Ανάπτυξη νανοϋλικών σε πορώδη μέσα για την επεξεργασία ρυπασμένων νερών

Ο στοιχειακός σίδηρος (ZVI) είναι αποτελεσματικός για ένα ευρύ φάσμα ρύπων, οργανικών και ανόργανων, καθώς συνδυάζει διάφορους μηχανισμούς δράσης, όπως την αναγωγή, την προσρόφηση ή ακόμα και την οξειδωτική δράση τύπου Fenton. Σε νανοκλίμακα, η αποτελεσματικότητά του αυξάνεται σημαντικά, λόγω του μικρού μεγέθους των σωματιδίων, της μεγάλης ειδικής επιφάνειας και της υψηλής δραστικότητας. Ωστόσο, η χρήση των νανοσωματιδίων ZVI (nZVI) για την επεξεργασία ρυπασμένων υπόγειων υδάτων, με την τεχνική της επιτόπου εισπίεσης, παρουσίασε προβλήματα, τα οποία περιόρισαν την εφαρμογή της τεχνολογίας αυτής σε έργα πλήρους κλίμακας. Στα προβλήματα αυτά περιλαμβάνονται η τάση συσσωμάτωσης των νανοσωματιδίων, η πολύ χαμηλή κινητικότητά τους στο πορώδες υδροφόρο στρώμα, καθώς και οι ανησυχίες που ανέκυψαν για πιθανές αρνητικές επιπτώσεις των νανοσωματιδίων στα υδατικά οικοσυστήματα. Από την άλλη πλευρά η άμεση εφαρμογή αιωρημάτων νανοσιδήρου για την επεξεργασία ρυπασμένων υδάτων σε διατάξεις αναδευόμενων αντιδραστήρων παρουσιάζει το σημαντικό πρόβλημα του διαχωρισμού των καθαρών νερών από τα εξαντλημένα νανοσωματίδια. Για την αντιμετώπιση των παραπάνω προβλημάτων εξετάζονται διεθνώς διάφορες λύσεις που περιλαμβάνουν την πρόσδεση ή ενσωμάτωση των νανοσωματιδίων ZVI σε κάποιο άλλο υλικό. Η παρούσα διδακτορική διατριβή εντάσσεται σε αυτό το ευρύτερο πεδίο ερευνητικής δραστηριότητα. Έχει σαν στόχο την ανάπτυξη καινοτόμων νανοϋλικών, που να συνδυάζουν την υψηλή δραστικότητα του στοιχειακού νανοσιδήρου, και κυρίως την αποτελεσματικότητά του για μεγάλο εύρος ανόργανων & οργανικών ρύπων, με τα πλεονεκτήματα μιας ευκολότερης διαχείρισης, όπως για παράδειγμα η δυνατότητα αξιοποίησης του νέου σύνθετου υλικού σε διατάξεις ροής των ρυπασμένων υδάτων δια μέσου σταθερής κλίνης σωματιδίων. Ως πορώδες υπόστρωμα υποδοχής των σωματιδίων nZVI επιλέχθηκε να αξιολογηθεί η δυνατότητα χρήσης κατιονικών ιοντοανταλλακτικών ρητινών. Η έρευνα πάνω στο συγκεκριμένο πεδίο είναι πολύ περιορισμένη και σε όλες τις προηγούμενες προσπάθειες η μετατροπή του ...