کاربرد پوششهای نانو در لوله های آب گرم

0 خواندن این مطلب 4 دقیقه زمان میبرد

معرفی فناوری نانو

نانو یکی از واحدهای اندازه گیری است. یک نانومتر را به صورت ۱nm نشان می دهند که برابر یک میلیاردم متر است (به اندازه ۱۰ اتم هیدروژن که پشت سر هم قرار گرفته اند. زمانی که اندازه ذرات یک ماده کمتر از ۱۰۰ نانومتر باشد به آن ماده، نانو گفته می شود. این مواد کاربردهای گسترده ای در صنایع گوناگون دارند. به عنوان نمونه استفاده از مواد نانو در پلاستیک می تواند خواص ماده از جمله استحکام مکانیکی و دمای تغییر شکل ناشی از حرارت را بهبود بخشد و باعث افزایش مقاومت دما پایین و دما بالای ماده شده و در همین حین قابلیت های مختلفی به آن دهد.

شکل ۱. نانولوله های کربنی سهم وسیعی در تولید نانوکامپوزیت های مستحکم و مقاوم به سایش دارند.

فناوری نانو و صنعت تولید لوله

فناوری نانو می تواند صنعت تولید لوله ها را متحول کند. مواد نانویی، موجب مقاومت در برابر نور ماورابنفش و افزایش طول عمر لوله می شود. از دیگر خواص قابل حصول در این زمینه می توان به غیر سمی بودن، قابلیت بازیافت، خاصیت ضد باکتری (نرخ استریلیزه شدن باکتری ای-کولای بیشتر از ۹۰٪)، انتقال حرارت پایین و صرفه جویی در مصرف انرژی، ضد خش و سایش بودن، سبک بودن و راحتی کار در حمل و نصب و افزایش طول عمر مفید تا ۵۰ سال و کاهش هزینه اشاره کرد. با توجه به این خواص می توان پیش بینی کرد تمام لوله های آب گرم در آینده نزدیک از مواد نانو ساخته خواهند شد.

لوله

لوله ها به طور کلی از مواد مختلفی از جمله فولاد، سرامیک، فایبرگلاس، انواع فلزات، بتن و پلاستیک ساخته می شوند. همچنین در گذشته از سرب و چوب نیز استفاده شده است. لوله های آهنی برای محیط های خوردنده شامل آب استفاده می شوند. از لوله های آلومینیومی برای کاربردهایی که وزن کم حائز اهمیت باشد، استفاده می شود. از لوله های مسی برای کاربردهایی که انتقال حرارت مهم است استفاده می شود. لوله هایی از جنس تیتانیوم، اینکونل و کروم مولیبدن در شرایط دما و فشار بالا استفاده می شود. معمولا برای کاربردهای انتقال آب در دمای بالا از فولادهای ساده کربنی استفاده می شود. از لوله های پلاستیکی به دلیل وزن کم، مقاومت شیمیایی بالا، مقاومت در برابر خوردگی و سادگی اتصال استفاده می شود. جنس این لوله ها معمولا پلی اتیلن پلی پروپیلن، پی وی سی، RPMP ،CPVC، FRP و… است. که PVC معمول ترین نوع آن برای انتقال آب شرب به شمار می رود.

عیوب لوله ها

نیاز به تمیز کاری لوله ها از عیوب دردسرساز لوله ها به شمار می رود. زمانی که مایع یا گاز گذر کننده از درون لوله رسوباتی از خود بر جای می گذارد، لوله مسدود می شود. برای جلوگیری از این عیب، بر حسب کاربرد، سیال منتقل شده و جنس لوله از این روش ها برای تمیز کاری استفاده می شود:

فرایندهای مکانیکی
فرایندهای شیمیایی
فرایندهای گرمایی
انواع خاص.

سه روش اول نسبتا شناخته شده و رایج هستند. انواع خاص شامل روش هایی است که در مراحل آزمایش هستند و استفاده از آنها هنوز مرسوم نشده است. این روش ها عبارتند از:

ضربه قوچ (موج قوی شاره)
ایجاد نوسانات شدید
میدان مغناطیسی
عملیات نانو تکنیکی سطوح لوله برای جلوگیری از رسوبات.

خوردگی یکی از مشکلات عمده در لوله های آب گرم است که برای رفع آن، سالانه مبالغ قابل توجهی هزییه می شود. وقفه در ارائه خدمات و هزینه تعمیرات نیز زیان هنگفتی در پی خواهد داشت. بنابراین استفاده از بازدارنده هایی که بتواند واکنش های شیمیایی را کند و یا متوقف کند و باعث افزایش عمر مفید لوله ها شود ضروری است.

شکل ۲. خوردگی در لوله های آب گرم.

فناوری نانو و رفع عیوب لوله ها به دلیل اینکه بیشتر واکنش های فیزیکی و شیمیایی از طریق سطح، فعل و انفعال خود را انجام می دهند لذا جلوگیری از این واکنش ها باید از طریق تغییر در عملکرد سطوح و روکش های مربوطه انجام شود. از رنگ های نانویی برای عایق سازی لوله ها (استفاده از نانو لوله های کربنی و آنتی باکتریال کردن آنها استفاده از نانوذرات نقره) استفاده می شود. با استفاده از رنگ هایی که حاوی کلویید آنتی میکروبیال هستند علاوه بر ضدقارچ و ضد کپک و ضدویروس شدن، خاصیت پوشش دهی و چسبندگی رنگ افزایش می یابد. علاوه بر لوله ها کلیه مناطقی که در معرض آلودگی بیو فیلم در جداره ها قرار دارند مانند استخرها، لوازم خانگی و ماشین آلات کاربرد دارد.

شکل ۳. ظاهر زیبا یکی دیگر از ویژگیهای این لوله ها است.

از نانو لوله های کربنی در ساخت کامپوزیت های مختلفی از جمله کامپوزیت های پلیمری استفاده می شود. کامپوزیت به ماده ای گفته می شود که دارای یک جز زمینه و مواد تقویت کننده ای است که موجب بهبود خواص زمینه می شود. نانو کامپوزیت های نانولوله ای کربنی دارای نسبت استحکام به وزن بیشتری نسبت به کامپوزیت های موجود هستند. از نانولوله های کربنی برای افزایش سختی و مقاومت به سایش استفاده می شود. استفاده از این نانو کامپوزیت ها می تواند سطوح خارجی لوله ها را ضدخش و ضد سایشکند.

در سال ۲۰۰۸ اختراعی در آمریکا در زمینه نانو کپسول های پلیمری به ثبت رسید. این نانو کپسول ها که دارای مواد ضد خوردگی پایه آمینی و غیر آمینی هستند ممانعت کننده هایی هستند که می توانند سبب تشکیل رسوبات محافظ در برابر حملات خوردگی شوند. این لایه محافظ که از جنس کربنات آهن یا سولفید آهن است می تواندسطوح داخلی لوله را در برابر خوردگی محافظت کند.

معرفی برخی شرکت های تولید کننده

نام شرکت	کشور	ویژگی ها
پارسا پلیمر شریف	ایران	پلیمر پلی پروپیلن ضدسایش
لوله و اتصالات وحید	ایران	لوله بی صدای فاضلابی
راد سیس پوشش	ایران	پوشش های لوله ای ضد خوردگی، ضدنور فرابنفش