حذف باکتری سالمونلا به کمک آرایه نانولوله های کربنی

در سال های اخیر نانو لوله های کربنی به عنوان نسل جدیدی از نانو ساختارها ، توجه بسیاری از محققان را به خود معطوف کرده است . نانولوله های کربنی به دلیل دارا بودن مقاومت بالای مکانیکی و گرمایی ، قابلیت هدایت الکتریکی ، سطح ویژه و ظرفیت جذب بالا ازسایر مواد نانوساختار متمایز شده اند . یکی از کاربردهای جدید نانولوله های کربنی ، استفاده از آنها به عنوان فیلترهای تصفیه بیولوژیکی آب می باشد. ساختار توخالی نانولوله های کربنی سبب شده است که فیلتر های نانولوله ای در مقایسه با سایر فیلتر ها شدت جریان بالاتری نشان دهند . علاوه بر این فشار مورد نیاز برای انتقال آب نیز کاهش می یابد . بنابراین با ذخیره انرژی استفاده از این فیلتر ها بسیار ارزانتر از سایر فیلترها خواهد شد . بر اساس این نتایج در این تحقیق امکانپذیری و نیز فرآیند حذف باکتری سالمونلا تایفی موریوم (یکی ازعوامل بیماری زای روده ای) از آب به کمک آرایه نانولوله های کربنی مورد مطالعه قرار گرفته است . تصاویرمیکرسکوپ الکترونی پس از تماس آرایه نانولوله های کربنی با آب آلوده به باکتری ، توانایی این نانوساختارهای کربنی را برای حذف باکتری آلاینده نشان داد و مکانیسم حذف باکتری را از نوع جذب سطحی تخمین زد. پارامترهای مهمی از جمله وزن آرایه نانولوله های کربنی ، غلظت اولیه باکتری و نیز اثر خالص سازی آرایه نانولوله های کربنی بر میزان جذب باکتری توسط آرایه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از آزمایشها بیانگر این واقعیت است که با افزایش وزن آرایه ها ، راندمان حذف باکتری افزایش یافته و به شکل معکوس افزایش غلظت اولیه باکتری باعث کاهش راندمان حذف گردیده است . همچنین خالص سازی آرایه نانولوله های کربنی با پرمنگنات پتاسیم ، باعث افزایش سینتیک جذب باکتری گردید . این در حالی است که خالص سازی آرایه ها فقط در غلظتهای بالای باکتری راندمان حذف را افزایش می دهد . مدل سازی فرایند جذب باکتری توسط آرایه نانولوله ها با مدل های سینتیکی و ایزوترم جذب نشان داد که مدل سینتیکی شبه درجه اول لاگرگرن و ایزوترم جذب فروندلیچ به خوبی داده های تجربی را تایید می کنند . همچنین نتایج نشان دادند که برای رنجی از غلظت های اولیه باکتری ، فرایند جذب در 40دقیقه به تعادل می رسد که نشان دهنده سینتیک سریع جذب باکتری روی سطح آرایه ها است .مقایسه نتایج بدست آمده از آزمایشها ی انجام شده در این تحقیق با نتایج موجود برای نانولوله های کربنی غیر آرایه ، راندمان حذف بالاتری را برای آرایه نانولوله های کربنی نشان داد که علت این امر را می توان به دلیل ساختار منظم آرایه نانولوله های کربنی و نیز قابلیت دسترسی به سطح بیشتر دانست. از سوی دیگر طول بلند این آرایه ها نیز باعث کاهش هدر رفت آنها و در نتیجه افزایش راندمان حذف باکتری می گردد. در نهایت امکان سنجی اقتصادی ساخت سیستم گندزدایی با آرایه نانولوله های کربنی و نیز مقایسه برآورد هزینه های ساخت آن با دو روش گندزدایی با کلر و ازن نیز انجام شده است . ارزیابی ها نشان دادند که در حال حاضر با توجه به هزینه بالای خرید نانولوله های کربنی ، قیمت نهایی تصفیه یک مترمکعب آب ،22برابر بیشتر از سیستم گندزدایی با کلر تخمین زده می شود . اما با توجه به کاهش قیمت نانولوله های کربنی در آینده نزدیک و همچنین قابلیت استفاده مجدد آرایه نانولوله های کربنی ، جایگزینی این فیلترهای نانوساختار در برابر روش های سنتی تصفیه آب امکان پذیر خواهد بود . از بعد فنی و زیست محیطی نیز استحکام ساختاری بالای نانولوله های-کربنی سبب می شود که بر خلاف سیستم کلرزنی ، تولید محصولات جانبی سرطانزا در اثرواکنش یا تجزیه نانولوله های کربنی با مواد دیگر موجود در آب وجود نداشته باشد .همچنین با توجه به مکانیسم جذب فیزیکی میکرب ها و غیر فعال کردن آنها با مکانیسم های سمیت طبیعی نانولوله های کربنی ، بحث افزایش مقاومت میکرب ها در مقابل این مواد وجود نخواهد داشت .