تصفیه آب آلوده به فلزات سنگین: روش‌ها و فناوری‌های کارآمد
در قرن گذشته، صنعتی شدن شتاب گرفته و تقاضا برای بهره برداری بی‌رویه از منابع جهانی افزایش پیدا کرده است. به همین خاطر است که بحران آلودگی زیست محیطی، جهان را تهدید می‌کند. آلودگی آب در اثر فعالیت‌های انسانی و فرآیندهای صنعتی ایجاد شده و بر روی میکروارگانیسم‌ها و گیاهان درون آب تاثیر می‌گذارند. برخلاف سایر آلاینده‌های آب مانند هیدروکربن‌های نفتی و زباله‌های خانگی و شهری که در محیط دیده می‌شوند، فلزات کمیاب می‌توانند بدون اینکه دیده شوند به مقادیر خطرناکی به منابع آبی نفوذ کرده و وارد جریان مصرف شوند. همین امر باعث شده است تا تصفیه آب فلزات سنگین به عنوان یکی از مهم‌ترین مراحل در این فرآیند شناخته شود.
در حال حاضر راهکارهای موثری برای حذف آلاینده‌هایی مثل فلزات سنگین در دسترس قرار گرفته است. در این مطلب به بررسی فن‌آوری‌های مختلف تصفیه آب فلزات سنگین و مکانیسم آن‌ها در دستگاه تصفیه آب صنعتی می‌پردازیم.
معرفی فلزات سنگین در آب
فلزات از دیرباز بر روی زمین فراوان بوده‌اند و نزدیک به 75 درصد از کل عناصر جدول تناوبی به عنوان فلز طبقه بندی می‌شوند. فلزات سنگین می‌توانند مشکل‌ساز باشند زیرا تجزیه ناپذیر هستند و در طبیعت باقی می‌مانند. این فلزات به عنوان آلاینده‌های معدنی شناخته شده که در فاضلاب فرآیندهای صنعتی یافت می‌شوند.
آلاینده‌های فلزی به دلیل عملیات‌های مختلف صنعتی مانند الکترولیز، آبکاری الکتریکی و ذوب فلزات و همچنین آلاینده‌های شیمیایی در محیط یافت می‌شوند. عدم تصفیه و تخلیه پساب‌های صنعتی باعث می‌شود که این فلزات به منابع آب‌های زیرزمینی و سطحی راه پیدا کنند.
تصفیه آب فلزات سنگین یک نگرانی عمومی برای سلامتی است زیرا این فلزات به عنوان مواد تراتوژن و سرطان زا شناخته شده و باعث بروز مشکلات زیادی برای سلامتی انسان می‌شوند. از جمله این فلزات سنگین باید به موارد زیر اشاره کرد:
• کادمیوم
• کبالت
• اورانیوم
• کروم
• مس
• نیکل
• سرب
• آرسنیک
• روی
• منگنز
• نقره
بیماری‌های ناشی از وجود فلزات سنگین در آب
عدم تصفیه آب فلزات سنگین باعث می‌شود تا این ذرات از طریق آب وارد بدن انسان شوند. بدن انسان نمی‌تواند این فلزات را دفع کند و به همین دلیل این ذرات در بدن تجمع پیدا می‌کنند. اگرچه ذرات فلز تأثیر سریعی بر بدن ندارد، با این حال در طولانی مدت می‌توانند مشکلاتی ایجاد کنند که بخش بزرگی از آن‌ها بر مغز تأثیر خواهد گذاشت. از جمله این بیماری‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. کاهش عملکرد ذهنی و عصبی مرکزی
2. آسیب به ریه‌ها، کبد، کلیه‌ها و سایر اندام‌های حیاتی
3. اختلال در سیستم‌های خونی بدن به دلیل وجود مقادیر بالا کبالت در آب
4. واکنش‌های پوستی مختلف
5. افسردگی، بی‌حالی و علائم عصبی
کودکان خردسال بیشتر در معرض اثرات مضر فلزات سنگین هستند زیرا بدن آن‌ها در مرحله رشد است. تجمع مداوم فلزات سنگین در بدن کودکان می‌تواند سیستم عصبی آن‌ها را تحت تاثیر قرار دهد. این وضعیت احتمالا منجر به مشکلات یادگیری و اختلال در حافظه و همچنین مشکلات رفتاری به شکل پرخاشگری و بیش فعالی شود.
روش‌های تصفیه فلزات سنگین در آب
روش‌ها و تکنولوژی‌های مختلفی برای حذف فلزات سنگین از فاضلاب استفاده شده است و انتخاب تکنولوژی مناسب به کارایی آن در حذف دائمی یون‌های فلزات سنگین مثل As، Cd، Cr، Cu، Pb و Hg بستگی دارد. از جمله این روش‌ها می‌توان به فیلتراسیون غشایی، جذب و تبادل یونی اشاره کرد. جذب سطحی یکی از کارآمدترین فرآیندها برای تمیز کردن آب آلوده است. فرآیند جذب دارای مزایایی مانند:
• در دسترس بودن
• هزینه کم
• و سازگاری با محیط زیست است.
تکنیک‌های اخیری که در زمینه تصفیه آب فلزات سنگین به کار گرفته شده‌اند به شرح زیر است:
جذب سطحی
روش جذب بیشترین طرفدار را در زمینه تامین آب پاک در فرهنگ‌های باستانی داشته و به دلیل انعطاف‌پذیری در طراحی و عملیات، هزینه کم، کارکرد ساده و راحت و در عین حال راندمان عالی برای تصفیه آب فلزات سنگین همچنان در دنیای امروز رایج است. به طور کلی جذب سطحی عبارت است از یک فرآیند جداسازی که شامل حذف یک ماده (آلاینده) از یک فاز (مایع یا گاز) و سپس تجمع آن در سطح دیگر (جاذب) است.
در صنایعی مانند کاغذ، رنگ، نساجی، آرایشی، بهداشتی و غیره از فرآیند جذب برای استخراج مواد آلی مضر مانند یون‌های دارویی و آلاینده‌های آلی یا معدنی از آب استفاده شده می‌کنند. اخیرا برای حذف فلزات سنگین از پساب‌های صنعتی از محصولات جانبی کشاورزی به عنوان جاذب استفاده می‌شود. از جمله این مواد می‌توان به "زیست توده" یا "بیوماس" اشاره کرد که در فرآیند جذب در تصفیه آب فلزات سنگین نقش دارد. یکی دیگر از جاذب‌های مورد استفاده در روش جذب سطحی، "بیوپلیمرها" هستند که برای حذف یون‌ها با غلظت پایین استفاده می‌شوند.
فیلتراسیون غشایی
فیلتراسیون غشایی به عنوان یکی از کارآمدترین روش‌ها برای جداسازی ذرات ناخالصی محلول و غیر محلول در آب از جمله فلزات سنگین محسوب می‌شود. با توجه به اندازه ذرات فلز موجود در آب، فیلتراسیون غشایی در انواع مختلف میکروفیلتراسیون (MF)، اولترافیلتراسیون (UF)، نانوفیلتراسیون (NF) و اسمز معکوس (RO) عرضه می‌شود.
رزین تبادل یونی
استفاده از رزین تبادل یونی یکی دیگر از روش‌های جداسازی فلزات سنگین از آب است. این رزین‌ها با حذف یون‌های فلزات سنگین در آب، غلظت این مواد سمی را کاهش داده و طی فرآیند احیا دوباره مورد استفاده قرار می‌گیرند. با وجود مزایایی که این روش دارد، رزین‌ها نسبت به PH حساس بوده و عملکرد آن‌ها دچار اختلال می‌شود.
فوتوکاتالیز
فوتوکاتالیز یک فناوری پیشرفته اکسیداسیون کاتالیزوری است که از نور به عنوان تنها منبع انرژی استفاده می کند. این فناوری جدید در دسته فناوری‌های انرژی پاک قرارگرفته و می‌تواند به طور گسترده در تصفیه آلاینده‌های آلی در آب استفاده شود. با توجه به سازگاری عالی فوتوکاتالیز با محیط، می‌توان از آن برای تصفیه آب فلزات سنگین استفاده کرد. این فرآیند کمترین میزان آسیب به محصول را داشته و ذرات ناخالصی را به طور همزمان جدا و از آب حذف می‌کند.
الکتروشیمیایی
ماهیت فرآیند الکتروشیمیایی استفاده از الکتریسیته برای عبور جریان از یک محلول مایع فلزی است که حاوی یک صفحه کاتدی و یک آند نامحلول است. تصفیه فلزات سنگین آب با این روش شامل رسوب فلزات سنگین در یک الکترولیت ضعیف اسیدی یا خنثی شده به عنوان هیدروکسید و در نتیجه جداسازی آن از آب می‌شود. از جمله مزایای این روش می‌توان به سازگاری با محیط زیست، راندمان بالا، امکان‌سنجی بالا و مقرون‌به‌صرفه بودن آن اشاره کرد.
خرید تجهیزات تصفیه آب فلزات سنگین
با وجود راهکارهای مختلفی که برای تصفیه آب فلزات سنگین وجود دارد، کیفیت تجهیزات به کار رفته در این سیستم نیز بسیار مهم است. پیشنهاد ما به شما، خرید ملزومات تصفیه آب مانند انواع فیلتر ممبران صنعتی، دستگاه‌های تصفیه آب، مواد شیمیایی و سایر تجهیزات از فروشگاه آبین است. شما می‌توانید برای دریافت مشاوره رایگان و اطلاعات بیشتر در این زمینه، از طریق شماره 02122228116 با کارشناسان آبین در تماس باشید.
میردوستی
چه بیماری های بدی آدم به خاطر وجود فلزات سنگین داخل آب میگیره. استفاده از دستگاه تصفیه برای هر خونه ای لازمه.