Nanočástice pro odpady z povrchových úprav

Používání nanočástic se v posledních letech rozšiřuje do mnoha průmyslových oblastí, zvláště v procesech povrchových úprav. Odpady z těchto procesů řeší projekt NANOFLOC.

Nanočástice přinášejí produktům, v nichž jsou použity, řadu výhod (viz box). S jejich využíváním však mohou být spojena zdravotní rizika a nepříznivé environmentální vlivy, které dosud nebyly dostatečně popsány – mimo jiné proto, že nanočástice jsou novinkou a na podrobnější výzkumy nebyl čas. Rozvoj nanotechnologií je však nezadržitelný. Adekvátně k tomu stoupne také objem odpadních vod, v nichž budou nanočástice přítomny v relativně vysokých koncentracích. Zabránit šíření těchto látek do přírodního vodního prostředí je úkolem, který vyžaduje rychlé řešení, a právě na ně se zaměřuje projekt NANOFLOC.


Zahájen byl letos v lednu a bude řešen v následujících dvou letech v rámci grantů s podtitulem R4SME, což znamená výzkum a vývoj pro malé a střední podniky. Projektové konsorcium zahrnuje sedm členů. Jedná se o zástupce malých a středních podniků, vědeckovýzkumných institucí a koncových uživatelů. Zástupci malých a středních podniků jsou česká společnost ASIO (CZ), dále WESTMATIC (SE, koordinátor projektu), BAMO (FR) a MELOTEC (DE). Vědeckovýzkumné instituce zastupuje německý Fraunhofer a norský Technologisk Institutt. Koncového uživatele představuje společnost KONGSBERG AUTOMOTIVE AS (NO) zabývající se aplikací automobilových nátěrů za použití nástřiků nanočástic.

NANOČÁSTICE V SUSPENZÍCH

Suspenze tvořené nanočásticemi jsou ve vodě stabilní a nesedimentují (převládají velké mezimolekulární síly). Aby mohlo dojít k aglomeraci částic, je nutné suspenzi destabilizovat. V oblasti čištění odpadních vod z průmyslové aplikace nátěrů v současnosti není separace nanočástic řešena. Technologii BAT v této oblasti představuje membránová separace (reversní osmóza nebo nanofiltrace), se kterou jsou však spojeny vysoké provozní náklady a zanášení membrán. Mezi další možné postupy patří koagulace a sedimentace, flotace, magnetická separace (pouze pro magnetické částice) nebo aplikace nulamocného železa. Všechny z uvedených přístupů mají své klady a zápory, žádná z možností však nepředstavuje univerzálně použitelné a efektivní řešení.

Inertní elektrody budou vyrobeny z nerezové oceli nebo ušlechtilých kovů, které neuvolňují do roztoku ionty a budou sloužit k vytvoření elektrického pole k destabilizaci nanočástic. Obětované elektrody (železné, hliníkové) budou do roztoku uvolňovat ionty kovu, které posléze vytvoří vločky hydroxidu s velkou adsorpční schopností a zajistí stabilizaci suspenze.

PRŮBĚH PROJEKTU

Projekt zahájený v lednu 2013 se nachází v počáteční fázi řešení. V současné době probíhají vědeckovýzkumné práce, které se zaměřují na studium chování nanočástic v elektrickém poli, vhodnou hydrauliku systému, konfiguraci reaktoru, podmínky pro úspěšnou aglomeraci částic a výběr metod pro detekci nanočástic v odpadních vodách. V současnosti probíhají první testy v laboratorním měřítku na modelových vodách.

Navazující pracovní balíčky budou soustředěny na vývoj samotného reaktoru a jeho materiálové, konfigurační a hydraulické řešení. Nezbytnou součástí je vytvoření řídicího systému reaktoru.

Přínosem projektu je získání aktuálních informací z oblasti použití a separace nanočástic, které mohou být využity a aplikovány při řešení souvisejících projektů. Výsledky projektu budou rozděleny mezi jednotlivé podniky, tedy i účastníka ASIO. Nezanedbatelným přínosem pro firmu je navázání kontaktu a spolupráce s významnými institucemi a potencionálními odběrateli čistírenské technologie.

 

Zdroj: Asio

 

CO JSOU NANOTECHNOLOGIE

Ačkoliv neexistuje žádná oficiální definice, považují se za nanomateriály ty materiály, které mají minimálně jeden rozměr pod 100 nm. Nanočástice se vyskytují přirozeně (např. v popelu, jako půdní částice nebo biomolekuly), vznikají bez záměru (např. ve výfukových plynech z dieslových motorů) nebo se vyrábějí záměrně.

Ve všech vyvíjených nanotechnologických aplikacích hraje významnou roli velikost, resp. velikostní distribuce používaných nanočástic, dále jejich morfologie, stabilita, stav povrchu z hlediska fyzikálního (např. elektrický náboj) i chemického (modifikace povrchu). Nanočástice jsou ve skutečnosti předělem mezi atomovými nebo molekulárními strukturami a rozměrnými materiály.

V důsledku své velikosti vykazují nanočástice ve srovnání s běžnými částicemi odlišné fyzikálně-chemické vlastnosti. Jde například o změny optických vlastností, které vedou ke změně barvy tepelného chování, materiálové pevnosti, rozpustnosti, vodivosti a katalytické aktivity. Pravděpodobně nejvýznamnější vliv na jejich chování má změna poměru povrch-objem.

Jednou z oblastí, ve kterých se nanomateriály už úspěšně používají, je oblast průmyslu barev a laků, kde použité nanočástice snižují spotřebu energie a materiálu a prodlužují životnost nátěrového systému. Podstatné je zlepšení antikorozních vlastností, větší pevnost a odolnost vůči poškrábání, samočistící efekt, antimikrobní vlastnosti, UV ochrana atd.

Vedle toho se užívání nanočástic rozšiřuje v mnoha jiných oblastech – medicíně, kosmetice, textilu, strojírenství, elektronice a ochraně životního prostředí.

Zdroj: Alexandra Kvasničková, www.bezpecnostpotravin.cz, Libor Kvítek, Přírodovědecká fakulta, UP Olomouc

Předpokládá se, že do roku 2015 bude na nanotechnologiích založeno 86 % automobilových nátěrů.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *