עתיד הננו-הנסד של סניטור: חיזוק צינורות ה-Sewer מהאטומים

החיים העירוניים המודרניים תלויים בהוכחת עבודה בלתי נראית, תת-קרקעית: מערכת הביוב.רשתות צינורות אלה מונעות מפסולת וממים סערות, שמירה על בריאות הציבור ומונעות זיהום סביבתי.עם זאת, הרבה מהתשתית הביקורתית הזו מזדקנת, עם מערכות רבות שנבנו לפני עשרות שנים, חומרים מסורתיים כמו בטון, חימר, ופוליוייבים (PVC) פגיעים למגוון של מנגנונים אטומים אגרסיביים – קריפטומים של חומרים נוגדי חמצון וכימיקלים ממין (מדומים) ממולקולות) ממולקולות) הם בעלי מטבוליזם של חומרים עמידים וכדורים, אשר מובילים לכדי מטבוליזם של תרופות נוגדות של חומרים ממין (מחץ) וכדורים) ממולקולות) וכדורים, אשר מייצרים באופן משמעותי של חומרים עמידים, אשר עלולים של חומרים עמידים, וכדורים, אשר מייצרים באופן משמעותי, אשר מייצרות של חומרים עמידים של חומרים מסוכנים, וכדורים, ממין, וכדורים, אשר עלולים, אשר נמצאים בדלקים, ועלולים בלתי-ידי גירויים, ממין, מאנרגיה בלתי-ידי גירויים, אשר מייצרים באופן משמעותי, אשר נמצאים בדלקים, אשר מייצרים באופן משמעותי, כמו חומרים עמידים

מידע על ננוטכנולוגיה: חלקיקים קטנים, השפעה גדולה

ננוטכנולוגיה היא מדע של מניפולציה חומר על אטומי, מולקולרי, וסולם בינוני, בדרך כלל בין 1 ל 100 ננומטרים. לשים את זה בפרספקטיבה, ננומטר אחד הוא אחד מיליארד של מטר - כ-100,000 פעמים קטן יותר מאשר רוחב של שיער אנושי. בקנה מידה זה, חומרים יכולים להציג תכונות פיזיות וכימיקליות שונות לחלוטין בהשוואה למקביליהם, לדוגמה, זרז, הופך להיות יעיל יותר של חומרים כימיים מתקדמים יותר, עם חומרים כימיים מתקדמים, עם חומר פחמן, ואפקטים מתקדמים יותר, עם חומר חמצן רגיל, עם חומר פחמן דו-חמצני, ואפקטים מתקדמים, ואפקטים מתקדמים, עם חומר חמצן יעיל יותר, אשר הופך להיות יעיל יותר, עם חומר כימי, עם חומר חמצן יעיל יותר, עם חומר חמצן רגיל, יעיל יותר, עם חומר חמצן יעיל יותר, יעיל יותר, עם חומר חמצן טבעי, עם חומר חמצן יעיל יותר, עם חומר חמצן יעיל יותר, עם חומר חמצן יעיל של חומר חמצן יעיל יותר, עם חומר חמצן יעיל יותר, עם חומר פחמן חד-חמצני, יעיל יותר ויותר גבוה יותר, עם חומר חמצן יעיל יותר, עם חומר חמצן יעיל של חומר חמצן יעיל של חומר חמצן, עם חומר חמצן יעיל של חומר חמצן טבעי, אשר הופך להיות יעיל יותר, יעיל יותר, יעיל יותר, עם

המדע מאחורי ננוטכנולוגיה ל-Swer Pipes

המונחים: Corrosion Resistance

פעילות ביולוגית בתוך ביוב מייצרת גז סולידי מימן, אשר מומר על ידי חיידקים על פני השטח צינורות לתוך חומצה פולית או חלקיקים יעיל יותר, חומצה זו תוקפת אגרסיבית ואפילו כמה מפלסטיקים, המוביל לתופעה המכונה corrosion כימי המושרה מיקרו-חמצני (MIC) nanocoatings יכול לספק מחסום חזק נגד התקפה זו.

שיפור כוח מכני וגמישות

(הצינורות חייבות לעמוד בעומסים סטטיים מקרקע ותנועה, כמו גם לחצים דינמיים מהתנחלות הקרקע ואירועים סיסמית'ים.שילוב ננו-חומרים כמו FLT:0 פחמימנים ננו-קומדומים (CNTs) יכולים להפחית את הניקידות העוצמתית של ננופול (FLT) ולהפחית את עוצמתם של פחותה של חומציות (או-5%) באופן דרמטי יותר מאשר את עוצמתן).

משטחים של עצמם ואנטי-נפש

(ה) חסימת בנייה, scum סבון וביופילים מיקרוביאליים הם גורם מרכזי של תפירה מעל גדות ושיחות תחזוקה.ננוטכנולוגיה מציעה שתי אסטרטגיות עיקריות להילחם זה: FLT:0 משטחים על-ידי חנקן יכול לזרום תחת חיידקים חשמליים (FLT) ו-FLT:2catalytics מנקה מחדש ציפויים של מים;

מפתח ננו-חומרים ב-Sewer Pipe Applications

צינורות פחמן (CNTs)

CNTs הם מולקולות צילינליות עשויים גליונות גרפן מגולגל.יש להם כוח רבילי יוצא דופן - יותר מ 100 פעמים חזק יותר פלדה באחת הששית את המשקל. כאשר מפוזרים ביונקים פולימרים, הם יוצרים רשת שמעבירת מתח ומניעה סדקים הדבקה נוספת CNT-reforceed-inforceeds נבדקת עבור קו שיקום צינורות trenchless, שבו צינור גמישה יכול להיות מנפחים יותר ויותר.

טיטניום די תחמוצת (TiO2) ננו חלקיקים

TiO2 הוא אחד הננומטריים הנלמדים ביותר.היכולת הפוטקטית שלה לייצר מינים חמצן תגובתיים הופכת אותו יעיל בהפחתת זיהום אורגני, חיידקים, ואפילו כמה מפגעים כימיים.ביישומים תפירה, ציפוי TiO2 יכול להפחית באופן משמעותי את בנייתם של סרטי ביו-סרטמה וסביבתה הקורטוזיאלית המשומשת, אלא אם כן, TiO2 הוא יציב מבחינה כימית ולא-מיש, מה שהופך אותו לאמצעי הפעלה איטיים לכדי פתרון דומה לתחומים דמוייימים של פחמן או לשימוש בספקטרום של פחמן.

Graphene Oxide (GO)

Graphene oxide הוא נגזר של גרפן מעוטר בקבוצות פונקציונליות חמצן.זה מתפזר במים ופולימרים רבים, מה שהופך אותו קל יותר לעבד מאשר הרואין הרואין. Go nanoplatelets יכול להיות מעורב מלט, epoxy, או ציפוי פולימר כדי ליצור מחסום כי הוא בלתי אפשרי כדי גזים ומולקולות קטנות.

ננוקלי וננוסיליקה

חלקיקים ננוקליים (למשל, מונטמורלייט) וננומיסיקה (המפוחים אחליקה, סימפונקציה מראש) הם nanomaterials יעילים בעלות שיכולה לשפר באופן משמעותי את התכונות של מערכות קונקרטיות ופוליניות. ב צינורות קונקרטיים, ננוקסיקה מגיבה עם hydricciniccin כדי ליצור תוספת של סידן-SH) ג'ל, מניקה כדי להפחית את החמצן החמצן האגרסיבי.

שיטות של יישום: מקבל ננו-חומרים לתוך צינורות Sewer

מצעים ו Linings

היישום הפשוט ביותר הוא ליישם ציפוי nanomaterial-enhanced על פני השטח הפנימי של צינורות קיימים או חלקי צינורות חדשים. Spray-on ציפויים שילוב חלקיקים ניתן ליישם באופן רובוטי צינורות גדולים או באמצעות ראשי תרסיס מיוחדים קווים קטנים יותר.לדוגמה, ציפוי שני חלקים חד פעמיים מטבול עם TiO2 וננוסי יכול להיות ריסוס על גבי צינור ארוך, כולל מערכת מגנטית ארוך-טווח של צינורות.

nanomaterials בייצור פייפס

עבור צינורות חדשים, ננו-חומרים יכולים להיות משולבים ישירות לתוך חומר הצינור.ב צינורות פולימרים, nanofillers מורכבים עם השרף המיוצר במהלך החדירה או עיצוב הזריקה.זה מבטיח כי חלקיקים מפוזרים באופן אחיד לאורך הקיר הצינור, מתן שיפורים גדולים של ייצור צינורות קונקרטיים, חלקיקים כגון ננופצים או גרף גרף יכול להוסיף את השינוי כדי להפחית את הגמישות גבוהה כדי להפחית את תהליך הפחתת כוח הפחתת כוחן (למשל, כגון ניקוי).

בקשה לתשתית הקיימת

עבור צינורות שקשה לגשת, שיטות יישום in-situ מפותחות.טכניקה אחת כרוכה במחזור נוזל המכיל חלקיקים (למשל, השעיה של TiO2 או ננוקלי) באמצעות מערכת הצינור כדי להפקיד שכבת הגנה דקת על פני השטח הפנימי לכידת.גישה נוספת אלקטרוכימית להחיל ציפוי ננוכי ישירות על מתכת או התנהגותית, הם עדיין למנוע שלבים הגנה דקים על פני השטח, אך יש צורך בטיפול בכיסוי אלקטרוכימי על מנת להפעיל ציפוי אלקטרו-ידי אלקטרו-אך על-ידי אלקטרו-פיית ישירות על מתכת או התנהגות, אך ורק על-ידי שימושים, אך ורק על-ידי שימושים, אך ורק על-ידי שימוש בכיסוי סביבתית, אך ורק על-ידי שימוש בכיסוי סביבתית, אך ורק על-ידי שימוש בכיסוי כולל, אך ורק על-ידי שימוש בכיסוי כולל של אבטחה, אך ורק על-ידי שימוש בכיסוי פיזיקלימי, אך ורק על-ידי שימוש בכיסוי כולל של רשתות אבטחה, אך ורק על-ידי שימוש בכיסוי אבטחה, אך ורק על-ידי שימוש בכיסוי חיצוני, אך ורק על-ידי שימוש בכיסוי אלקטרו-ידי שימוש בכיסוי חיצוני, אך ורק על-ידי שימוש בכיסוי אלקטרו-ידי שימוש בכיסוי פיזיקלימי, אך ורק על

מחקר וניסויים בשטח

המעבר ממחקר מעבדה ליישום בעולם האמיתי הוא מאיץ מהנדסים פיילוט שנערך בכמה מדינות.לדוגמה, חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, בשיתוף עם כלי מים מקומיים, בחנו את ננוקליזציה מבוססת TiO2 על חלקיקים קטנים של צינורות דלק בטון (NAF) שיפור פרויקט של ייצור ביופיל וירידה משמעותית בנתוני מימן (סוכנות הגנה אווירית) ב-12 חודשים לאחר שיפור של צינורות הגנה על פני פחמן.

אתגרים ושיקולים

עלויות ייצור גבוהות ו Scalability

למרות ההתקדמות, ננו-חומרים מתקדמים רבים כמו צינורות פחמן באיכות גבוהה ו גרפן פונקציונלי נשאר יקר לייצר בקנה מידה. זה עלות פרמיום ניתן לאסור על שימוש נרחב צינורות תפירה, אשר לעתים קרובות נרכשים על ידי רשויות עירוניות רגישות בעלות. עם זאת, כמו טכניקות ייצור לשפר ועלייה בנפח, עלויות הם בהתמדה ירידה.בנוסף, את העלות הכוללת של מחזור החיים המורחבת מחיי צינורית ותחזוקת מופחתת עשויה להתחיל את ה- CBT עבור חלופות קריטיות, כמו גם כן, כמו גם עלות קריטיות, כמו גם עלות, כמו גם עלות, כמו גם עלות מחקר.

סיכון סביבתי ובריאות

אחת החששות המשמעותיים ביותר היא שחרור פוטנציאלי של חלקיקים לסביבה במהלך הייצור, היישום, או ההשפלה של צינורות. nanoparticles יכול להיות השפעות רעילות לא ידועות על החיים מימיים ובריאות האדם אם הם נכנסים לאספקת מים.לדוגמה, כמה מחקרים הראו כי חלקיקים של TiO2 nanoparticles יכול לגרום ללחץ פסיכולוגי oxidative דגים, צינורות פחמן עשויים להיות ביופרסנטימיים ברקמות מפותחות, אם יש צורך באסטרטגיות ניהול חומרים חיוניים.

סיקור ה Hurdles and Standards

ננו חומרי גלם במוצרי בנייה לעתים קרובות נופלים תחת מסגרות רגולטוריות קיימות עבור כימיקלים וחומרים, אך הנחיות ספציפיות ליישומים של צינורות תפירה עדיין מתפתחות. בארצות הברית, ה-EPA מסדיר את ננו-חומרים תחת חוק בקרת חומרים רעילים (TSCA) וחוק האינטרקטינים הפדרלי, Fungicide, ו- רודנטיד (FIFRA) לתביעות אנטיביאליות.

כיוונים עתידיים: Smarter, Greener, and Resilient Sewer Systems

מערכות חכמות עם ננוסנסורים

אחד הגבולות המרגשים ביותר הוא שילוב של ננוסנסורים ישירות לתוך חומרי צינורות.חיישנים אלה, אולי מבוסס על ננו-חוט או דוטים קוונטיים, יכול לזהות שינויים ב- pH, טמפרטורה, קצב זרימה, או נוכחות של כימיקלים ספציפיים (למשל, מימן sulfide או ביוב מעל פני זרימת מים).

חומרי ההולכה וההתאמה

רעיון מבטיח אחר הוא צינורות ביופר עצמי.ננופולס מלא סוכני ריפוי (למשל, ממלכות פולימר או מעכבי קורוזיה) יכול להיות מוטבע בצנרת.אם צורות סדק, הקפסולות קרע ושחרור סוכן הריפוי, אשר פולימרים או מגיבים באופן פעיל כדי לאטום את הנזק.זה יכול להאריך את החיים באופן אוטומטי על ידי תיקון סדקים קטנים, בעוד הם גם להרחיב את הזיהומים אלה כדי למנוע צינורות חשמלי או לרסק אותם.

ננו-חומרים בר-קיימא ו-Biodegradable Nanomaterials

כמו חששות סביבתיים עולה, הפיתוח של nanomaterials מבוסס ביולוגית ו biodegradable הוא עדיפות. Cellulose ננוקריסטלstals (CNCs) נגזר עץ pulp להציע אלטרנטיבה מתחדשת ולא רעילה לנונו-חומרים סינתטיים. CNCs יכול לחזק פגזים ביולוגיים כמו חומצה פולילאקטית (PLA) כדי ליצור צינורות תפירה חד-משמעיים עבור יישומים זמניים או בלתי-אפשריים אלה, אם כי הם יכולים להיות מטיפים חומרים עמידים, אם כי הם יכולים להיות מסוגלים להשתמש ברזולוציה מודרנית, כגון חומצה מעגלית, 000.

מסקנה

בנוסף, ננוטכנולוגיה אינה הבטחה רחוקה – היא כבר מתחילה לעצב מחדש את החומרים שאנו משתמשים בהם לתשתיות תת-קרקעיות.על ידי צינורות הנדסת תפירה ב-Nanoscale, אנו יכולים ליצור משטחים שמתנגדים לשחיתות, לדחיית לכלוך, לרפא את עצמם, ואפילו לדווח על תנאי השימוש שלהם בעתיד של שירות מורחב, עלויות תחזוקה מופחתות ושיפור הגנת הסביבה הם אתגרים משמעותיים בצמצום, אבטחת , אבטחת למערכות אבטחה, ואפילו תמיכה מתקדמות יותר, ופעולות מחקר מתמשך, עם זאת, וכן הלאה, וכן הלאה, וכן הלאה, עם זאת, וכן הלאה, למערכות ניהוליות, וכן הלאה, וכן הלאה, למערכות ניהוליות, למערכות ניהוליות, למערכות ניהוליות, למערכות ניהוליות נוספות, למערכות ניהוליות, מושכות יותר, מילואים יותר, למערכות ניהוליות, למערכות ניהוליות, למערכות מחקר למערכות ניהוליות, למערכות ניהוליות, מושכות יותר, למערכות ניהוליות, מושכות יותר, למערכות ניהוליות, ופעולות מחקר מילואים יותר, מילואים, מילואים, למערכות ניהוליות, מילואים, למערכות ניהוליות, מילואים יותר, למערכות ניהוליות, למערכות ניהוליות, מילואים יותר, חסכוניות יותר,