مع المزيد والمزيد من التقارير الإخبارية عن الاحترار العالمي ، وتلوث الهواء والماء والتربة ، وفي الوقت نفسه زيادة الضغط على سلامة البيئة وتوفير الغذاء لعدد متزايد من السكان ، والعلوم البيئية والصرف الصحي قد جذبت المزيد والمزيد من الاهتمام .

ومع تزايد الوعي العالمي بالقضايا البيئية والأمنية ، فإننا لا ندرك الحاجة إلى اتخاذ تدابير استباقية لمنع التلوث البيئي وحماية الصحة العامة فحسب ، بل أيضا إلى تصحيح بعض القرارات الخاطئة التي اتخذت منذ عقود . اليوم نحن نقدر الحاجة إلى المساعدة في تنظيف الهواء الملوث والمياه ، وتنقية التربة واستبدال المواد الكيميائية الخطرة من حولنا مثل اللعب ، والملابس ، ومستحضرات التجميل ، ومنتجات العناية بالبشرة والمواد الغذائية .

في هذه المجالات ، والتفاعل مع المواد النانوية تلعب دورا حاسما ، وفهم عميق في هذا المجال سوف تسهم إسهاما كبيرا في توصيف وتقييم والتنبؤ والسيطرة على المخاطر في ضمان الصحة والسلامة في المستقبل ، فضلا عن إزالة التلوث من الماضي .

[ علم السموم البيئية / نانو ]

اليوم ، النانوية في كل مكان حولنا . هذه الجزيئات الصغيرة قد دخلت بالفعل في منتجات مثل واقية من الشمس ، تغليف المواد الغذائية والأدوية والملابس والدهانات ، وما إلى ذلك ، باستمرار في مجالات جديدة . ومع ذلك ، فإن المخاطر المحتملة للتعرض المتعمد وغير المتعمد النانوية لم يتم تقييمها بشكل كاف . وهذا يثير المزيد من الاهتمام في علم السموم النانوية .

تكنولوجيا النانو هي جديدة نسبيا في مجال العلم ، فإنه يستخدم حقيقة أن خصائص المواد تتغير مع حجم من العيانية إلى النانو . خصائص مثالية لهندسة المواد النانوية قد تم تطبيقها في العديد من المجالات المختلفة ، وقد تم البحث عن تطبيقات جديدة . ليس فقط استخدام ونشر المواد النانوية في تزايد ، ولكن أيضا حجم الجسيمات النانوية يمكن أن تنتج آثار جانبية مثل عمليات الاحتراق و ارتداء الميكانيكية .

والنتيجة هي أن المواد النانوية هي توسيع وإطلاق سراحهم في البيئة المحيطة بنا ، والتي سوف تزيد من التعرض النانوية . ومع ذلك ، فإن هذه الخصائص الجديدة مرضية مع المجهول . الناس في كثير من الأحيان لا يعرفون كيف تتفاعل هذه الجزيئات و تتصرف طوال حياتهم . وقد انصب قدر كبير من الجهد والموارد على علم السموم النانوية ، الذي يستخدم لتقييم آثار التعرض المتعمد وغير المتعمد للمواد النانوية ، وذلك لضمان أن تكون هذه المواد آمنة للبشر والبيئة .

توصيف التفاعل بين الجسيمات النانوية والبيئة المحيطة

في تقييم سلامة النانو ، من المهم أن نفهم كيف تتصرف الجسيمات النانوية في البيئة المعرضة . أنهم بحاجة إلى إجراء البحوث في البيئات البيولوجية ذات الصلة التي يمكن رصد التفاعل بين جزيئات نانو والجزيئات التي يواجهونها طوال حياتهم . طبيعة التفاعل مع البيئة المحيطة يعتمد على المواد النانوية ، والحجم ، تهمة السطحية و functionalization والبيئة المحيطة بها ، مثل درجة الحموضة ، عندما يتم الإفراج عن جزيئات نانو ، فإنها تبدأ في امتصاص المواد العضوية وغير العضوية ، وتشكيل واجهة جديدة ، ما يسمى كورونا أو bioelectronic طبقة ، وبالتالي إعطاء البيئة خصائص جديدة . qsense qcm-d يمكن دراسة هذا النوع من التفاعل بين الجسيمات النانوية والبيئة المحيطة بها ، على سبيل المثال ، في هذه الدراسة ، تم تقييم التسامح البيولوجي النانوية في الجهاز الهضمي البشري . هذا المقال يستعرض أيضا العديد من الأمثلة على التفاعل مع النانوية في السياق . تأثير جسيمات متناهية الصغر على فسفوليبيد الأغشية كما تم التحقيق بنجاح مع لانغموير الأخدود .

[ البيئة / المياه وتنقية التربة ]

الماء والتربة هما العنصران الرئيسيان اللذان يحتاجان لضمان صحة ورفاه البشر والكائنات الحية الأخرى على هذا الكوكب . وهذان المجاﻻن ﻻ يوفران البيئة لبقائنا وتنميتنا فحسب ، بل أيضا التربة السليمة والمياه النظيفة شرطان أساسيان لضمان السلسلة الغذائية لنا وللأجيال المقبلة . ومع ذلك ، في الوقت الحاضر ، وتلوث المياه والتربة قد جذبت المزيد والمزيد من الاهتمام .

التلوث البيئي هو من صنع الإنسان ، ويأتي من سلسلة من المصادر . الصناعة تطلق المنتجات السامة والجانبية وتلوث المياه العادمة والأسمدة الزراعية والمبيدات الحشرية التي تتسرب إلى الأرض . وثمة مصادر أخرى هي مياه الصرف الصحي غير المعالجة ، وانسكابات النفط ، والتلوث الإشعاعي والأمطار الحمضية ، وكلها تشكل خطرا على صحة الإنسان . وبينما نشهد زيادة في عدد السكان ونموا في الثروة العالمية ، نشهد تدهورا في هذين المجالين الرئيسيين من الموارد الطبيعية . إن أنماط الحياة الاستهلاكية المرتفعة التي يتبعها عدد أكبر من الناس في العالم والتي يتبعها عدد أكبر من الناس تفرض ضغوطا على الموارد المتاحة لدعم الاستهلاك المتزايد وتغيير عادات الاستهلاك . ولتلبية الطلب الاستهلاكي وضمان توافر تربة صحية ومياه نظيفة ، يلزم تنظيف المياه والتربة الملوثة .

تنقية المياه والترشيح

المياه النظيفة هي الموارد الشحيحة على نحو متزايد . الطلب على المياه عالية الجودة ليس فقط لتوفير مياه الشرب لعدد متزايد من الناس على هذا الكوكب ، ولكن أيضا لدعم إنتاج الأغذية والملابس والزراعة مع ارتفاع أنماط الحياة الاستهلاكية . من أجل ضمان إمدادات المياه المستدامة للأجيال القادمة ، وتوفير الموائل الآمنة للحياة المائية ، ونحن بحاجة إلى تحسين استخدام الموارد وإعادة تدوير المياه التي نستخدمها . نحن بحاجة أيضا إلى تنقية المياه الملوثة بالفعل ، مثل الأنهار والبحيرات والمحيطات . وفي المناطق التي لا تتوفر فيها إمدادات كافية من المياه العذبة ، يمكن أن توفر إعادة التدوير وتحلية المياه حلولا للطلب الاستهلاكي .

طريقة فعالة لمعالجة تلوث المياه هو غشاء الترشيح ، والتي يمكن استخدامها في إعادة تدوير المياه ، وإعادة استخدامها ، وتحلية المياه . qsense qcm-d يمكن استخدامها لتطوير وتقييم غشاء الترشيح ، والتي يمكن أن تميز تورم وتصفية الأداء ، مثل غشاء التناضح العكسي لتحلية مياه البحر ومعالجة مياه الصرف الصحي ، غشاء قاذورات .

تنقية التربة

معالجة التربة هو عملية إزالة أو تنقية التربة الملوثة بطرق مختلفة . المعالجة البيولوجية هي واحدة من أهم طرق تنقية التربة . في المعالجة البيولوجية ، والكائنات الحية الدقيقة تستخدم لكسر الملوثات في التربة . وكثيرا ما تستخدم المعالجة البيولوجية لمعالجة الملوثات العضوية مثل النفط والوقود القائم على النفط .

الصعوبة الرئيسية في المعالجة البيولوجية هو توافر الملوثات ، لأن هذه المركبات مسعور جنبا إلى جنب مع جزيئات التربة وانخفاض الذوبان في الماء . من أجل تعزيز الاتصال بين الملوثات والكائنات الحية الدقيقة ، وبالتالي تدهور ، السطحي عادة ما تستخدم . السطحي يمكن أن تستخدم لتعزيز desorptivity و الذوبان من الهيدروكربونات النفطية ، وبالتالي تيسير استيعابها من قبل الكائنات الحية الدقيقة .

معظم المتاحة تجاريا السطحي يتم تصنيعه من المنتجات النفطية . ومع ذلك ، فإن عددا متزايدا من المشاكل البيئية أدت إلى البحث والتطوير من السطحي الطبيعية البديلة لتحل محل المنتجات القائمة . هذه biosurfactants عادة الجليكوليبدز ، البروتينات الدهنية ، الدهون الفوسفاتية ، والأحماض الدهنية ، أو البوليمرات ذات الخصائص الكيميائية . في تركيزات منخفضة ، بيوسورفكتانت للذوبان في الماء ، ولكن يمكن أن تشكل المذيلات في تركيزات عالية . نقطة تشكيل المذيلات يسمى تركيز المذيل الحرج ( CMC ) نقطة . تركيز المذيل الحرج ( CMC ) من بيوسورفكتانت الحل هو عادة قياس لأن حل الهيدروكربونات النفطية يحدث عادة فوق اللجنة العسكرية المركزية . من وجهة نظر اقتصادية وبيئية ، من المهم استخدام أقل قدر ممكن من السطحي .

[ البيئة / عزل الكربون ]

مع تزايد القلق بشأن الاحترار العالمي وأثره على الأرض ، وتخزين غازات الدفيئة ( أساسا ثاني أكسيد الكربون ) أصبحت موضوعا للعديد من أفرقة البحث . آمنة التقاط ثاني أكسيد الكربون وتخزينه في أعماق المياه المالحة القلوية يعتبر وسيلة ممكنة للسيطرة على انبعاثات الكربون في الغلاف الجوي .

واحدة من النظم المحتملة تحت الأرض النظر في التخزين الجيولوجي ينطوي على عمق المياه المالحة القلوية طبقة . من أجل النجاح في عزل ثاني أكسيد الكربون ، من الضروري ضمان احتجاز ثاني أكسيد الكربون على المدى الطويل . وهذا يتطلب فهم جميع الفيزيائية والكيميائية محاصرة الآليات التي يمكن الحفاظ على ثاني أكسيد الكربون . إن احتجاز ثاني أكسيد الكربون تحت طبقة مغلقة غير منفذة أو تثبيت ثاني أكسيد الكربون في مسام طبقة المياه الجوفية له أكبر الأثر المباشر . فعالية اثنين من آليات التقاط يعتمد على الضغط الشعري ، وبالتالي فإن التوتر السطحي بين ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون الصخور المالحة تلعب دورا هاما . فهم هذه التفاعلات يتطلب قياسات في درجات حرارة عالية وضغط مرتفع لمحاكاة ظروف التخزين .

ثاني أكسيد الكربون المياه المالحة ( روك ) التفاعل تحت ضغط عال

العلاقة الوظيفية بين التوتر السطحي من ثاني أكسيد الكربون محلول ملحي و الضغط ، درجة الحرارة ، وتركيز وتكوين الملح تم دراستها . ويبين الشكل 1 نموذجي التوتر السطحي قياس البيانات التي تبين أن التوتر السطحي القيم متوازنة تحت ضغط حوالي 120 بار .

العلاقة الوظيفية بين التوتر السطحي ( 35 , 000 جزء في المليون ) و الضغط بين ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون المياه المالحة ( 45 درجة مئوية )

التبلل هو عادة بأنها ميل السائل إلى نشر و التمسك سطح صلب في وجود آخر غير متوافق مع السوائل . وفي حالة طبقات المياه الجوفية ، يلزم النظر في نظم المياه المالحة - ثاني أكسيد الكربون - الصخرية . إذا كانت الصخور رطبة ، المياه المالحة سوف تشغل المسام و الاتصال مع معظم الصخور . وبالمثل ، إذا كان حقن ثاني أكسيد الكربون في نهاية المطاف سوف تبلل الصخور ، وسوف يستغرق ثقب صغير و الاتصال مع معظم الصخور . من خلال قياس زاوية الاتصال من ثاني أكسيد الكربون على السطح المعدني في محلول ملحي في الضغط العالي و درجة حرارة عالية ، التبلل هو درس .

[ التلوث البيئي / البيولوجي وتقييم الأغشية الحيوية ]

التلوث البيولوجي خارج النظم الإيكولوجية الطبيعية وتشكيل بيوفيلم هو نوع من الضرر . تراكم مستعمرة بكتيرية ( عادة في البيئة الصناعية ) يمكن أن تتحلل المواد الأساسية ، مما تسبب في تآكل المواد الفشل .

وهذا يمكن أن يؤدي إلى فقدان الإنتاج وزيادة التكاليف . وبالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تشكل مخاطر صحية ، مثل انخفاض أداء غشاء الترشيح ، تؤثر على تدفق غشاء ، مما يؤثر على نوعية مياه الشرب .

الأغشية الحيوية موجودة على نطاق واسع باعتبارها جزءا من أكبر النظم الإيكولوجية ، ولكن هذه الكائنات الحية الدقيقة يمكن أن البقاء على قيد الحياة و تتكاثر في المباني الاصطناعية التي توفر بيئة رطبة ومغذية على الكائنات الحية الدقيقة . تدفق مياه الصرف الصحي ، ومرافق الإنتاج باستخدام أنابيب المياه المبردة ، وغيرها من نظم الأنابيب ( مثل خطوط أنابيب المياه أو أنابيب النفط ) ، ميمبران بيورياكتور ( MBR ) غشاء التناضح العكسي ( ريال عماني ) لتصفية مياه الصرف الصحي عادة ما تتأثر . لأن التلوث البيولوجي يسبب خسائر كبيرة في التكاليف ، مما يشكل خطرا على حياة الإنسان وصحته عواقب وخيمة . ولذلك ، من المهم جدا أن نفهم ومنع التلوث البيولوجي .

التلوث البيولوجي ، بيوفيلم تشكيل وتوصيف الطلاء المضادة للحشف

بيوفيلم هو العقبة الرئيسية أمام فعالية غشاء الترشيح . على سبيل المثال ، واحدة من أهم العوامل التي تؤثر على أداء ميمبران بيورياكتور غشاء قاذورات بسبب البوليمر خارج الخلية التي يفرزها الكائنات الحية الدقيقة . على الرغم من أن غشاء التنظيف وقد درس على نطاق واسع ، طريقة لمنع التلوث هو أكثر جاذبية . ولذلك ، من أجل ضمان أفضل أداء على المدى الطويل من الأغشية ، فهم وتوصيف كيفية تقليل ومنع التلوث وشروط تشكيل الأغشية الحيوية ذات مغزى . يمكن جمع المعلومات التي تساعد على فهم أفضل للعلاقة بين خصائص سطح الغشاء والتلوث الميل عن طريق قياس التصاق ونمو البكتيريا عن طريق qsense qcm-d ( تقنية يمكن استخدامها لوصف قاذورات وتلوث العمليات والكشف عن تشكيل بيوفيلم ) . هذه التكنولوجيا يمكن أن تستخدم أيضا في تقييم مقياس المانع المضادة للحشف الحل ، فضلا عن المساعدة في تصميم الطلاء المضادة للحشف الفيلم .

زاوية الاتصال المستخدمة لوصف الفيلم

فيلم التلوث الناجم عن المواد العضوية مثل المواد غير العضوية ( الأملاح والرواسب مثل هيدروكسيد المعادن ، كربونات ) ، غرواني ( الجسيمات العالقة مثل ثاني أكسيد السيليكون ) ، والملوثات الميكروبية والجسيمات تسد المسام على سطح الفيلم أو عن طريق الاوساخ التي شكلتها الكتل . لأن معظم الملوثات هي أساسا مسعور ، ماء الغشاء هو عادة تعتبر ضرورية . استخدام أنواع مختلفة من الطلاء والمعالجة السطحية يمكن أن تجعل الفيلم أكثر ماء . قياس زاوية الاتصال يستخدم عادة لتقييم سطح ماء .

[ البيئة / deinking ]

deinking هو عملية صناعية لإزالة الحبر من الورق المعاد تدويره الألياف لجعل deinking ورقة .

عملية التعويم في deinking

رغوة التعويم هو شائع deinking العملية . وهو مستمد من عملية التعويم المستخدمة عادة في التعدين . مبدأ عملية التعويم هو بسيط : فقاعات صغيرة منتشرة في اللب في تعويم دبابات . فقاعات الهواء سوف ترتفع ، وجمع جزيئات الحبر مسعور . وبناء على ذلك ، يتم رفع جزيئات الحبر إلى الجزء العلوي من خزان النفط بحيث يتم اختيارها ، deinking اللب يتم جمعها من قاع الخزان .

فرقت فقاعات تلعب دورا رئيسيا في هذه العملية . خصائصها تتأثر بشدة وسط سائل مكون من الماء و كاشف التعويم ، مثل رغوة ، جامع ، المانع ، الخ . في جميع هذه الكواشف ، وكلاء رغوة هي السطحي التي تؤثر على تشكيل رغوة والسلوك . رغوة جزيء كثف على سطح فقاعة على شكل طبقة الامتزاز . في عملية الامتزاز ، التوتر السطحي ينخفض حتى تصل إلى قيمة التوازن . في ظل ظروف دينامية ، وديناميات الامتزاز السطحي من الحل لها تأثير كبير على فقاعة السلوك . من المهم جدا أن نفهم سلوك الريولوجية الامتزاز طبقة لوصف التجارية السطحي .

نبذة مختصرة : تطبيق تتأرجح قطرة السائل تقنية لوصف سلوك السطحي في عملية التعويم .