Database technieken waterzuivering en -behandeling
Nanotechnologie
Principe- en installatiebeschrijving
Dit omvat het werken met materialen op atoom of moleculaire schaal. Het gaat daarbij over nanopartikels in zilver, koper en nulwaardig ijzer, nanomembranen, nanoadsorbentia en nanogestructureerde fotokatalysatoren.
Nanomaterialen hebben een grootte tussen 1 en 100 nm. Omwille van de nanoschaal zijn hun eigenschappen (mechanisch, elektrisch, optisch en magnetisch) zeer verschillend van conventionele materialen
Nanogebaseerde waterzuiveringstechnieken worden verondersteld van modulair, zeer efficiënt en kosteneffectief te zijn in vergelijking met conventionele waterzuiveringstechnieken.
Specifieke voor- en nadelen
- Nanotechnologie heeft een uitstekend potentieel voor filtratietoepassingen vanwege het vermogen om nauwkeurig structureel gecontroleerde materialen voor dergelijke vereisten te creëren.
- Hoog specifiek oppervlak (m²/m³)
- Klein volume
- Hoge adsorptie capaciteit
- Hoge reactiviteit
- verschillende eigenschappen kunnen worden gecombineerd, wat resulteert in multifunctionele systemen, zoals bv nanocomposiet membranen die het mogelijk maken om zowel partikels tegen te houden als contaminanten te elimineren.
- Geen nood aan hoge drukken om water doorheen het filtermedium te krijgen.
- Antibacteriële werking (zoals zilvernanopartikels en fotokatalytische TiO2) bijgevolg is er geen extra chemicaliën nodig
- Nulwaardige metaal nanopartikels gaan samenklitten, oxideren en zijn moeilijk af te scheiden van het behandelde milieu, waardoor hun efficiëntie gradueel afneemt.
- Carbon nanotubes kunnen steeds maar in lage hoeveelheden worden geproduceerd, waarbij de productiekost hoog is en er vaak ook een nood is aan een ondersteunend medium of een matrix.
- Verlies van efficiëntie bij immobilisatie
- Verlies van prestatie bij het stabiliseren en distribueren van nanodeeltjes over de hostingplatformen.
Toepassing
Metaalgebaseerde nanomaterialen hebben een groter potentieel getoond naar zware metalen verwijdering (zoals As(V)) dan actief kool.
water en afvalwaterbehandeling
Behandeling van grondwater voor bv verwijdering van arseen.
Randvoorwaarden
Afhankelijk van de toepassing
Werkingsgraad
Hoe verwijderingsgraden naar zware metalen, organische polluenten, anorganische anionen en bacteriën.
Hulpstoffen
Soms een pH correctie uit te voeren om geadsorbeerde stoffen te laten desorberen en dus het nanodeeltje te regeneren.
Milieu-aspecten
Nanopartikels in water hebben niet meteen een direct effect op mensen, maar mogelijks worden deze wel opgenomen via het consumeren van vis. Daarom moet de impact van nanodeeltjes op aquatische organismen in beschouwing genomen worden. Zo is er een verminderde voortplanting van watervlooien, evenals een ademhalingsproblemen, pathologische veranderingen in de kieuwen en in de testinge en gedragsveranderingen bij vissen.
Hieronder een tabel die de resultaten van verschillende toxiciteitstesten samenvat voor verschillende types van nanodeeltjes (bron: Gehrke, I., Innovations in nanotechnology for water treatment, Dovepress, 2015).
Echter, door hun hoge specifiek oppervlak hebben nanopartikels de sterke neiging te gaan accumuleren en adsorberen, waardoor ze een groot deel van hun nanoschaal karakteristieken verliezen. Verder is hun stabiliteit vaak tijdelijk en eerder lokaal ten gevolge van hun hoge chemische reactiviteit.
Opmerkingen
Nanotechnologie toepassingen is een containerterm voor veel verschillende technieken, zoals carbon nanotubes, nanopartikels, metaaloxide, nanoadsorbentia, nanometalen.
De meeste van de nanogebaseerde materialen zijn compatibel met bestaande waterzuiveringstechnieken en kunnen in de conventionele technologieën worden geïntegreerd.
Complexiteit
Sommige van de technieken zijn reeds op industriële schaal beschikbaar terwijl andere nanogebaseerde technieken nog voor opschalingsproblemen zorgen.
Automatiseringsgraad
Afhankelijk van het gebruikte nanomateriaal.
Bronnen
Versie
Augustus 2021