_bf96.jpg "راهکارهای کاهش عنصر بور (Boron) در آب")
راهکارهای کاهش عنصر بور (Boron) در آب
در دنیای امروز که کیفیت منابع آبی با چالش های فزاینده ای مانند آلودگی های شیمیایی مواجه است، حضور برخی عناصر مانند بور در آب می تواند تهدیدی جدی برای سلامت انسان، گیاهان و محیط زیست باشد. گرچه بور در مقادیر کم برای بدن و رشد گیاهان ضروری است، اما در صورت افزایش غلظت، ممکن است موجب بروز مشکلاتی چون اختلالات باروری، آسیب به کلیه ها و حتی کاهش عملکرد محصولات کشاورزی شود.
به همین دلیل، نهادهای بین المللی مانند سازمان بهداشت جهانی (WHO) و اتحادیه اروپا، استانداردهای مشخصی برای میزان مجاز این عنصر در آب آشامیدنی تعیین کرده اند. اما صرف دانستن این استانداردها کافی نیست؛ برای اطمینان از کیفیت آب مصرفی، لازم است با روش های مؤثر حذف یا کاهش بور مانند اسمز معکوس، تبادل یونی و فناوری های نوین تصفیه آشنا باشیم. در ادامه، ضمن بررسی استاندارد جهانی بور در آب، راهکارهای عملی برای کنترل و کاهش آن نیز مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
میزان استاندارد عنصر بور (boron) در آب
میزان استاندارد بور در آب، به ویژه آب آشامیدنی، براساس دستورالعمل های بهداشتی بین المللی تعیین شده است. سازمان بهداشت جهانی (WHO) در آخرین مستند خود، حداکثر مقدار مجاز بور در آب آشامیدنی را ۲.۴ میلی گرم بر لیتر اعلام کرده است، هرچند که در اتحادیه اروپا مطابق با دستورالعمل 98/83/EC این مقدار ۱ میلی گرم بر لیتر در نظر گرفته می شود.
هدف از این استانداردها، حفاظت از سلامت انسان در طول عمر مصرف آب است. مقدار زیاد یا کم بور در آب می تواند به سلامت انسان، گیاهان و جانوران آسیب برساند. به عنوان مثال، میزان مجاز برای گیاهان بین ۳ تا ۴ میلی گرم بر لیتر بوده و انحراف از این محدوده منجر به بروز اختلالات فیزیولوژیکی در آن ها می شود. این استانداردها بر مبنای مطالعات سم شناسی، بیولوژیکی و محیط زیستی تدوین شده اند تا حاشیه ایمنی مناسبی برای مصرف کنندگان ایجاد کنند.
دلایل افزایش بور در آب
افزایش میزان بور در آب به یکی از چالش های مهم در زمینه کیفیت منابع آبی تبدیل شده است. این افزایش می تواند دلایل مختلفی داشته باشد که به دو دسته کلی طبیعی و انسانی تقسیم می شوند. از جمله مهم ترین عوامل طبیعی می توان به فعالیت های ژئولوژیک مانند فوران های آتشفشانی و فرسایش سنگ ها اشاره کرد که باعث ورود طبیعی این عنصر به منابع آب می شوند.
در سوی دیگر، عوامل انسانی مانند استفاده گسترده از کودها و سموم کشاورزی حاوی بور، و همچنین ورود فاضلاب های صنعتی و شهری حاوی این عنصر، نقش بسزایی در افزایش غلظت بور دارند. در ادامه، هر یک از این عوامل را با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار خواهیم داد تا شناخت دقیق تری از منشأ این آلودگی و راهکارهای احتمالی کنترل آن به دست آید.
منابع طبیعی (ژئولوژیک)
فعالیت های زمین شناسی از جمله فوران آتشفشان ها و فرآیندهای حرارتی ژئوترمال، یکی از منابع اصلی افزایش بور در آب به شمار می روند. در مناطقی که دارای فعالیت های آتشفشانی فعال هستند، میزان بور موجود در آب های سطحی و زیرزمینی می تواند به طرز چشمگیری افزایش یابد. آب های حرارتی در این مناطق گاهی غلظتی تا بیش از ۱۰۸۰ میلی گرم بر لیتر بور دارند که به مراتب بیشتر از حد مجاز مصرف انسانی است.
علاوه بر این، رواناب های سطحی و فرسایش خاک نیز نقش بسزایی در انتقال بور در آب دارند. خاک هایی که دارای کانی های غنی از بور هستند، در هنگام بارندگی یا ذوب برف ها، بور را به منابع آبی وارد می کنند. همچنین آئروسل های ناشی از تبخیر آب دریا که حاوی نمک و عناصر کمیاب از جمله بور هستند، با انتقال به جو و بارش های جوی، می توانند منجر به افزایش تدریجی این عنصر در منابع آب شیرین شوند.
مواد شیمیایی در کشاورزی
در کشاورزی، استفاده از کودهای شیمیایی و سموم آفت کش حاوی بور برای افزایش رشد گیاهان، باعث ورود مقادیر زیادی از این عنصر به خاک و در نهایت بور در آب می شود. این مواد با نفوذ به آب های زیرزمینی و یا شسته شدن از طریق رواناب ها، به منابع آبی وارد شده و در طول زمان موجب افزایش غلظت آن می شوند. در مناطقی که کشاورزی فشرده با مصرف بالای کودهای بور‌دار رایج است، افزایش بور در آب به یکی از مشکلات اصلی در مدیریت منابع آبی تبدیل شده است.
فاضلاب های صنعتی و شهری
یکی دیگر از منابع مهم افزایش بور در آب، فاضلاب های صنعتی است. صنایع مختلف از جمله تولید مواد شوینده، کارخانه های شیشه و سرامیک، و تولید آلیاژهای فلزی، از ترکیبات بور استفاده می کنند. این صنایع در صورت عدم تصفیه مناسب فاضلاب های خود، موجب ورود مستقیم این عنصر به رودخانه ها، دریاچه ها و منابع آب زیرزمینی می شوند. غلظت بالای بور در این فاضلاب ها می تواند از حد مجاز بسیار فراتر رفته و اثرات مخربی بر اکوسیستم ها و سلامت انسان داشته باشد.
در کنار صنایع، فاضلاب های شهری و شیرابه های حاصل از زباله دانی ها نیز نقش مؤثری در افزایش بور در آب دارند. مواد شوینده خانگی حاوی بور، زباله‌های خانگی و شیرابه حاصل از دفن زباله ها، همگی می توانند منابعی پنهان ولی مؤثر برای ورود بور به منابع آبی باشند. گازهای صنعتی متصاعد شده در هوا نیز از طریق بارش به منابع آبی بازمی گردند و چرخه ورود بور به محیط زیست را تکمیل می کنند.
کدام صنایع بیشترین تاثیر را در افزایش بور در آب دارند؟
-b4bfb876.jpg)
طبق داده های آماری ارائه شده، بیشترین موارد استفاده از بور به صنایعی اختصاص دارد که با تولید سرامیک، شیشه، مواد شوینده و کودهای شیمیایی سروکار دارند؛ به طوری که بیش از سه چهارم مصرف جهانی بور به این حوزه ها مربوط می شود. در صنعت شیشه و سرامیک، بور به عنوان جزء اصلی در تولید شیشه های خاص مانند بوروسیلیکات به کار می رود که باعث افزایش مقاومت حرارتی، پایداری شیمیایی و شفافیت محصول نهایی می شود.
همچنین، افزودن بور به لعاب و بدنه چینی، دوام، براقیت و مقاومت مکانیکی محصولات را به طور چشمگیری افزایش می دهد. در صنایع شوینده، ترکیبات بور برای افزایش کارایی و پایداری محصولات کاربرد دارند. در بخش کشاورزی نیز بور به عنوان عنصری حیاتی در تولید کودها، علف کش ها و آفت کش ها مورد استفاده قرار می گیرد.
با این حجم از مصرف، احتمال ورود مستقیم یا غیرمستقیم بور در آب منابع طبیعی از طریق فاضلاب صنعتی یا رواناب های کشاورزی افزایش یافته و به یکی از دغدغه های مهم زیست محیطی تبدیل شده است. علاوه بر این، در صنعت فولاد و حتی انرژی هسته ای، نقش بور در تقویت خواص مکانیکی فلزات و کنترل واکنش های شیمیایی نیز اهمیت بسزایی دارد.
خطرات وجود عنصر بور در آب
وجود بور در آب با اینکه در مقادیر کم برای رشد گیاهان و عملکرد سلول های بدن انسان و حیوان مفید است، اما غلظت های بالا از این عنصر می تواند به صورت جدی سلامت محیط زیست و موجودات زنده را تهدید کند. بر اساس تحقیقات انجام شده، غلظت زیاد بور در آب آشامیدنی می تواند منجر به آسیب هایی چون اختلال در رشد، مشکلات باروری، کاهش عملکرد ایمنی بدن، و آسیب به اندام هایی مانند کلیه و کبد در انسان شود. مطالعات حیوانی نیز نشان داده اند که مصرف زیاد بور باعث کوچک شدن اندازه جنین، آتروفی بیضه ها، و کندی رشد می شود.
از سوی دیگر، گیاهان نیز نسبت به بور حساس هستند؛ به طوری که غلظت بیش از حد آن در آب آبیاری موجب مسمومیت گیاه، تغییر در رنگ برگ ها، و کاهش عملکرد محصولات کشاورزی می شود. در حوزه زیست محیطی نیز، ورود بور در آب منابع سطحی و زیرزمینی می تواند به کاهش کیفیت آب و آسیب به گونه های آبزی منجر گردد. با توجه به این خطرات، سازمان بهداشت جهانی (WHO) حداکثر غلظت مجاز بور در آب آشامیدنی را ۲.۴ میلی گرم بر لیتر اعلام کرده است تا از اثرات سمی این عنصر جلوگیری شود.
روش های حذف و کاهش بور (boron) از آب
با توجه به خطرات حضور بور در آب، استفاده از روش های مؤثر برای حذف یا کاهش آن از منابع آب، به ویژه آب آشامیدنی، از اهمیت بالایی برخوردار است. روش های مختلفی برای کاهش غلظت بور توسعه یافته اند که هرکدام بر اساس اصول فیزیکی، شیمیایی یا ترکیبی عمل می کنند. از جمله این روش ها می توان به استفاده از دستگاه های تصفیه آب مبتنی بر اسمز معکوس (RO)، رزین های تبادل یونی مخصوص بور، مواد منعقد کننده الکتروشیمیایی (electrocoagulation) و همچنین روش های ترکیبی اشاره کرد که بسته به نوع آب، غلظت بور و نیاز مصرف کننده قابل انتخاب هستند. در ادامه به بررسی دقیق تر این روش ها می پردازیم.
تصفیه آب با دستگاه تصفیه اسمز معکوس (RO)
سیستم اسمز معکوس یکی از متداول ترین روش ها برای حذف بور در آب به ویژه در فرآیندهای نمک زدایی از آب دریا یا شیرین سازی آب های آلوده است. در این سیستم، آب با فشار بالا از میان غشای نیمه تراوا عبور داده می شود که می تواند مولکول های بور را تا حد زیادی حذف کند. با این حال، از آنجایی که مولکول بور به شکل اسید بوریک (با اندازه مولکولی بسیار کوچک و غیر باردار) در آب وجود دارد، عبور از غشای RO برای آن آسان تر از یون های دیگر است، بنابراین انتخاب غشاها یا همان فیلتر ممبران با ساختار خاص و پیش تصفیه مناسب اهمیت بالایی دارد.
اخیراً، غشاهای کامپوزیتی نانویی و غشاهای اصلاح شده با ذرات UiO-66 یا ترکیبات پلی ال ها برای بهبود حذف بور در RO توسعه یافته اند. این نوع غشاها می توانند عملکرد بهتری در جذب و بازداشتن بور از عبور نشان دهند. همچنین استفاده از شرایط قلیایی برای افزایش بار یونی بور پیش از عبور از غشا، یکی از روش های افزایش کارایی حذف بور در این سیستم ها است.
رزین تبادل یونی
رزین های تبادل یونی یکی دیگر از روش های رایج برای کاهش بور در آب هستند که به ویژه برای آب های صنعتی و نیمه شیرین کاربرد زیادی دارند. این رزین ها معمولاً از ترکیباتی ساخته می شوند که با ساختار پلی ال خود قادرند به طور اختصاصی بور را جذب کنند. رزین تبادل یونی انتخاب پذیری بالایی برای بور دارد و عملکرد آن وابسته به pH محیط و ساختار رزین است.
رزین های تجاری مانند آمبرلایت (Amberlite) وپرولایت (Purolite ) قادر به حذف بور با راندمان بالای ۹۵ درصد هستند. مزیت این روش، توانایی استفاده مجدد از رزین پس از شستشو با محلول های قلیایی یا اسیدی است که باعث می شود استفاده از این روش در فرایندهای تصفیه پیوسته اقتصادی تر باشد.
جذب بور از طریق مواد منعقد کننده الکتروشیمیایی
روش الکتروکواگولاسیون (EC) یکی از تکنولوژی های مؤثر در حذف بور در آب است که در آن با استفاده از جریان الکتریکی، یون های فلزی از الکترود آزاد شده و با بور واکنش داده و رسوب می کنند. در این روش، عواملی مانند pH، غلظت اولیه بور، نوع الکترود و فاصله بین آن ها بر کارایی نهایی تأثیر می گذارند. استفاده از آند آلومینیومی در سیستم EC نشان داده است که می تواند تا ۷۰ درصد بور را در شرایط بهینه حذف کند.
روش های ترکیبی
در مواردی که حذف بور در آب با یک روش به تنهایی کافی نیست، استفاده از روش های ترکیبی مانند اسمز معکوس همراه با تبادل یونی یا الکتروکواگولاسیون (انعقاد الکتریکی) با پیش تصفیه شیمیایی می تواند راندمان سیستم را به طور قابل توجهی افزایش دهد. برای مثال، استفاده از غشای RO در مرحله اول و رزین تبادل یونی به عنوان مرحله نهایی polishing، به حذف بیش از ۹۸٪ بور منجر می شود. ترکیب این روش ها باعث کاهش هزینه های عملیاتی، کاهش گرفتگی غشاها و افزایش دوام سیستم تصفیه خواهد شد.
چگونه از سلامت آب آشامیدنی خود مطمئن شوید؟
برای اطمینان از سلامت آب آشامیدنی و کاهش بور در آب به حد مجاز، استفاده از تجهیزات تخصصی دستگاه تصفیه آب خانگی و سختی گیرها امری ضروری است. دستگاه های تصفیه آب مجهز به سیستم اسمز معکوس یا فیلترهای رزینی می توانند مؤثرترین راه حل برای حذف بور باشند.
فروشگاه اینترنتی آبین به عنوان یکی از معتبرترین مراکز فروش تجهیزات تصفیه آب در ایران، مجموعه ای گسترده از دستگاه های تاییدشده با خدمات مشاوره تخصصی و پشتیبانی فنی ارائه می دهد. با مراجعه به این فروشگاه می توانید با اطمینان خاطر تجهیزات مورد نیاز برای حذف بور از آب مصرفی خود را تهیه نمایید و سلامت خانواده تان را تضمین کنید.
