● تصفیه فاضلاب ها

   محققان دانشگاه UniSA در استرالیا به دنبال توسعه روش منحصر به فردی برای تصفیه فاضلاب ها هستند که بدون استفاده از مواد شیمیایی گران قیمت، کیفیت آب را بیشتر از روش های موجود بهبود می بخشد. آخرین مرحله تصفیه آب، حذف موجودات زنده بسیار ریز است. در حال حاضر از کلر به عنوان ماده ضدعفونی کننده استفاده می شود، ولی در این حالت حتی بعد از تصفیه هم ترکیبات ارگانیک زیادی در آب حضور دارند. کلر موجودات زنده ریز را از آب حذف می کند، ولی با آلاینده های ارگانیک واکنش داده، محصولات جانبی تجزیه ناپذیر و سمی تولید می کند که نمی توان آنها را از آب حذف کرد.

انتقال این مواد به محیط زیست و استفاده از آنها در کشاورزی و دیگر صنایع می تواند مشکلات بهداشتی جدی ایجاد کند. تصفیه فاضلاب به کمک نانوکاتالیزور نوری می تواند جایگزین سومین مرحله تصفیه یعنی ضد عفونی با کلر شود تا موجودات زنده ریز و ترکیبات آلی را به طور هم زمان حذف و فاضلاب را به یک منبع آب مناسب تبدیل کند. به طور طبیعی موجودات زنده ریز، ترکیبات ارگانیک بزرگ را کوچک تر می کنند؛ 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 می شود و به همراه کاتالیزورهای نوری مورد استفاده قرار می گیرد.

انرژی تولید شده از واکنش سلول کاتالیزوری نوری می تواند موجودات زنده ریز را کشته و ترکیبات تجزیه ناپذیر 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، می توانند ما را از تجزیه شیمیایی آلاینده ها مطمئن سازند.

اثر افزودن فلزات مختلف در بهبود فعالیت کاتالیزوری شناخته شده است و دانشمندان از آن در حذف تری کلرواتیلن (TCE) از آب های زیرزمینی استفاده کرده اند. تحقیقات مرکز فن آوری نانوی زیست محیطی (CBEN) دانشگاه رایس نشان می دهد، نانوذرات طلا و پالادیم، کاتالیست هایی بسیار مؤثر برای حذف آلودگی TCE از آب هستند.

مزیت های حذف TCE با پالادیم به خوبی مشخص است ولی این روش تا حدودی پرهزینه است. با به کارگیری فن آوری نانو می توان تعداد اتم های در تماس با مولکول های TCEو در نتیجه کارایی این کاتالیست را چندین برابر کاتالیست های 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 ۶۰ درصد پسماندهای صنعتی به عنوان آلودگی وجود دارد. تماس آن با بدن باعث صدمه زدن به کبد و بروز سرطان می شود.

کاتالیست های شیمیایی نسبت به کاتالیست های زیستی بسیار سریع تر عمل می کنند ولی بسیار گران هستند. یکی از مزیت های کاتالیست های پالادیم برای تجزیه TCE این است که پالادیم، این ماده را مستقیماً به ماده غیرسمی اتان تبدیل می کند. در حالی که کاتالیست های رایج مانند آهن، آن را به برخی مواد واسطه سمی مانند وینیل کلراید تبدیل می کنند.

محققان دانشگاه رایس روش جدیدی را توسعه داده اند که طی آن نانوبلورهای تیتانیوم با سطح ویژه بالا (بیش از ۲۵۰ m۲/g ) برای حذف آروماتیک های آلی تولید می شوند. این مواد تحت تابش اشعه فرابنفش، قابلیت اکسیداسیون نوری بسیاری از مولکول ها را پیدا می کنند. همچنین C۶۰ کاتالیزور نوری بسیار خوبی است که کارایی آن صدها برابر بیش از تیتانیای موجود در بازار است. تولید رادیکال آزاد به وسیله C۶۰ متراکم در آب، امکان تجزیه آلاینده ها را فراهم می کند.