مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تعریف و كاربردهای صنعتی بیوسورفاكتانت‌ها (فعال‌كننده ‌های سطحی زیستی)

قابلیت بیوتكنولوژی در حوزه‌های مختلف باعث شده است كه از میكروارگانیسم‌ها برای تولید مواد فعال‌كنندة سطحی (surfactants) استفاده نمایند. در مطلب حاضر، به اهمیت و برخی از كاربردهای این دسته از محصولات زیستی كه اصطلاحاً "بیوسورفاكتانت"‌ نامیده می‌شوند، اشاره شده است:

تعریف سورفاكتانت‌ها

سورفاكتانت‌ها دسته‌ای از مولكول‌های قطبی هستند كه دارای دو بخش هیدروفیل (آب‌دوست) و هیدروفوب (آب‌گریز) می‌باشند كه معمولاً در حد فاصل دو فاز با قطبیت متفاوت مانند روغن / آب یا هوا / آب واقع می‌شوند. این ویژگی، سورفاكتانت‌ها را قادر به كاهش كشش سطحی و بین سطحی مایعات می‌نماید و سبب تشكیل میكروامولسیون می‌گردد؛ بطوریكه هیدروكربن‌های نامحلول می‌توانند در آن حل گردند. در ضمن، خصوصیات پاك‌كنندگی، امولسیون‌سازی، كف‌كنندگی و پراكنده‌كنندگی سورفاكتانت‌ها، به این ویژگی آنها مربوط می‌شود.

در حال حاضر، فروش جهانی سورفاكتانت‌ها حدود 9/4 میلیارد دلار در سال می‌باشد، با اینحال انتظار می‌رود تقاضای جهانی آن 35 درصد افزایش یابد.

مزیت بیوسورفاكتانت‌ها نسبت به سورفاكتانت‌های شیمیایی

صنعت سورفاكتانت با روند بالایی رو به گسترش است. مقدار كل سورفاكتانت‌های تولید شده در ایالات متحده آمریكا و كل جهان در سال 1989 به ترتیب 109×6/7 و 109× 5/15 پوند تخمین زده شده است. عملاً تمام این سورفاكتانت‌ها به روش شیمیایی تولید می‌شوند. با این وجود، در سال‌های اخیر به دلیل تجدیدپذیر بودن و طیف گسترده خصوصیات كاربردی بیوسورفاكتانت‌ها و قابلیت‌های متنوع میكروب‌ها در تولید آنها، توجه زیادی به سمت بیوسورفاكتانت‌ها جلب شده است. از سوی دیگر، شناسایی ساختار مولكولی بیوسورفاكتانت‌ها نیز امكان سنتز شیمیایی آنها را فراهم كرده است. مهم‌ترین ویژگی بیوسورفاكتانت‌ها، سازگاری زیست محیطی آنها می‌باشد؛ چرا كه این تركیبات به راحتی در طبیعت تجزیه شده و سمیّت كمتری نسبت به سورفاكتانت‌های سنتزی دارند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقصود از به كار گيري يك سيستم اندازه گيري و كنترل، اطمينان از ارتباط تنگاتنگ ما بين خروجي واقعي سيستم و خروجي دلخواه و يا مورد نظر است. خروجي واقعي، متغير فرآيند و خروجي دلخواه نقطه تنظيم ناميده مي شود. ( set point ) كوشش رياضي ، الكترونيكي و هزينه زيادي براي اطمينان از كارائي مناسب سيستم هاي اندازه گيري و كنترلي انجام مي شود؛ هر چند، بدون وابستگي به اينكه طراحي رياضي چگونه بوده و مدار الكتريكي چگونه پياده سازي ميشود، كنترل نهايي بهتر از درك سيستم از متغير هاي فرايند نخواهد بود. بنابراين كيفيت اندازه گيري متغير هائي كه كنترل مي شوند، تعيين كننده نهائي كارائي كلي سيستم است. اين موضوع خيلي مهم است كه اصول فيزيكي، را كه حسگر ها و ترانسديوسر ها بر اساس آن پارامترهائي همچون ( حرارت، نيرو، موقعيت و ... ) را به مقادير الكتريكي تبديل م يكنند، درك كنيم؛ و از سوي ديگر، به همان اندازه توانائي خواندن و تفسير مشخصات توليد كنندگان دستگاهها مهم مي باشد. يكي از نكات اوليه، انتخاب صحيح حسگرها و ترانسديوسر ها، از نقطه نظر هاي دقت، قدرت تشخيص، خطي بودن، قابليت تكرار پذيري و سرعت پاسخ، با توجه به احتياجات سيستم است. حسگر و يا ترانسديوسري كه بدقت انتخاب نشده باشد، م يتواند كارائي سيستم را تحت الشعاع قرار دهد. بعبارت ديگر نم يتوان پروسه اي را دقيق تر از دقت و صحت مقادير حاصل از اندازه گيري اش، كنترل كرد. بعنوان مثال، انتخاب و استفاده از يك ترانسديوسر دما با محدوده كاري از 400 + تا 100 - درجه فارنهايت و 0.01° براي كنترل درجه حرارت منزل ، منطقي نيست.  اول به تعاريف پارامتر هاي مورد استفاده براي مشخص نمودن اينكه يك حسگر و يا ترانسديوسر به چه خوبي و با چه سرعتي عمل تبديل مقادير انداز هگيري شده به خروجي الكتريكي را انجام م يدهد، مي پردازيم. بايستي اطمينان حاصل شود كه تفسير اين پارامتر ها مشابه با طريقي باشد كه توليد كننده آنها ارائه داده است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

بررسي آلودگي آب:

اهميت آب به عنوان يكي از چهار عنصر اصلي حيات و جايگاه خاص آن در آبياري، توليد انرژي و صنعت و ... بر همگان كاملاً مشخص است و تحقيق در خصوص كيفيت، آلودگي و يا خلوص آن، برنامه ريزي براي استفاده معقول از آب را ميسر مي سازد. تصاوير ماهواره اي، به دليل ويژگي هاي خود و بخصوص تكراري بودن، زمينه هاي مناسبي را براي مطالعه آب به عنوان يكي از منابع زميني، فراهم نموده اند. به طور كلي بيشترين مقدار اشعه خورشيد، در لايه هاي فوقاني (حدود دو متري آب) جذب  مي شوند و اين خاصيت، بستگي زيادي به نوع طول موج دارد. اشعه مادون قرمز انعكاسي در چند سانتي متري از سطح آب جذب مي شود و موجب ظهور زمينه سياه بر روي تصاوير ماهواره اي مي شود. موج آبي، هر چند بطور محسوس در آب نفوذ مي كند ولي در عين حال در لايه هاي فوقاني به سرعت متفرق مي شود و رنگ آبي را براي آب، موجب مي گردد.

با استفاده از طول موجهاي مختلف مورد استفاده در سنجش از دور بويژه در فاصله 6/0- 48/0 ميكرو متر مي توان اختلاف هاي سطوح مختلف آب را از نظر زمينه بوضوح مشاهده نمود.

تمام آبهاي طبيعي داراي مقادير مختلف ناخالصي هستند. هرگاه ميزان ناخاصلي آب در حدي باشد كه مصارف آن به صورت آب مشروب و يا براي مقاصد آبياري و صنعتي ناممكن باشد، آلوده به حساب مي آيد. آلودگي آب ممكن است در اثر فعاليتهاي انسان يا از منابع طبيعي ناشي شود كه در هر حال بسته به ميزان ناخالصي، اختلاف زمينه در تصاوير ماهواره اي حاصل مي شود وازاين خاصيت براي مطالعه آب استفاده مي گردد. براي مطالعه آلودگي آب، دو نوع عامل يا منبع آلودگي را مي توان مورد توجه قرار داد. يكي منابع محدود در مناطقي خاص، نظير فاضلاب هاي صنعتي، ديگر منابع غير محدود، مانند مازاد حاصل از فعاليتهاي كشاورزي و نيز موادي كه پس از بارندگي يا به وسيله جريان آب رودخانه ها حمل مي شوند.

تشخيص ميزان آلودگي آب با استفاده از تصاوير ماهواره اي بسيار مشكل است، ليكن با بررسي و مطالعه تصاوير تكراري و تغييراتي كه در زمينه سطوح آبي ظاهر مي شود، مي توان منابع آلودگي را شناسائي كرد. مثلاً زمينه نسبتاً روشني كه در نواحي نزديك به ساحل، بر روي تصاوير ديده مي شود، از ورود پساب هاي صنايع و يا فعاليتهاي كشاورزي در مناطق نزديك به دريا و بالا رفتن ميزان انعكاس از لايه هاي آلوده در نواحي نزديك به ساحل و اطراف جزيره ها ناشي مي شود. حال آنكه، در نواحي دور از ساحل كه عمق بيشتري هم دارند، معمولاً ميزان آلودگي كمتر است و عدم انعكاس امواج اين گونه آبها، زمينه تيره اي را بر روي تصاوير موجب مي شود و براحتي از مناطق آلوده قابل تشخيص مي باشند.

بررسي آلودگي آب از نظر عمومي بسيار حائز اهميت است و لازم است چگونگي آلودگي آب از جنبه هاي مختلف مورد بررسي قرار گيرد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقـدمـه :
اين مقاله فراهم آورنده اطلاعاتي در مورد استفاده مجدد از فاضلاب در خانه هاي شهري و روستائي مي باشد. استفاده دوباره از فاضلاب، فرصتهاي بسياري را در مورد كاهش استفاده از آب در خانه بوجود مي آورد. در حال حاضر آب آشاميدني در همه مصارف، اعم از خانگي و در باغ، استفاده دارد. فرصتهاي استفاده از فاضلاب، بر اساس جائي كه زندگي مي كنيد متفاوت است. خانه هاي شهري داراي انشعابات مركزي يا شبكه بندي شده، سيستم فاضلاب مي باشند در حاليكه خانه هاي روستائي، فاضلاب خود را بصورت on-site بيرون مي كنند. ما دانسته آب آشاميدني خود را به آبريز توالت مي ريزيم. رايجا قوانيني در مورد رفتار با آب و استفاده دوباره از فاضلاب بوجود آمده است كه بر اساس مكان شما مي باشد. براي راهنمائي به مشاوره محلي يا سازمان سلامت استانتان مراجعه كنيد. در بعضي ايالات، استفاده از فاضلاب در مناطق شهري، ممنوع است.
 
مزايا و مضرات :
مزايا : فاضلاب مي تواند در آبريز توالت، باغ و شستن لباس ها به كار رود. با استفاده از فاضلاب به عنوان يك منبع، بيش از محصولات فاضلابي، شما مي توانيد هزينه آب را كاهش دهيد. منابع آبي كمتري را مورد استفاده قرار دهيد. ميزان آلودگي در راه آبهاي خود را كاهش دهيد. به صرفه جوئي مالي در فراساختارهاي جديد براي آب و فاضلاب، دست مي يابيد.استفاده از فاضلاب مي تواند حجم فاضلاب را كاهش دهد و فشار موجود بروي سيستم فاضلابي را كم كند.
مضرات : مضرات استفاده از فاضلاب هم بايد مورد توجه قرار گيرد. رايجا ، يكي از مضرات اصلي در اغلب خانه ها، هزينه هاي نصب و نگهداري سيستم استفاده دوباره مي باشد. هزينه براين اساس متغير است: ميزان سرويس دهي فاضلابي در جائي كه زندگي مي كنيد. هزينه آب در منطقه شما يا كميابي آب روستا اينكه آيا شما سيستم موجود را جايگزين مي كنيد يا با Scratch آغاز مي كنيد. ميزان زمان كه شما قصد داريد درآن خانه زندگي كنيد نوع سيستمي كه شما نصب مي كنيد، عملكرد سالانه و هزينه نگهداري، كه در بين سيستم ها متفاوت است. اگر خانه شما مثلا براي دو هفته خالي است، مثلا يك تعطيلي، شما نياز داريد كه سيستم استفاده دوباره را به دقت انتخاب كنيد تا بتوانيد از استفاده متناوب بهره مند شويد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فاضلاب خانگی- از آب مورد استفاده در خانواده ها شکل گرفته است - برای حفظ بهداشت شخصی ، پخت و پز ، و غیره مشخصات آنها بسیار مبهم ،رنگ ، بو مشخصه و پ هاش کمی قلیایی.

آب خاکستری- پساب ، مصارف خانگی بجز توالت با آلودگی باکتریایی کم  آب است (رواناب  توالت حاوی تعداد قابل توجهی از پاتوژن است.)

فاضلاب صنعتی- حاوی انواع ترکیبات شیمیایی است که محصول فرعی فرآیندهای تکنولوژیکی مورد استفاده در کارخانه های صنعتی. مشکل که به ویژه در کارخانه ها دفع فاضلاب تصفیه نشده پتروشیمی ،دباغی ، کارخانه های تولید پالپ ، لبنیات و کارخانه های قند. تهدید قابل توجهی برای گیرنده های طبیعی است.

به طور کلی،مشکل بهداشتی و اپیدمیولوژی این فاضلاب ها وجود باکتری های بیماری زادر  فاضلاب دباغی گیاهان و صنایع غذایی است. که برای مهار میکرو ارگانیسم های بیماری زا در اشکال مختلف (رویشی و اسپور) ،فرآیندهای ضدعفونی بر روی آنها انجام شود.

فاضلاب مزرعه- که معمولا حاوی کودهای شیمیایی ، آفت کش ها و آلودگی میکروبی- از جریان در آب مزارع شکل گرفته است. بخصوص دوغاب ، که ممکن است هزاران بار بیش از فاضلاب خانگی آلاینده های آلی و معدنی داشته باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

کشف برهم‌کنش‌های مغناطیسی غیرمنتظره بین نقاط بسیار کوچک زنگ (rust)، دانشمندان مرکز فناوری نانو (CBEN) در دانشگاه رایس را به سمت توسعه یک فناوری کم هزینه و جالب برای پاکسازی آرسنیک از آب آشامیدنی هدایت کرده است. این فناوری میلیون‌ها نفر در هند، بنگلادش و دیگر کشورهای در حال توسعه که در آنها هزاران مورد آلاینده‌های آرسنیکی به چاه‌های آب وارد می‌شود، را امیدوار کرده است.

Vicki Colvin مدیر این پروژه معتقد است که آلودگی آرسنیک در آب آشامیدنی یک معضل جهانی است، راه‌های مختلفی برای زدودن آن وجود دارد ولی برای این کار دستگاه‌های وسیع و پمپ‌های فشار بالا که با انرژی برق کار می‌کنند، مورد نیاز است. راه‌حل پیشنهادی این گروه ساده و بی‌نیاز از الکتریسیته است. هرچند نانوذرات استفاده شده در این روش گران‌ قیمت هستند، اما آنها در حال کار بر روی روشی برای تولید آنها هستند که در آن از زنگ (rust) و روغن زیتون استفاده می‌شود و هیچ امکانات بیشتری جز یک اجاق گاز نیاز ندارد.
فناوری CBEN مبتنی بر یک برهم‌کنش مغناطیسی جدید کشف شده‌ای است که بین ذرات بسیار ریز زنگ که از ویروس کوچکتر هستند، اتفاق می‌افتد. Colvin می‌گوید: در ابتدا تصور می‌شد این ذرات مغناطیسی کوچک با یک میدان مغناطیسی قوی برهم‌کنش نشان دهند. به دلیل این که قبلا چگونگی ساخت این ذرات در اندازه‌های مختلف را یافته بودیم، ما تصمیم گرفتیم بر روی بزرگی میدان مغناطیسی مورد نیاز جهت بیرون کشیدن این ذرات از سوسپانسیون تحقیق کنیم. نتیجه کار شگفت‌انگیز بود زیرا نیروی الکترومغناطیسی بزرگی برای به حرکت درآوردن نانوذرات لازم نبود و در بسیاری از موارد یک آهن‌ربای دستی هم مشکل را حل می‌کرد.
آزمایشات با استفاده از نمونه‌های خالص از ذرات اکسید آهن هم اندازه در آب به شکل سوسپانسیون انجام شد. یک میدان مغناطیسی جهت وارد کردن فشار به ذرات برای خارج شدن از محلول مورد استفاده قرار گرفت که در نهایت آب خالص باقی ماند. تیم Colvin ذرات ریز را بعد از زدودن از آب مورد اندازه‌گیری قرار دادند و توضیح شفافی را ارائه دادند: ذرات بعد از اعمال میدان مغناطیسی به هم دیگر نچسبیده بودند. Colvin، معتقد است شواهد آزمایشگاهی بیانگر برهم‌کنش مغناطیسی بین خود نانوذرات است.

Doug Natelson یکی از این محققان معتقد است که با کاهش اندازه ذره، نیروی مورد نیاز برای به حرکت درآوردن آن به شدت کاهش می‌یابد و مدل‌های قدیمی که پیش‌بینی می‌کردند میدان مغناطیسی بزرگی برای خارج کردن این ذرات مورد نیاز است، باید تصحیح گردد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

قطر داخلی و خارجی یک لوله را نمی‌توان با دقت و به آسانی با یک خط کش مدرج اندازه گرفت. برای اندازه گیری دقیق‌تر آنها از کولیس استفاده می‌شود. کولیس از ترکیب یک خط کش مدرج و یک ورنیه متحک درست شده است. خط کش ورنیه دارای دو شاخک است شاخک‌های کوچک برای اندازه گیری قطر داخل و شاخک‌های بزرگ برای اندازه گیری قطر خارجی اجسام بکار می‌رود.

خط کش برحسب میلیمتر مدرج شده ورنیه دارای درجه بندی کوچکی است که اغلب شامل 10 قسمت بوده و معادل 9 میلیمتر است یعنی 9 میلیمتر در روی خط کش کوچک‌تر است. با این نوع کولی یه آسانی می‌توانیم تا 1.10 میلیمتر را اندازه بگیریم. دقت اندازه گیری کولیس از تقسیم کردن یک درجه خط کش به تعداد تقسیمات ورنیه به دست می‌آید.

برخی از انواع کولیسها برای اندازه گیری عمق یک تیغه باریک دارند که به ورنیه متصل است و با آن حرکت می‌کند. اگر صفر ورنیه بر صفر خط کش منطبق باشد انتهای تیغه بر انتهای خط کش منطبق می‌گردد در صنعت برای اندازه گیری قطر گلوله و سیلندر و پیستون و طول وسایل مختلف از انواع کولیس‌ها با بزرگی‌های مختلف استفاده می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب