با افزایش جمعیت، توسعه صنایع و خشکسالی های پی در پی، منابع آب آشامیدنی روبه کاهش است، بنابراین ممکن است جهان در آینده با مشکل کمبود آب مواجه شود. افزایش مصرف آب و کمبود حاصل از آن که بر اثر آلودگی نیز تشدید میشود سبب شده است تا تامین آب بهداشتی و قابل شرب به یکی از دغدغه های اساسی جامعه جهانی تبدیل شود. استفاده از فناوری های نوین تصفیه آب، به یکی از ضروری ترین راهکار ها برای تامین آب شرب و صنعتی تبدیل شده است. روش های نوین تصفیه آب ، با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته مانند فیلتراسیون غشایی، اسمز معکوس، تصفیه با اشعه UV، نانوتکنولوژی و سیستم‌های بیولوژیکی، توانسته‌اند راه‌حل‌های مؤثری برای پاکسازی آب از انواع آلودگی‌ها، ذرات معلق و میکروب‌ها ارائه دهند.
بنابراین تامین آب سالم و پاک یکی از حیاتی ترین مسائل پیش روی بشر میباشد و به تدریج که مقدار مصرف آن بیشتر میشود، مواد آلاینده نیز به روشهای منجر به آلوده کردن منابع آبی میگردند و این مسئله در آینده بحرانی تر خواهد شد. توانایی تصفیه آب، این امکان را فراهم میکند تا منابع مناسب تری برای مصارف گوناگون به دست آوریم.
روش های نوین تصفیه آب
در زیر، روش های نوین تصفیه آب توضیح داده شده است:
1. تصفیه با استفاده از فناوری نانو (Nanotechnology)
یکی از روش های پیشرفته و کاربردی تصفیه آب است که امکان جداسازی ذرات را از آب در مقیاس نانو و تولید آب تصفیه شده در حجم انبوه را فراهم می کند. بنابراین نانو فیلتر ها توانایی حذف انواع آلاینده ها به ویژه مواد آلی و میکروب ها را از آب دارند. در بعضی از فناوری ها مانند تصفیه آب نانوفیلتر ها برای کمک به اسمز معکوس یا اولترافیلتراسیون به کار گرفته می شوند. کارایی بالا، حذف موثر آلاینده های مختلف، مصرف انرژی کم و قابلیت استفاده در مقیاس های مختلف از مزایای استفاده نانو در تصفیه آب می باشد.
محصول پیشنهادی: آب شیرین کن صنعتی
2. تصفیه با استفاده از فتوکاتالیست‌ها (Photocatalysis)
فرآيند فوتوكاتاليستي به فرآيندي اطلاق ميشود كه در طي آن ماده آلاينده آلي در حضور يك كاتاليست نيمه هادي، منبع نور و عامل اكسنده (مانند اكسيژن يا هوا) تخريب ميشود. در واقع در اين فرآيند از نور به منظور فعال كردن كاتاليست جهت توليد راديكالهاي هيدروكسيل استفاده ميشود. به كاتاليستي كه در اين فرآيند به کار میرود، فوتوكاتاليست نامیده میشود. تفاوت اساسي اين نوع كاتاليستها با كاتاليستهاي گرمايي متداول در اين است كه كاتاليستهای گرمايی توسط گرما فعال ميشوند و موجب تسريع واكنش ميگردند، در حالي كه فوتوكاتاليستها توسط فوتون و انرژي نور فعال ميشوند. این مواد معمولا اکسیدهای فلزی مانند دی اکسید تیتانیوم (Tio2) هستند. کارایی بالا، عدم تولید محصولات جانبی مضر و مقرون به صرفه بودن از مزایای این روش تصفیه می باشد.
3. تصفیه به کمک UV از روش های نوین تصفیه آب
مکانيزم اين فرآيندها، تابش اشعه فرابنفش به ماده نيمه هادي و متعاقب آن برانگيختگي الکترون از باند ظرفيت به باند هدايت است. برانگيختگي الکترون باعث توليد راديکالهاي هيدروکسيل در محيطهای آبی ميشود که عامل ضدميکروبی قوي است. بدین صورت که نور UV به ساختار DNA میکروب‌ها آسیب می‌زند و باعث نابودی آن‌ها میشود. این روش بدون نیاز به مواد شیمیایی است و معمولاً در ترکیب با سایر روش‌ها استفاده میشود.
4. تصفیه به کمک مواد جاذب (Adsorption)
روش جذب سطحی به عنوان یکی از اثرگذارترین و کارآمد ترین روش ها در حذف آلاینده های محیط زیستی مطرح است در این روش از مواد جاذب مانند زئولیت، کربن فعال یا نانوساختارهای مختلف برای جذب آلاینده‌ها، فلزات سنگین و مواد آلی از آب استفاده میشود. این روش در تصفیه آب برای حذف مواد شیمیایی و بوهای ناخواسته مؤثر است.
5. تصفیه آب به کمک فناوری‌های حرارتی (Thermal Desalination)
این فناوری‌ها به‌طور عمده از حرارت برای تغییر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آب استفاده می‌کنند و می‌توانند انواع مختلف آلاینده‌ها از جمله میکروارگانیسم‌ها، مواد شیمیایی، املاح و فلزات سنگین را حذف کنند. در این روش‌ها، از انرژی حرارتی برای تبخیر آب یا ایجاد تغییرات در ساختار مواد آلاینده استفاده میشود. در فرآیندهایی مانند تقطیر چند مرحله‌ای و تقطیر چند اثره، آب از روش تبخیر و میعان به آب شیرین تبدیل میشود. از مزایای استفاده از فناوری‌های حرارتی میتوان به حذف مؤثر میکروارگانیسم‌ها، حذف مواد شیمیایی و آب شیرین تولیدی اشاره کرد.
6. فیلتراسیون غشایی از جدیدترین روش تصفیه آب
فرآیندهای غشایی از جمله فناوری های نوین بوده که به دلیل کارایی و پایداری بالا، عملکرد مطلوب، سهولت در استفاده، مصرف کم انرژی، سازگاری با محیط زیست و بهره‌وری عملیاتی بالا، این فناوری به طور گسترده‌ای در تصفیه آب و پساب مورد استفاده قرار گرفته است. این فرآیندها بر حسب اندازه منافذ غشاء شامل انواع فیلتراسیونی از جمله میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس هستند.
غشاهای میکروفیلتراسیون دارای اندازه های منافذ تقریبا ( ۱۰۰-۵۰۰۰ نانومتر) و اولترافیلتراسیون دارای منافذ تقریبا ( ۱۰-۱۰۰ نانومتر) هستند. غشاء نانوفیلتراسیون و غشاهای اسمز معکوس به ترتیب در اندازه (۱-۱۰ نانومتر) و (1-1/0 نانومتر) قرار دارند. با توجه به نوع و اندازه آلاینده ها میتوان از این غشاها در تصفیه آب و پساب استفاده کرد.
محصول پیشنهادی: خرید فیلتر پرس
7. تصفیه با استفاده از الکترودیالیز (Electrodialysis)
عامل تصفیه در الکترودیالیز جریان برق مستقیم است و در این فرایند تنها میتوان یونهای آب را کاهش داد به عبارت دیگر اساس این روش جداسازی ذرات باردار است و تنها برای آبهای لب شورکاربرد دارد. اگرچه مزایای زیادی از جمله کارایی بالا و مصرف انرژی پایین دارد، اما برای حذف آلاینده‌های غیر یونیکی یا مواد آلی پیچیده نیاز به ترکیب با سایر روشهای تصفیه دارد.
سخن پایانی
با توجه به چالش‌های روزافزون مرتبط با کمبود آب و آلودگی منابع آبی، استفاده از جدیدترین روشهای تصفیه آب و فناوری‌های نوین در این زمینه ضروری به نظر می‌رسد. روش‌هایی مانند فتوکاتالیست‌ها، الکترودیالیز، و تصفیه به کمک فناوری‌های حرارتی، علاوه بر کاهش آلودگی‌های شیمیایی، میکروبی و یونهای فلزی، به بهبود کیفیت آب شرب و فرآیندهای صنعتی کمک می‌کنند. این فناوری‌ها با بهره‌گیری از اصول علمی نوین و استفاده از انرژی‌های پاک، می‌توانند به‌طور مؤثری در تصفیه آبهای آلوده و شور، آبهای صنعتی و حتی فاضلاب‌ها استفاده شوند.
البته چالش‌هایی مانند هزینه‌های بالا و نیاز به نگهداری منظم همچنان وجود دارند، اما با پیشرفت‌های مستمر در این زمینه، این روش‌ها به تدریج در سطح جهانی قابل دسترس‌تر و اقتصادی‌تر خواهند شد. در نهایت، روش های نوین تصفیه آب می‌توانند به عنوان راهکارهای پایدار برای حفظ منابع آبی و تأمین آب سالم در آینده محسوب شوند.
