Жартылай өткізбейтінультрафильтрациондымембрананың

пайдалануға болады. Нанокатализаторлар суды тазалау әдістерінің 
интеграциясы жаңа артықшылық алуға мүмкіндік береді.
7.1-сурет. Керамикалық мембранадағы кеуектер
Нанокатализаторлар - каталитикалық қасиетке ие және
кем дегенде бір наноөлшемі бар заттар немесе материалдар.
Беттік ауданды үлкейтудің арқасында нанокатализаторлар үлкен 
байланыстық бетке ие және тұтас материалдарға қарағанда аса тиімді 
әсер етеді. Нанокатализаторларды, мәселен, ластанған жер асты су- 
ларын тазалау үшін, қарапайым аспаптардағы суды тазалау үшін, со- 
дан соң оларды наномембраналар көмегімен қалпына келтіру үшін 
қолдануға болады (яғни, жұмыс істейтін қалыпқа келтіру). 7.2-суретте 
шаблон негізінде жасалған, наноқұрылымды мембраналардың бір 
бөлігі көрсетілген.
7.2-сурет. Типтік керамикалы наномембрана (сурет АҚШ-тың Дьюк 
университетінен М. Визнерден алынған)

ТЕМІРДІҢ НАНОБӨЛШЕКТЕРІ
Лехай университетінің (АҚШ) инженері Чжан Вейсянның (^ е і- 
хіап 
2
һап§) қоршаған ортаны қорғау бойынша жүргізген бірден-бір 
зерттеулері өнеркәсіптік заттармен ластанған топырақ пен жер асты 
суларын тазалауға қабілетті наномасштабты темір ұнтағының шама- 
сын көрсетті.
Темір - Жер бетінде аса кең таралған металдардың бірі, ол 
мультимиллиардты мәселелерді шешудегі жетіспейтін түйін бола 
алады. Іс жүзінде АҚШ-та және басқа мемлекеттерде аймақтардың 
өнеркәсіптік қызметтерінің, зиянды заттарды жерастында сақтаудың, 
күтімсіз қалған шахталардың және тау кені шығарылып жатқан 
жерлердің нәтижесінде ластанған жерлердің саны көп болып отыр. 
Темір - жеңіл тотығу және таттану қасиетіне ие. Егер тотығу трих- 
лорэтилен, көміртегі тетрахлориді, диоксиндер немесе полихлор- 
лы дифенилдер (ПХД) сияқты қауіпті ластағыштардың қатысуымен 
жүретін болса, онда олардың күрделі молекулалары аса қарапайым 
және уыттылығы аз көміртекті компоненттерге ыдырайды.
Қорғасын, никель, сынап және тіпті уран сияқты қауіпті ауыр 
металдардың қатысуымен темірдің тотығуы жүзеге асқан кезде, осыған 
ұқсас құбылыс байқалады. Сол кезде бұл металдар топыраққа сіңетін 
және тағамдық тізбек бойынша тасымалданбайтын (сәйкесінше, 
олардың қоршаған ортаға тигізетін зиянды әсері азаяды) ерімейтін 
пішіндер түзеді.
Темір улы әсерге ие болмағандықтан және көп мөлшерде тау жы- 
ныстарында, топырақ пен суда болатындықтан, көптеген компаниялар 
қазіргі уақытта өздерінің өнеркәсіптік қалдықтарын қоршаған ортаға 
шығарар алдында тазалау үшін темір ұнтағын пайдалана бастаған. 
Бұл технология жаңа өнеркәсіптік қалдықтар үшін жақсы үйлеседі, 
бірақ ғалымдарды ескі қалдықтармен байланысты жағдайлар да 
алаңдатады. Бұл істе оларға темірдің нанобөлшектері көмектесе ала­
ды.
Темірдің 
нанобөлшектері 
қарапайым 
макроскопиялық 
бөлшектерден 10-1000 есе белсендірек. Беттің кіші өлшемі және 
үлкен белсенділігіне ие бола отырып, нанобөлшектер ластанған аймақ 
ортасына оңай өте алады. Олар жер асты суларымен бірге оңай тасы- 
малданады және жол жөнекей барлық қоршаған кеңістікті тазалайды.
7.3-суретте бұл үдерістің ұстанымдық сызбанұсқасы көрсетілген.
Темірдің нанобөлшектерінің қасиеттеріне қышқылдық, темпера­
тура немесе топырақтағы құнарлы заттар әсерін тигізбейді. Олардың

өлшемінің кішілігі (
1 - 1 0 0
нм, яғни, бактериядан 
1 0 - 1 0 0 0
есе кіші 
болып келеді) темірдің нанобөлшектеріне топырақ бөлшектерінің 
арасында оңай әрі тез орын ауыстыруы мен жылжуын қамтамасыз 
етеді. Зертханалық және далалық сынақтардың көрсетуі бойынша, 
темір нанобөлшектерінің арқасында қолданған жердің маңайында ла- 
стану деңгейлері 
1 - 2
күн ішінде айтарлықтай азайып және практика 
жүзінде бірнеше апта ішінде қауіпсіз деңгейге дейін төмендейді. Осы 
зерттеулердің нәтижесі, темірдің нанобөлшектері 4-6 апта бойы, яғни, 
жер асты суларында өзінің табиғи шектік концентрациясына жеткен- 
ге дейін белсенді болатындығын көрсетті.
Ластаушы заттар
в а ш
Темір нанобөлшектерінін 
г 
иньекциясы
Ф
Топырак п е н ^ 5 Л 
жер асты 
/
с\7іарга 
| 
------
іркілу 
\
Калдық хлорды 
• • • • ••
жою 
\
ж
\
*
• 
ч. ✓
✓
/
^
Металдар дыц 
байланысы 
Песпщцдгер
Жер асты сулары
/
Ч
Тьщаитқыштарды 
цін нейтралдануы гүрлендірү
7.3-сурет. Топырақ пен жер асты суларындағы қауіпті ауыр металдар 
темір нанобөлшегінің инъекциясымен тазаланады
Нанотехнологиялық иннновацияның бұл түрі ластанған қоршаған 
ортаның жағдайын тез жақсарта алады. Сонымен қатар, ол басқа 
зерттеушілерді ластаушы заттардан тазартудың жаңа тәсілдерін табуға 
шабыттандырады. Чжан әдісінің, ластанған топырақты қазу мен оны 
жай әдістермен толық өңдеуден гөрі арзан және тиімді екендігін айта 
кеткен жөн.

НАНОМАСШТАБТЫ ПОЛИМЕРЛІ АҒЫНДАР
Полимерлі молекулалардың орын ауыстыруын зерттеу үшін 
нанокеуектері бар жаңа жақсартылған мембраналарды пайдалануға 
болады. Полимерлі молекулалардың тар жолдармен өту тәсілдері 
химиялық және биологиялық үдерістерде маңызды рөл атқарады.
ДНҚ және РНҚ молекулаларымен жүргізілген эксперименттер 
олардың мембраналардағы кеуектер арқылы орын ауыстыруы электр 
тоғын тасымалдаумен бірге жүретіндігін көрсетті. Бұл үдерістердің 
вирустардың берілген молекулалармен әрекеттесуін зерттеуде және 
гендерді секвинирлеу әдістерін зерттеуде үлкен маңызы бар. Расын- 
да, өзінің құрылымы мен пішінінің арқасында ДНҚ молекуласы ұзын 
синтетикалық полимерлерді жобалауда тамаша үлгі болып табылады.
7.4-суретте ақуыз молекуласының мембранадағы кеуек арқылы қалай 
өтетіні көрсетілген.
ДНҚ және РНҚ молекулаларының наноканалдар арқылы орын 
ауыстыруының физикасы болашақ сүзу әдістерімен наномембрана- 
ларды жобалаумен тығыз байланысты. Наномасштабты компьютерлік 
үлгілер, суды аса тиімді сүзуге арналған наномембраналарды жоба- 
лауда жаңа мәліметтерді алуға мүмкіндік береді.
ауыстыруы

жүктеу/скачать 4,68 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: