معرفی قابلیت‌های محصولات نانویی ایرانی در حوزه آب سالم

در نهمین نمایشگاه فناوری‌نانو بخش عظیمی از دستاوردهای تجاری‌سازی شده در عرصه فناوری‌نانو در حوزه‌های مختلف ارائه شده است. در این گزارش، به معرفی قابلیت‌های محصولات نانویی ایرانی در حوزه آب سالم پرداخته می‌شود.

از مسائل مهم جوامع بشری در عصر حاضر، آلودگی آب‌های آشامیدنی است. کشور ما نیز، در پی کاهش نزولات جوی در سال‌های اخیر و استفاده‌ نامتعارف از سفره‌های آب زیرزمینی و کاهش سطح آب در چاه‌ها، با افزایش جدی حجم عناصر، به‌ویژه فلزات سنگین در آب مناطق مختلف کشور مواجه شده است. از این رو علم و فناوری دست به دست هم داده‌اند تا با توسعه برخی روش‌ها این مشکل را از پیش رو بردارند. آنچه در فناوری‌نانو به‌دنبال آن هستیم ایجاد بستری مناسب، برای دسترسی به آبی سالم، با کیفیت و مقرون به صرفه است.

آرسنیک زدایی با کمک نانو حباب‌ها
آرسنیک یکی از این عناصر است، که از طریق محلول شدن کانی‌ها و مواد معدنی، و تخلیه پساب‌های صنعتی وارد منابع آب می‌شود.  حداکثر آرسنیک مجاز در آب آشامیدنی طبق استاندارد ملی شماره ۱۰۵۳، ۰٫۰۱ میلی گرم در لیتر، معادل ۱۰ میکروگرم در لیتر است.
 
براساس تقسیم بندی مرکز بین‌المللی تحقیقات سرطان (IARC) ترکیبات غیرآلی آرسنیک برای انسان‌ها در گروه سرطانزا قرار دارد. مطالعات مختلف ارتباط پرمعنی بین غلظت بالای آرسنیک در آب آشامیدنی و سرطان‌های کبد، حفره بینی، شش، پوست، مثانه، کلیه و پروستات را مشخص نموده است. همچنین از آرسنیک به عنوان یکی از عوامل بروز بیماری‌هایی نظیر معلولیت ذهنی، فشار خون بالا، بیماری‌های قلبی عروقی، بیماری‌های تنفسی و قانقاریا یاد می‌شود.

گفتنی است، برای پیشگیری از بیماری‌های ذکر شده و تهیه آب آشامیدنی سالم و تصفیه شده، می‌توان از فناوری نانو کمک گرفت. حذف آرسنیک از آب آشامیدنی با استفاده از فناوری نانوکاویتاسیون، در مقیاس صنعتی توسعه پیدا کرده است.
در این روش با طراحی مکانیکی کانال‌های موجود در راکتور، سرعت مایع در داخل کانال‌ها به چندین ماخ (سرعت صوت) رسیده و پس از کاهش فشار ناگهانی در سیال ریز حباب‌های نانومتری به وجود می‌آید. با انفجار هر حباب حجم زیادی از انرژی آزاد شده و امکان انجام بسیاری از واکنش‌های شیمیایی در دمای معمولی با راندمان بالا وجود دارد که کاهش ۲ تا ۳ برابری هزینه عملیاتی واحد تصفیه را به همراه خواهد داشت.

در جداول زیر از دو جنبه سلامت و اقتصادی این فناوری مورد بررسی قرار گرفته است.

نیترات زدایی با استفاده از نانوغشاء
دفع نادرست فاضلاب‌های شهری از طریق چاه‌های جذبی، مصرف بی‌رویه مواد شوینده و پاک کننده بهداشتی که از طریق چاه‌های جذبی فاضلاب به اعماق زمین نفوذ کرده و سفره‌های آب زیرزمینی را آلوده می‌کنند، استفاده از کودهای شیمیایی، استفاده از آفت کش‌ها و حشره‌کش‌ها از جمله دلایل اصلی آلودگی آب آشامیدنی انسان‌ها هستند.

 در این میان سمومی مانند نیترات، آهسته و پیوسته سلامتی فرزندان ما را تهدید می‌کنند. این درحالی است که اثرات منفی نیترات حداقل ۱۵ سال بعد از مصرف آشکار خواهد شد. وجود این ماده خطرناک در آب آشامیدنی خصوصاً برای نوزادان و زنان باردار عوارض جبران ناپذیری را در پی خواهد داشت.

نیترات در دستگاه گوارش به نیتریت تبدیل می‌شود. نیتریت باعث اکسید شدن آهن موجود در هموگلوبین گلبول‌های قرمز شده و نهایتا مانع حمل اکسیژن توسط گلوبول‌های قرمز می‌شود که به این حالت متهموگلوبینمیا می‌گویند و بعضی آن را به عنوان سندرم کودکان آبی می‌شناسند.

شایان ذکر است، طبق اعلام سازمان ملی استاندارد ایران، حداکثر مقدار مجاز نیترات ۵۰ میلی گرم در لیتر اعلام شده است. در صورت رسیدن غلظت نیترات به مقدار بحرانی باعث بروز بیماری‌هایی مثل سرطان، ناقص‌الخلقه بودن نوزادان، بزرگ شدن تیروئید و التهاب غدد لنفاوی می‌شود.

درسال ۱۳۹۴، محققان ایرانی موفق به ساخت دستگاهی شده‌اند که با فرآیند الکترودیالیز انتخابی (EDR) آب شرب را نیترات‌زدایی می‌کند. در این روش عبور جریان آب از یک سری از غشا و اعمال جریان الکتریسیته موجب حرکت یون‌های داخل آب از خوراک به سمت بخش تغلیظ شده می‌شود. با انتخاب غشاهای نانوفیلتر بازدهی روش الکترودیالیز بسیار بالا می‌رود و طول عمر غشا بطور چشم‌گیری بهبود می‌یابد. در جداول زیر از دو جنبه سلامت و اقتصادی این فناوری مورد بررسی قرار گرفته است.