یک راه حل نوین برای حذف نمک و فلزات سمی از آب 

آب شیرین مورد نیاز اکثر مردم روی زمین از دریاچه ها و رودخانه ها تامین می شود، در حالی که این منابع تنها 0.007 درصد از آب جهان را تشکیل می دهند. با افزایش جمعیت، تقاضا برای آب شیرین نیز افزایش یافته است. اکنون از هر سه نفر در جهان دو نفر حداقل یک ماه در سال با کمبود شدید آب مواجه هستند. 

سایر منابع آب مانند آب دریا و فاضلاب می توانند برای رفع نیازهای رو به رشد آب مورد استفاده قرار گیرند. اما این منابع آبی مملو از نمک و آلاینده هایی مانند فلزات سمی هستند. دانشمندان و مهندسان روش هایی را برای حذف نمک ها و سموم از آب توسعه داده اند. فرآیندهایی که نمک زدایی نامیده می شود. اما گزینه های موجود گران و انرژی بر هستند، به خصوص که به مراحل زیادی نیاز دارند. تکنیک‌های کنونی نمک‌زدایی نیز ضایعات زیادی را ایجاد می‌کنند. تقریباً نیمی از آبی که به برخی از کارخانه‌های نمک‌زدایی وارد می‌شود، به‌عنوان فاضلاب حاوی تمام نمک‌ها و سموم حذف ‌شده از بین می‌رود.

در این مقاله یک روش جدید برای حذف نمک و فلزات سمی از آب را معرفی می کنیم. این روش ابداع آدام اولیانا (دانشجوی دکتری شیمی) می باشد. روش جدید مدیریت زباله را آسان‌تر کرده و اندازه تصفیه خانه‌های آب را کوچک‌تر می کند. این فناوری دارای نوع جدیدی از فیلتر است، که می تواند همزمان با حذف نمک از آب، فلزات سمی را نیز هدف قرار داده و جذب کند. 

طراحی فیلتر تصفیه آب همه کاره

برای ساختن یک فیلتر واحد که هم بتواند فلزات را جذب و هم نمک را حذف کند، از ذرات ریز و جاذب به نام چارچوب‌های معطر متخلخل استفاده شده است. این ذرات به گونه ای طراحی شده اند، که به طور انتخابی آلاینده ها را جذب کنند. به عنوان مثال، یک نوع ذره جاذب فقط می تواند جیوه را جذب کند. انواع دیگر به طور خاص فقط مس، آهن یا بور را حذف می کنند. این ذرات در غشاهای پلاستیکی نازک قرار داده شده و به این صورت فیلتر درست می شود. با توجه به نوع ذره ای که در غشاء قرار می دهم، فیلتر آلاینده ها را جذب می کند.

فیلترهای تولید شده را در یک دستگاه تصفیه آب الکترودیالیز قرار دادیم. الکترودیالیز روشی است که از الکتریسیته برای بیرون کشیدن نمک ها و سموم از آب استفاده می کند. این ضایعات که اغلب آب نمک نامیده می شود، می توانند سمی باشند. 
این رویکرد جدید که الکترودیالیز جذب یونی نامیده می‌شود، از غشاهای نازک و از الکتریسیته برای جذب فلزات سنگین استفاده می کند. در فرآیند الکترودیالیز جذب یون، امید بر این است که غشاهای مملو از ذرات ریز جاذب، فلزات سمی را به جای دفع، جذب کنند. این امر سه مزیت دارد: 

•    نمک ها و فلزات از آب حذف می شوند. 
•    فلزات سمی در یک غشای کوچک جمع شده و به راحتی قابل استفاده هستند، یا حتی مورد استفاده مجدد قرار می گیرند. 
•    زباله های نمکی غیرسمی خواهند بود. 

الکترودیالیز جذب یون در تصفیه آب چقدر موثر است؟

برای آزمایش و سنجش عملکرد این روش، از فیلترهای ممبران با جاذب های جیوه برای تصفیه آب زیر زمینی، آب شور و فاضلاب صنعتی استفاده شد. هر سه منبع دارای جیوه و نمک می باشند. غشاها توانستند تمام جیوه را جذب کرده و در حذف نمک نیز به خوبی عمل کردند. در این روش بیش از 97 درصد آب کثیف حذف شده و تنها پس از یک بار عبور از دستگاه الکترودیالیز، آب کاملا قابل شرب بود. همچنین، آزمایش‌های بیشتر نشان داد که هیچ جیوه‌ای نمی‌تواند از فیلتر عبور کند، تا زمانی که تقریباً تمام ذرات جاذب موجود در فیلتر مصرف شود. برای آزمایشات بیشتر، فیلترهای حاوی جاذب مس، آهن و بور استفاده شده است. در این آزمایشات نیز آلاینده های موجود در آب و همچنین 96 درصد نمک ها حذف شدند. 

«فرآیندهای سنتی نمک زدایی و تصفیه فاضلاب اغلب آب سمی زیادی تولید می کنند»

چالش های روش جدید تصفیه آب 

بر اساس نتایج بدست آمده، روش جدید تصفیه آب بسیاری از آلاینده های رایج و همچنین نمک را نیز از آب حذف می کند. اما هنوز چالش های فنی دیگری برای کشف کردن وجود دارد. در ادامه به بررسی این چالش ها می پردازیم: 

1.    ذرات جاذب بسیار گزینشی ( چارچوب‌های معطر متخلخل ) که در غشاء قرا داده می شوند. برای تولید انبوه فیلترها بسیار گران هستند. احتمالاً می‌توان به جای آن، جاذب‌های ارزان‌تر ( اما با کیفیت پایین‌تری ) را در فیلترها قرار داد، ولی استفاده از آن ها ممکن است، عملکرد تصفیه آب را بد کند.
2.    مهندسان همچنان نیاز به آزمایش الکترودیالیز جذب یون در مقیاس های بزرگتر از مقیاس مورد استفاده در آزمایشگاه دارند. زیرا در طول انتقال از آزمایشگاه به صنعت، اغلب مسائلی در فناوری های جدید مطرح می شود.
3.    مهندسان تصفیه آب باید راهی برای توقف فرآیند تصفیه آب، درست قبل از اینکه جاذب های غشایی به حداکثر برسند، بیابند. در غیر این صورت، آلاینده های سمی از طریق فیلتر به فاضلاب نشت می کنند. مهندسان می توانند پس از تعویض فیلتر یا پس از برداشتن فلزات از فیلتر و جمع آوری آن ها به عنوان زباله جداگانه، فرآیند را مجدداً راه اندازی کنند.

امیدواریم که این روش در آینده بتواند منابع آب شور که فرآوان تر از آب شیر هستند، را تصفیه کنند و بحران آب را که در سطح جهانی با آن روبرو هستیم، را بهبود بخشد. 

وبسایت تصفیه آب آبین ارائه کننده انواع دستگاه های تصفیه آب صنعتی و خانگی می باشد. شما می توانید برای دریافت اطلاعات و مشاوره در مورد تجهیزات تصفیه آب با مشاوران و متخصصان تیم ما به صورت رایگان در ارتباط باشید.