رویکرد کم هزینه و کم مصرف برای تصفیه آب آلوده به فلزات سنگین
یافتههای تعدادی از مهندسان MITمیتواند رویکرد جدیدی را برای تصفیه آب فلزات سنگین از جمله سرب فراهم کند. به گفته آنها، این فرآیند نسبت به هر سیستم دیگری که در حال حاضر استفاده میشود، مصرف انرژی کمتری دارد. اگرچه سیستمهای دیگری نیز در دست توسعه هستند که با همین هدف فعالیت میکنند. در نهایت، ممکن است این فرآیند ویژه برای تصفیه منابع آب آلوده به فلزات سنگین از جمله سرب در سطح مصارف خانگی یا برای تصفیه آب آلوده ناشی از برخی فرآیندهای شیمیایی یا صنعتی کاربرد دارد.
این سیستم جدید آخرین پژوهش و تغییرات در زمینه تعدادی از یافتههای اولیه توسط اعضای همین تیم تحقیقاتی است که در ابتدا برای نمک زدایی آب دریا یا آب شور توسعه یافت و بعداً برای حذف ترکیبات رادیواکتیو از آب خنک کننده انرژی هستهای مورد استفاده قرار گرفت.
چالش حذف فلزات سنگین از آب
محققان بر این باورند که تصفیه آب فلزات سنگین فرآیند بسیار دشواری است. بدیهی است که امروزه روشهای مختلفی برای این فرآیند استفاده میشود اما نکته مهم، انتخاب روشی است که میتواند هزینه کمتر و بازده بیشتری برای سیستم داشته باشد.
بزرگترین چالش برای حذف سرب، غلظت پایین این عنصر سمی در آب بوده که باعث میشود میزان عناصر یا ترکیبات دیگر از آن فراتر روند. به عنوان مثال، سدیم معمولاً در آب آشامیدنی با غلظت دهها واحد در میلیون وجود دارد. این در حالی است که حتی غلظت چند واحد در میلیارد سرب در آب میتواند بسیار سمی باشد. محققان MIT توضیح میدهند که اکثر فرآیندهای موجود مانند اسمز معکوس یا تقطیر، همه عناصر را به یکباره حذف میکنند. این روشها نه تنها انرژی بسیار بیشتری نسبت به روش حذف انتخابی مصرف میکنند، بلکه نتیجه معکوس نیز دارند؛ چرا که مقادیر کمی از عناصری مانند سدیم و منیزیم برای آب آشامیدنی سالم ضروری هستند.
استفاده از شوک الکترودیالیزیک جهت حذف فلزات سنگین در آب
رویکرد جدیدی که توسط محققان ارائه شده است، استفاده از فرآیندی به نام شوک الکترودیالیز است که در آن از میدان الکتریکی برای تولید موج ضربهای در داخل لولهای که آب آلوده را حمل میکند، استفاده میشود. الکترودیالیز شوک (شوک ED)، یک فرآیند الکتروسینتیک غیرخطی برای تصفیه آب است که اخیراً توانایی خود را در حذف انتخابی کاتیونهای چند ظرفیتی از مخلوطهای الکترولیت نشان داده است. بنابراین موج ضربهای مورد استفاده در این فرآیند، مایع را به دو بخش مجزا از یکدیگر تبدیل میکند.
در واقع میتوان گفت که به طور انتخابی اتمها یا یونهای دارای بار الکتریکی خاص (فلزات سنگین) را به سمت یک طرف جریان میکشد و با تنظیم خواص موج شوک برای مطابقت با یونهای هدف، جریانی از آب نسبتاً خالص را در طرف دیگر باقی میگذارد. در نهایت جریان حاوی یونهای سرب غلیظ را میتوان به راحتی با استفاده از یک مانع مکانیکی در لوله، از جریان آب بدون فلزات سنگین جدا کرد.
محققان این پژوهش اعتقاد دارند که در اصل، این روش فرآیند تصفیه آب فلزات سنگین را بسیار ارزانتر میکند؛ زیرا انرژی الکتریکی سیستم جهت هدف بالایی مثل حذف یون سرب مورد استفاده قرار گرفته و در نتیجه هدر نمیرود. بنابراین این روش میتواند یک راه بسیار مقرون به صرفه باشد.
محدودیتهای روش شوک الکترودیالیزیک
روش جدید تصفیه آب فلزات سنگین تنها در مقیاس آزمایشگاهی کوچک و با سرعت جریان بسیار آهسته انجام شده، بنابراین هنوز محدودیتهای زیادی میتواند داشته باشد. گسترش این فرآیند جهت کاربردی کردن آن برای استفاده در مصارف خانگی به تحقیقات بیشتری نیاز دارد و این روند در مقیاس صنعتی نیاز به زمان بیشتری خواهد داشت.
به عنوان مثال، مهندسان جهت مصارف خانگی طرحی را ارائه کردهاند که در آن، سیستم توانایی پردازش منبع آب حاوی آب آلوده به سرب را دارد. در این شرایط سیستم مخزن را با آب بدون سرب پر کرده تا برای آشامیدن و پخت و پز از آن استفاده شود. از طرف دیگر، مقادیر آب باقیمانده که تصفیه نشده میتواند برای مصارفی مانند شستشوی توالت یا آبیاری چمن مورد استفاده قرار بگیرد. چنین کاربردهایی نیاز به تعویض کلی سیستم لولهکشی شهری داشته که این کار احتیاج به زمان زیادی دارد.
همچنین میتوان از این فرآیند برای برخی از مصارف صنعتی مانند آب تصفیه شده جهت استفاده در عملیات معدنکاری یا حفاری استفاده کرد. به طوری که با استفاده از این روش، آب میتواند به طور ایمن دفع شود یا به عنوان یکی از روشهای تصفیه آب فاضلاب استفاده شده و مجدد مورد استفاده قرار گیرد. همچنین در برخی موارد، این فناوری جدید جهت تصفیه آب فلزات سنگین میتواند راهی برای بازیابی فلزاتی که آب را آلوده میکنند، به حساب میآید. بهعنوان مثال، برخی از این مواد معدنی را میتوان برای پردازش نیمهرساناها، داروها یا دیگر محصولات با فناوری پیشرفته استفاده کرد.
البته تخمین دقیق اقتصادی این طرح بسیار دشوار است؛ زیرا بخش زیادی از هزینههای سیستمهای فیلتراسیون معمولی صرف تعویض فیلترهای رسوب گرفته شده و این هزینه برای سیستم جدید هنوز به طور دقیق برآورد نشده است و نیاز به زمان بیشتری دارد.
توسعه روش شوک الکترودیالیزیک
مهندسانMIT نشان دادند که این طرح از نظر فنی چگونه عملی خواهد شد، اما توسعه این فرآیند به یک محصول تجاری مقیاسپذیر مدتی طول میکشد. چالش اصلی برای توسعه این طرح، جنبه اقتصادی آن خواهد بود که شامل پیدا کردن مناسبترین برنامهها و توسعه پیکربندیهای خاص است که این اهداف و کاربردها را برآورده میکند.
مهندسان معتقدند که این طرح میتواند منجر به تصفیه سرب از آب آشامیدنی شود. به گفته آنها، اکنون تاسیساتی وجود دارند که آب دریا را با روش اسمز معکوس نمک زدایی میکنند؛ اما در این روش باید این فرآیند گران قیمت را دو بار پشت سر هم انجام دهند. یعنی ابتدا نمک زدایی کرده و سپس دوباره برای تصفیه آب فلزات سنگین مانند سرب، عمل فیلتراسیون را اجرا کنند. این فرآیند جدید ممکن است به جای دور دوم اسمز معکوس، با صرف انرژی بسیار کمتر مورد استفاده قرار گیرد.
خرید تجهیزات تصفیه آب
استفاده از تجهیزات باکیفیت در سیستم تصفیه آب مصارف مختلف اهمیت زیادی داشته و توصیه میشود برای خرید این محصولات به فروشگاههای معتبر سراسر کشور مراجعه کنید. یکی از معتبرترین مراکز برای خرید محصولات، فروشگاه اینترنتی آبین است. شما با مراجعه به وبسایت آبین میتوانید محصول موردنظر خود را خریداری کرده و همچنین از طریق تماس با شماره 02122228116، از خدمات مشاوره رایگان بهرهمند شوید.
