arzının (tedarik) düzenli olarak azalması ve talebin devamlı bir şekilde artması, yeraltı suyu ve yeraltı su havzası iyileştirmede çok önemli ve kritik bir sorun haline gelmiştir.

35 NANOTEKNOLOJ İ N İ N SU ARITMADA KULLANIMI NANOMATERYALLER Nanomateryaller, 100 nanometrenin altında en az bir boyut içeren materyallerdir. Doğal olarak meydana gelebilirler (katı partiküller, biyomoleküller gibi), kazara üretilmiş (dizel eksozu gibi) ya da kasıtlı olarak düzenlenmiştir. Boyutlarının önemine göre, kendi kütle materyalleri ile kıyaslanan değişik fiziko-kimyasal özellikler gösterirler. Optik denemelerde içerik değişimi, materyal dayanıklılığında, renginde (altın koloitlerin koyu kırmızı gibi görünmesi), termal tutumlarda, iletkenlikte, katalitik aktivitede ve çözünürlükte değişimlere sebep olabilir. NANOMATERYALLER VE SU ARITMA Mevcut su arz ağında, yüksek etkili ve nispeten küçük arıtma sistemlerine stratejik bir yerleştirme ve dağıtma dayanan spesifik konumdaki konsept olabilirler. Su arıtma için, fonksiyonel materyaller olarak değerlendirilen nanoskala materyaller karbonlu, metal içeren nanopartiküller, dendrimerler ve zeolitlerdir. Demir oksit nanomateryali çevre dostu olarak atıksu arıtmada nanoemici ve fotokatolizör olarak kullanılmaktadır. Demir Oksit

36 NANOSORBANTLAR Su arıtma sistemlerinde sorbantlar genellikle, organik ve inorganik kirlilikleri kontamine olmuş sudan ayırmak için ayırıcı ortamlar olarak kullanılırlar. Yapılan bir çalışmada, çok katlı duvar karbon nanotüpler üzerine Cd(II), Pb(II), Cu(II) emilimi incelenmiştir. Oda sıcaklığında maksimum emilim kapasitesi, pH ve metal iyon konsantrasyonu bu elementler için rapor edilmiştir. Çok katlı duvar karbon nanotüpler metal iyon emilim kapasitesi, granüller ve toz etkili karbon iyon emiliminden daha fazladır. As(V) için karbon nanotüp partikülleri etkili sorbantlar olarak gösterilirler. Araştırmacılar tarafından, iki değerlikli pozitif yüklü iyon olan Mg(II) ve Ca(II), As(V) sorbant miktarı artışını sağlamlaştıracak sonuçlar bulunmuştur. Akaganeyit nanokristaller içeren orijinal As(V) sorbant karakterize edilmiş ve sentezlenmiştir. Cr (VI) için etkili olan bir sorbant akaganeyit nanokristal olarak gösterilmiştir. Zetolitler metal iyonları için bir iyon değiştirme ortamıdır ve etkili sorbantlardır. NaP 1 zetolitler, asit kaynaklı atık sulardan ağır metallerin ayrılması için iyon değiştirici ortam olarak değerlendirilirler. Bazı çalışmalara göre, nanoporlu aktif karbon fiberler (AFCs) sentezlenmektedir ve AFCs üzerinde 20°C de tolüen, benzen, etilbenzen ve p-ksilen emilmektedir. Sulu çözeltiler içine kaplanmış, çoklu duvar karbon nanotüpleri karbon bloklardan daha iyi uçucu organik bileşenlerin sorbantlarıdır. Hibrit organik-inorganik nanosorbantlar, sodyum dodesil sülfat (SDS) alüminyum- magnezyum katman çift hidroksitlere (LDHs) dahil olarak sentezlenmektedir.

37 REDOKS AKT İ F NANOPART İ KÜLLER VE NANOKATAL İ ZÖRLER NANOPARTİKÜLLER Boyutu 100 nanometrenin (nm) altında olan partiküllerdir. Ultraviyole ışık varlığında TiO 2 nanopartiküllerin eklenmesi ile toplam organik karbonun organik atıklarla kontamine olmuş sudan ayrılması büyük bir ölçüde geliştirilmiştir. TiO 2 ' in bazı başarılı kullanımları aşağıda gösterilmektedir; Sulu çözeltilerde UV ışık altında Pt(II), Cr(VI) ve Ag(I) gibi toksik metal iyonları azaltmak, Benzen, klorlu alkanlar, furan, poli klorlanmış bifeniller (PCBs), dioksinler vb gibi organik bileşenlerin bozunması

38 REAKT İ F MEMBRANLAR Su arıtma ve tuzdan arındırma için reaktif membran gelişiminde, maliyet etkili ve daha etkili nanoyapılarda, nanomateryaller orijinal faydalar sağlamaktadır. Radyal olarak karbon nanotüp duvarlarına bağlı delikli silindirler içeren karbon nanotüp filtreler üretim için geliştirilmiştir. Bu filtreler otoklav ve ultrasonik sistemler aracılığıyla temizlenebilirler. Son zamanlarda gelişen UF membranlar birçok sentetik boyaya karşı seçicilik göstermektedir ve de Mn ve Fe ile alüminyum nanopartiküller dopingi aracılığıyla UF membranlara doğru, nüfuz eden akış ve seçicilik arttırılabilir. Nüfuz eden akış ile ve geliştirilmiş metal iyon alıkoyma, yüzeyi yıpranmış porlu işlevsel polikarbonat içeren çok katmanlı dolgun polipeptit kompozisyonları aracılığıyla orijinal membranlar hazırlanmaktadır. Bimetalik PtO/ FeO nanopartiküllerin selüloz asetat filmlerle birleşmesi aracılığıyla, reaktif membranlar hazırlanmaktadır.

39 B İ YOAKT İ F NANOPART İ KÜLLER Su arıtmada, birçok oksidant patojenler için dezenfektan olarak kullanılmaktadır. Bileşenler; aldehitler, trihalometanlar gibi toksik dezenfeksiyonlu yan ürünler üretme eğiliminden dolayıdır. Dezenfektan mekanizmaları gibi, su bazlı patojenlerin klor ile inaktivasyonu; patojen hücresel metabolik işlemler karışmasını, koenzimler ve DNA gibi hücresel bileşenler sentezi engelleyen patojen gelişim inhibisyonu ve hücre duvarı gibi büyük bileşenlerin yıkımıyla patojen hücresel işlev bozukluklarını içerir. MgO nanopartiküller bakteri sporları ve E.coli gibi gram pozitif ve gram negatif bakterilere karşı çok etkili biyositlerdir. İletim elektron mikroskopisi (TEM), lazer odaklı mikroskopi ve atomik güç mikroskopisi (AFM) tarafından nanopartiküller nitelendirilme etkileşimleri hücre membran bütünlüklerindeki büyük değişimler göstermektedir ve de bu değişimler genellikle bakteri ölümleri ile sonuçlanır. Gümüş ve Ag(I) bileşenleri çeşitli biyomedikal uygulamalar ve ürünlerde antibikrobiyal bileşenler olarak kullanıldıkları halde, araştırmacılar tarafından gümüş nanopartiküllerin biyosit olarak kullanımları değerlendirilmiştir. Askorbik asit ile gümüş nitrat solüsyon indirgenmesi ile sabit bir Ag nanopartikül geniş boyut dağılımı, Daxad 19 olarak adlandırılan stabilize ajan gibi yüksek moleküler ağırlıklı naftalin sülfonat formaldehit kondensatının sodyum tuzu varlığında hazırlanmaktadır. Escherichia coli' ye karşı Ag nanopartikülleri etkili biyositlerdir.

40 ULTRAF İ LTRASYON GEL İŞ T İ R İ C İ DENDR İ MERLER UF membranlar için düşük basınç gereklidir. Ne yazık ki, bu membranlar çözünmüş organik ve inorganik çözücülerde çok etkili değillerdir. Radyoaktif çekirdekler, toksik metal iyonlar, virüsler ve bakteriler, organik ve inorganik çözücüler aracılığıyla dentririk polimerlerin keşifleri gibi makromoleküler kimya gelişimlerinde kontamine su arıtım sistemleri için etkili UF işlemler gelişiminde daha önce görülmemiş yararlar sağlamaktadır. Su arıtmada, dendrik polimerler kendilerini fonksiyonel materyaller gibi özellikle çekici yapan birçok özellik göstermektedir. Bu çeşit nanopartiküller, yeniden değerlendirilebilir ve inorganik anyonlar için yüksek kapasiteli suda çözünen ligandlar, radyoaktif çekirdekler ve toksik metal iyonlar olarak kullanılabilmektedir. Dörtlü amonyum kloritler ve Ag(I) gibi antimikrobiyal ajanlar için dentritik polimerler dağıtım aracı olarak kullanılabilirler. Araştırmacılara göre, ultrafiltrasyon geliştirici dendrimerler (DEUF) işlemler, metal iyonlarını sulu çözeltilerle iyileştirmede geliştirilmişlerdir.

41 YERALTI SULARINDA MOD İ F İ YE DEM İ R NANOPART İ KÜLLER İ İ LE N İ TRAT İ ND İ RGEME Çoğunlukla yeraltı suları ve yüzey sularında oluşan nitrat potansiyel olarak zararlı bir kontaminanttır. Nitratın fazlası genellikle endüstriyel atık sulardan ve de tarımda aşırı gübrelemeden gelmektedir. İnsan vücudunda nitratın nitrite dönüştürülebileceği ve böylece kanser ve methemoglobinemi'ye neden olabilmekte olduğu gösterilmiştir. FeO genellikle indirgen bir ajan olarak rol alır. Demir Fe (II)' den Fe (III)' e oksitlenirken, klorlu hidrokarbonlar klor ve hidrokarbonlara parçalanabilmektedir. 100 nm çapa sahip nano boyutlu sıfır değerlikli demire odaklanmıştır. Bu çeşit nanoölçek partiküller demir tozundan 100 kat daha yüksek görünen bir yüzey alanına sahiptir. Ek olarak, nanopartiküller mikro ölçekli demirlerden daha yüksek spesifik bir yüzey alan reaktivitesi gösterebilirler, bunun sonucunda partikül yüzeyinde ve de yüzey bozuklukları boyut küçülme niteliklerinde metal atomlara daha fazla maruz kalınmaktadır.


"2013144003 Canan ÇALIK 2012144012 Fikriye Begüm SERT 2012144005 Kübra GEDİK SU VE NANOTEKNOLOJ İ." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları