הנדסת מים

25 מגזין המים הישראלי הנדסת מים ויצירת רמות אנרגטיות שימנעו את דעיכת התהליך. יחד עם זאת, השימוש בננו-זרזים במתקני שטח מוגבל בגלל בעיות הנדסיות הכוללות את יעילות אספקת האור והצורך בשחזור ושימוש חוזר בזרז. תהליכי ספיחה ושימוש בסיבים התקדמות טכנולוגית טיפול במים בהקשר של ננו-סופחים כוללת בעיקר מודיפיקציות לשטח פני החומר, שם מתרחשים תהליכי הספיחה. אמנם הקטנת ממדי הננוחומר מובילה להגדלת שטח הפנים, אך עצם הגדלת שטח הפנים אינה בהכרח מובילה לספיחה משופרת, שכן האפקטיביות של הסופח קשורה קשר הדוק יותר לזמינות של אתרי ספיחה. מניפולציה של המבנה הגבישי ופאזת פני-השטח, כמו גם תכונות פני השטח כגון מטען והידרופיליות, בעלות השפעה ישירה על קיבולת הספיחה ועל הסלקטיביות כלפי מזהם המטרה. היישום של ננו-סופחים במערכות טיפול במים מבוזרות נבחן כיום, כמערכת ספיחה להסרת מזהם ספציפי, או כחלק ממערכת רב-תכליתית המסוגלת להסיר מזהמים באמצעות סדרה של חומרים ראקטיביים. מקרה מבחן שפותח במעבדה של ד“ר אינס צוקר באוניברסיטת תל אביב ובמעבדה של פרופ' מנחם אלימלך באוניברסיטת ייל, מדגים את השימוש בננו-סיבים כמצע לננו-חלקיקי תחמוצת סריום (סרייה) להסרת מזהמים ) regeneration ממים, כמערכת מולטיפונקציונלית עם יכולות התחדשות ( ) הוצמדו nanoceria ). ננו-חלקיקי סריה ( reuse המאפשרות שימוש חוזר ( ). התנאים electrospinning לננו-סיבי זכוכיתשיצרו בשיטת אלקטרוספינינג ( האופטימליים עבור חמצון מזהמים אורגנים ויצירת רדיקלים חופשיים נקבעו בניסוים מנתיים עם ננו-חלקיקי סריה בתמיסה. ניסויים קינטיים הראו שיעורי ) carbamazepine & propranolol חמצון דומיםשל מזהמים אורגנים נבחרים ( ונוכחות pH 2- על-ידי המבנה הכולל (ננו-סיבים עם ננו-חלקיקי סרייה) ב מי חמצן (כלומר, בדומה לתהליכי פנטון). 0.5mM של מחזורי 10 כמו-כן, הודגמה גם היכולת לבצע שימוש חוזר בחלקיקים. לאחר ביעילות החמצון ע“י חלקיקי 15% טיפול ניתן היה לראות ירידה של פחות מ הננו-סריה. בנוסף ליכולות החמצון, המבנה הננומטרי יכול לתפקד גם כחומר PFOS - סופח של מזהמים (למשל חומצה פרפלואוראוקטנוסולפורית ( ) במנגנון ספיחה אלקטרוסטטית. התחדשות perfluorooctanesulfonic acid מעלות צלזיוס במשך 550 הסיבים התאפשרה באמצעות טיפול בחום של שעה. תוצאותמחקר זה מראות כי ננו המבנה יכול לשמש כמדיה בעלת יכולת ספיחה וחמצון לטיפול שאריות תרכובות אורגניות בתנאים חומציים – ללא שימוש בשלב הפרדת הננו-חלקיק הפעיל מהמים המטופלים. המחקר פורסם .)2 בחודש שעבר (איור RSC advances בכתב העת סיכום ההתקדמות במחקר לסיכום המאמץ מחקרי בתחום, תהליכי טיהור מים המופעלים על-ידי ננוחומרים מהונדסים מסוגלים כיום להראות יכולות ספיחה וחמצון מרשימים בתנאי מעבדה. עם זאת, כדי להעביר את הטכנולוגיה משלב המעבדה אל שלבי הפיילוט והמימושבסקאלהמלאה, הנדסתתהליך חייבת להיותמשולבת כבר בשלב פיתוח החומרים. בפרט, ננוחומרים מתקדמים לטיפול במים חייבים להיות מתוכננים כך שהם יתפקדו במטריצות מים מורכבות עם רלוונטיות סביבתית, לא רק בתנאים מבוקרים, וכי הם יכולים להיות לפעול ביעילות במחזורי התחדשות ושימוש חוזר. השחזור והשימוש החוזר הם חשובים במיוחד בהתחשב בדאגות הקיימות הקשורות לייצור המסובך והיקר של ננוחומרים. בסופו של דבר, גישה אינטרדיסציפלינרית המשלבת מומחיות בננוטכנולוגיה ובמדע החומרים עם מומחיות בטיפול במים ובהנדסתתהליכים, תהיה מכרעת בהפעלת מערכות טיפול במים מבוססות-ננו קומפקטיות ויעילות. במעבדה לננוטכנולוגיה סביבתית באוניברסיטת תל אביב ממשיכים לפתחחומריםמתקדמיםלטיפולבזיהומי מיםבגישהרחבה ואינטרדיסציפלינרית .)3 זו, בדגש על יישומיות וקיימות (איור . המעבדה לננוטכנולוגיה סביבתית מתמקדת בפיתוח, הכנה, אפיון ובדיקת חומרים ותהליכים ליישומים סביבתיים. כמו 3 איור כן, המעבדה עוסקת בחקר הסיכון הסביבתי של ננוחומרים וזיהוי תחומי מחקר עתידיים הכרחיים לישום השימוש בננוחומרים לאפליקציות סביבתיות