المعالجة النانوية هي استخدام الجسيمات النانوية بغرض الإصلاح البيئي. يُستكشف لمعالجة المياه الجوفية، أو مياه الصرف، أو التربة، أو الرواسب، أو غيرها من المواد البيئية الملوثة.[1][2] تُعتبر المعالجة النانوية صناعة ناشئة؛ بحلول عام 2009، وُثقت تقنيات المعالجة النانوية في 44 موقع تنظيف على الأقل في جميع أنحاء العالم، معظمها في الولايات المتحدة.[3][4][5] وفي أوروبا، يجري التحقيق من المعالجة النانوية بواسطة مشروع نانوريم[6] المُمول من المفوضية الأوروبية. حدد تقرير صادر عن اتحاد شركات نانوريم ما يقارب 70 مشروعًا لتكنولوجيا المعالجة النانوية في جميع أنحاء العالم على نطاق رائد أو كامل.[7] خلال عملية المعالجة النانوية، يجب ملامسة عامل الجسيمات النانوية مع الملوث المُستهدف في ظل ظروف تسمح بالتخلص من السموم أو لمنع التفاعل. وتتضمن هذه العملية عادةً عملية ضخ ومعالجة أو تطبيق موضعي.
نُشرت بعض طرق المعالجة النانوية، وخاصةً استخدام جسيمات الحديد النانوية صفرية التكافؤ لتنظيف المياه الجوفية،[2] في مواقع التنظيف واسعة النطاق. وهناك طرق أخرى لا تزال في مراحل البحث.
التطبيقات
استُخدمت المعالجة النانوية على نطاقٍ واسع في معالجة المياه الجوفية، مع إجراء أبحاث شاملة إضافية في معالجة مياه الصرف الصحي.[8][9][10] اختُبرت المعالجة النانوية أيضًا لتنظيف التربة والرسوبيات.[11] بل إن المزيد من الأبحاث الأولية الآن تستكشف استخدام الجسيمات النانوية لإزالة المواد السامة من الغازات.[12]
معالجة المياه الجوفية
في الوقت الحالي، تعد معالجة المياه الجوفية أكثر التطبيقات التجارية شيوعًا لتقنيات المعالجة النانوية. يعد استخدام المواد النانوية، خاصةً المعادن صفرية التكافؤ (زيد في إم)، لمعالجة المياه الجوفية منهجًا ناشئًا واعدًا نظرًا لتوافر وفعالية العديد من المواد النانوية لخفض الملوثات أو عزلها.[13]
توفر التقنية النانوية إمكانية معالجة الملوثات بفعالية في الموقع، وتجنب الحفريات أو الحاجة إلى ضخ المياه الملوثة من الأرض. تبدأ العملية بضخ الجسيمات النانوية في طبقة المياه الجوفية الملوثة عن طريق بئر ضخ. ثم تُنقل الجسيمات النانوية عن طريق تدفق المياه الجوفية إلى مصدر التلوث. عند الاتصال، يمكن للجزيئات النانوية عزل الملوثات (عن طريق الامتزاز أو التعقيد)، أو إيقافها، أو يمكن أن تحلل الملوثات إلى مركبات أقل ضررًا. عدةً ما تكون تحولات الملوثات عبارة عن تفاعلات الأكسدة والاختزال. عندما تكون الجسيمات النانوية مؤكسدة أو مخففة، فإنها تُعتبر تفاعلية.[13]
تُعتبر القدرة على ضخ الجسيمات النانوية في باطن الأرض ونقلها إلى مصدر الملوثات أمرًا ضروريًا للمعالجة الناجحة. يمكن ضخ الجسيمات النانوية التفاعلية في بئر حيث سيُنقل إلى أسفل التدرج إلى المنطقة الملوثة. حفر بئر وتعبئته مكلف للغاية. تُعتبر تكلفة آبار الدفع المباشر أقل من الآبار المحفورة وهي أداة التسليم الأكثر استخدامًا للمعالجة بجسيمات الحديد النانوية. يمكن ضخ ملاط الجسيمات النانوية على طول النطاق العمودي للمسبار لتوفير المعالجة لمناطق طبقات المياه الجوفية المحددة.[13]
معالجة المياه السطحية
إن استخدام المواد النانوية المتنوعة، بما في ذلك الأنابيب الكربونية النانوية و TiO2، يُظهر الوعد بمعالجة المياه السطحية، بما في ذلك التنقية والتطهير وتحلية المياه.[9] تشمل الملوثات المستهدفة في المياه السطحية المعادن الثقيلة والملوثات العضوية ومسببات الأمراض. في هذا السياق، يمكن استخدام الجسيمات النانوية باعتبارها مواد ماصة أو عوامل تفاعلية (محفزات ضوئية أو عوامل الأكسدة)، أو في الأغشية المستخدمة في الترشيح النانوي.
مقالات ذات صلة
مراجع
- Crane, R. A.; T. B. Scott (2012-04-15). "Nanoscale zero-valent iron: Future prospects for an emerging water treatment technology". Journal of Hazardous Materials. 211–212: 112–125. doi:10.1016/j.jhazmat.2011.11.073. ISSN 0304-3894. PMID 22305041.
- U.S. EPA (2012-11-14). "Nanotechnologies for environmental cleanup". مؤرشف من الأصل في 08 أغسطس 201429 يوليو 2014.
- Karn, Barbara; Todd Kuiken; Martha Otto (2009-12-01). "Nanotechnology and in Situ Remediation: A Review of the Benefits and Potential Risks". Environmental Health Perspectives. 117 (12): 1823–1831. doi:10.1289/ehp.0900793. ISSN 0091-6765. JSTOR 30249860. PMC . PMID 20049198.
- Project on Emerging Nanotechnologies. "Nanoremediation Map". مؤرشف من الأصل في 17 سبتمبر 201919 نوفمبر 2013.
- Mueller, Nicole C.; Jürgen Braun; Johannes Bruns; Miroslav Černík; Peter Rissing; David Rickerby; Bernd Nowack (2012-02-01). "Application of nanoscale zero valent iron (NZVI) for groundwater remediation in Europe" ( كتاب إلكتروني PDF ). Environmental Science and Pollution Research. 19 (2): 550–558. doi:10.1007/s11356-011-0576-3. ISSN 1614-7499. PMID 21850484. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 11 مارس 2020.
- "Nanotechnology for Contaminated Land Remediation". مؤرشف من الأصل في 31 يوليو 201903 ديسمبر 2014.
- Bardos, P.; Bone, B.; Daly, P.; Elliott, D.; Jones, S.; Lowry, G.; Merly, C. "A Risk/Benefit Appraisal for the Application of Nano-Scale Zero Valent Iron (nZVI) for the Remediation of Contaminated Sites" ( كتاب إلكتروني PDF ). www.nanorem.eu. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 03 مارس 201603 ديسمبر 2014.
- U.S. EPA. "Remediation: Selected Sites Using or Testing Nanoparticles for Remediation". مؤرشف من الأصل في 16 أبريل 201529 يوليو 2014.
- Theron, J.; J. A. Walker; T. E. Cloete (2008-01-01). "Nanotechnology and Water Treatment: Applications and Emerging Opportunities". Critical Reviews in Microbiology. 34 (1): 43–69. doi:10.1080/10408410701710442. ISSN 1040-841X. PMID 18259980.
- Chong, Meng Nan; Bo Jin; Christopher W. K. Chow; Chris Saint (May 2010). "Recent developments in photocatalytic water treatment technology: A review". Water Research. 44 (10): 2997–3027. doi:10.1016/j.watres.2010.02.039. ISSN 0043-1354. PMID 20378145.
- Gomes, Helena I.; Celia Dias-Ferreira; Alexandra B. Ribeiro (2013-02-15). "Overview of in situ and ex situ remediation technologies for PCB-contaminated soils and sediments and obstacles for full-scale application". Science of the Total Environment. 445–446: 237–260. doi:10.1016/j.scitotenv.2012.11.098. ISSN 0048-9697. PMID 23334318.
- Sánchez, Antoni; Sonia Recillas; Xavier Font; Eudald Casals; Edgar González; Víctor Puntes (March 2011). "Ecotoxicity of, and remediation with, engineered inorganic nanoparticles in the environment" ( كتاب إلكتروني PDF ). TrAC Trends in Analytical Chemistry. 30 (3): 507–516. doi:10.1016/j.trac.2010.11.011. ISSN 0165-9936. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 23 سبتمبر 2017.
- Lowry, G. V. (2007). Nanomaterials for groundwater remediation. In: Wiesner, M.R.; Bottero, J. (eds.), "Environmental Nanotechnology". The McGraw-Hill Companies, New York, NY, pp. 297-336.