روش‌های حذف مس از آب آشامیدنی
یکی از اقدامات بسیار مهم برای جلوگیری از ورود فلزات سنگین به بدن و ممانعت از شیوع بیماری‌ها، حذف مس از آب و پساب‌ها می‌باشد. زیرا این ماده، سلامت انسان را تهدید می‌کند. حذف مس یکی از گام‌های بسیار مهم در روند تصفیه و شیرین سازی آب و یکی از اهداف خرید دستگاه آب شیرین کن صنعتی و خانگی و خرید سختی گیر رزینی در اصفهان است که تاثیر بسیار زیادی در جلوگیری از بروز بیماری‌ها دارد. مس و سایر فلزات سنگین در فاضلاب‌های صنعتی به وفور یافت می‌گردند و بعد از ورود به آب‌های سطحی و سفره‌های آب زیرزمینی، سلامت انسان را تهدید می‌کنند. به همین دلیل با انواع روش‌های غشایی، ته نشینی، تبادل یون و جذب سطحی و روش‌های بیولوژیکی تلاش می‌گردد تا این فلز خطرناک از آب حذف گردد. این بخش از مقاله سپاهان پالایش به بررسی فرایندهای مختلف حذف مس از آب آشامیدنی و پساب‌ها می‌پردازد.
علل حذف مس از آب و پساب
با رشد و توسعه تکنولوژی، آسایش در زندگی بیشتر و انجام کارها آسان‌تر گردید، اما اثرات منفی بر سلامت انسان و طبیعت را شاهد هستیم. به طوری که در کارخانجات صنعتی حجم بالایی از فلزات سنگین مضر از جمله مس وارد آب و پساب‌ها می‌شود. علاوه بر این، آتلیه‌های عکاسی و صنایع چاپ، هوا فضا، صنایع تولید چرم، صنایع آبکاری فلزات، تولید آفت کش‌ها و مواد شیمیایی نیز مقادیر زیادی مس را تولید و وارد طبیعت می‌کنند. مس موجود در طبیعت در حالت‌های گوناگونی قرار دارد و ورود آنها به بدن اگر بیش از اندازه استاندارد باشد، ضررهای فراوانی به همراه دارد که مهم‌ترین آنها عبارتند از:
- ورود مس به خون منجر به رشد سلول‌های سرطانی می‌گردد.
- مسمومیت، حالت تهوع و استفراغ، ضعف، سرگیجه، بیماری‌های کبدی و معده درد از مصرف مس در آب‌ها است.
- افزایش بیش از اندازه مس در بدن منجر به بروز بیماری‌های قلبی می‌گردد.
با این حال، مقدار استاندارد مس برای سلامتی بسیار مفید بوده و منجر به جلوگیری از کم خونی و مشکلات تیروئید شده، همچنین از پوسیدگی دندان نیز جلوگیری می‌نماید. اما همانطور که اشاره شد، مقدار زیاد آن برای سلامت انسان مضر است. به همین دلیل با استفاده از روش‌های مختلف، تلاش می‌شود تا مقدار آن در سطح استاندارد قرار گیرد. به عبارت دیگر در این روش‌ها، هدف، حذف ۱۰۰ درصدی مس نیست و فقط تلاش می‌شود تا میزان آن به حد استاندارد برسد. زیرا کمبود آن باعث بیماری‌های مختلف می‌شود.
روش‌های کاربردی حذف مس از آب
برای حذف این فلز از آب و پساب‌ها روش‌های متعددی در نظر گرفته می‌شود. در ادامه مطلب این روش‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
روش اسمز معکوس
یکی از رایج‌ترین و کاربردی‌ترین روش‌ها برای اینکه مقدار زیادی از یون‌های مس موجود در آب و پساب‌ها حذف شود، استفاده از دستگاه آب شیرین کن صنعتی یا اسمز معکوس است. این روش که به شیرینی‌سازی آب صنعتی نیز معروف است، با کمک غشاهای نیمه تراوا عمل می‌کند. اسمز معکوس کاملاً عکس رفتار طبیعت عمل کرده و تلاش می‌کند تا آب حاوی فلزات سنگین به سمت آب‌شرین بدون فلزات انتقال پیدا کند. در حالت کلی، در این روش، غشای نیمه تراوا در مرکز دستگاه قرار گرفته و آب حاوی مس و سایر یون‌های فلزی وارد آن شده و با فشار پمپ از غشا عبور داده می‌شود. در نتیجه آب و پساب خروجی از دستگاه مقدار بسیار کم و ناچیزی ناخالصی خواهد داشت.
روش جذب سطحی
در انتخاب روش‌های حذف مس از آب ابتدا باید به این امر مهم توجه داشت که ترکیبات مضر جانبی تولید نشود. به همین دلیل تا حد امکان نباید از مواد شیمیایی برای این منظور استفاده نمود. جذب سطحی یکی از ایمن‌ترین روش‌ها برای کاهش مس در آب است که با کربن اکتیو می‌توان آن را اجرا نمود. کربن فعال تمایل زیادی به جذب فلزات و یون‌ها دارد و هیچگونه ترکیب جانبی خطرناک و مضر در این روش تولید نمی‌گردد. با عبور آب حاوی مس از روی کربن فعال، یون‌های مس جذب آن شده و از این طریق تصفیه انجام می‌گردد.
حذف مس از آب با روش ته نشینی شیمیایی
از دیگر روش‌های کاربردی که با هزینه کم هم قابل اجرا است، ته نشینی شیمیایی است. برای کاهش مس موجود در آب، در این روش نیاز به تجهیزات خاصی نیست و تنها به مواد منعقد کننده و رسوب دهنده نیاز خواهید داشت. بعد از ورود و تزریق مواد منعقد کننده، یون‌های فلزی تشکیل لایه‌های لخته مانند می‌دهند. با گذشت زمان این لخته‌ها در کف مخزن، ته نشین شده و تشکیل لایه‌های لخته مانند می‌دهند. یکی از معایب این روش صرف هزینه برای تخلیه لجن فعال است.
روش تبادل یون
استفاده از رزین تبادل یونی در صنعت تصفیه آب و فاضلاب بسیار زیاد بوده و گزینه بسیار کاربردی برای کاهش فلزات موجود در آب می‌باشد. رزین قدرت بالایی در تبادل یون داشته و به همین دلیل یون‌های مس را جذب خود می‌کند، البته اجرای این روش در تصفیه خانه‌های بزرگ بسیار هزینه‌بر است. چون رزین خیلی زود کارایی خود را از دست داده و نیاز به تعویض یا احیا دارد.
حذف مس از آب با روش الکترودیالیز
برای جداسازی انتخابی فلزات موجود در آب می‌توان از الکترودیالیز استفاده نمود. برای پیاده‌سازی این روش، فیلتر و ممبران درون مخزن قرار می‌گیرند. سپس الکترودها انتخاب شده و با تامین انرژی برق مورد نیاز آنها، فلزات باردار شده و به سمت کاتد و آند حرکت می‌کنند. ممبران میان آند و کاتد مانع از عبور مس شده و از این طریق حذف انجام می‌شود. علی رغم اینکه تصفیه آب با الکترودیالیز به تجهیزات زیادی ندارد ،اما مصرف برق و انرژی زیاد مانع از پیاده‌سازی آن در تصفیه خانه‌های بزرگ می‌شود.
استفاده از فرایندهای بیولوژیکی
برای کاهش اثرات جانبی مواد شیمیایی در حذف مس از آب، می‌توان از فرایندهای بیولوژیکی استفاده نمود. در این فرایندها مواد آلی و مس توسط باکتری‌ها و میکروارگانیسم‌ها تجزیه و مصرف می‌گردند. برای پیاده‌سازی این روش ابتدا توده زیستی برای رشد باکتری‌ها تهیه شده و بعد از ورود آن به آب و تامین اکسیژن مورد نیاز، زمان زیادی لازم است، اما چون فلزات و مواد آلی را به طور همزمان حذف می‌کند، در تصفیه آب مورد توجه قرار گرفته است.
حذف مس از آب به واسطه فتوکاتالیز
از جدیدترین روش‌ها برای کاهش مس موجود در پساب‌ها می‌توان به فتوکاتالیز اشاره نمود. در این روش با استفاده از دی‌اکسید تیتانیوم در زمان کوتاه آلاینده‌های محیطی از جمله فلزات و مواد آلی به طور همزمان قابل حذف می‌باشند.
استفاده از ریز جلبک
بسیاری از روش‌های شیمیایی که برای کاهش مس مورد استفاده قرار می‌گیرند، در نهایت ترکیبات مضری را ممکن است ایجاد کنند. علاوه بر این، اجرای این روش هزینه‌بر بوده و نیاز به تجهیزات پیشرفته دارد. به همین دلیل می‌توان از تصفیه بیولوژیکی برای فاضلاب، آب و پساب‌ها استفاده نمود. به عنوان مثال استفاده از ریز جلبک‌ها شرایطی را فراهم می‌کند تا زیست توده به مرور مس را مورد استفاده قرار داده و تجزیه کند. از جمله میکروارگانیسم‌های موثر در این زمینه می‌توان به سیانوباکتری‌ها اشاره کرد. سپس آب حاوی مس وارد مخزن این زیست توده شده و با گذشت زمان میکروارگانیسم‌ها فرایند تجزیه را انجام می‌دهند.
روش انعقاد الکتریکی
انعقاد الکتریکی از روش‌های بسیار موثر در حذف یون‌ها و فلزات سنگین موجود در آب و پساب‌ها است. البته این روش گران بوده و اجرای آن در محیط‌های بزرگ خیلی سخت و زمانبر است. به همین دلیل بیشتر در سطح آزمایشگاهی کاربرد دارد. با انتخاب آند و کاتد مناسب، جریان الکتریکی جداسازی مس انجام شده و آب و پساب‌های بدون فلزات از مخزن خارج خواهند شد. در واقع در تصفیه فاضلاب به روش انعقاد الکتریکی غشاهای آندی و کاتدی استفاده می‌شوند و فلزات با بارهای مثبت و منفی جذب آنها شده و حذف می‌شوند.
حذف مس از آب با اولترافیلتراسیون
استفاده از غشا برای جلوگیری از عبور مس و سایر فلزات، بیشترین کاربرد را در تصفیه آب دارد و از نمونه‌های رایج آن می‌توان به اولترافیلتراسیون اشاره کرد. در این روش نیز غشاها مورد استفاده قرار گرفته و از عبور مس جلوگیری می‌شود. لازم به ذکر است غشاهای مورد استفاده در این روش، منافذ بزرگی داشته و به همین دلیل کارایی آن کمتر از اسمز معکوس است. در حالت استاندارد اگر این روش به درستی انجام گردد، حذف مس تا ۹۰ درصد انجام خواهد شد.
نتیجه‌گیری کلی
برای حذف مس از آب می‌توان از روش‌های غشایی، جذب سطحی، ته نشینی و الکترودیالیز استفاده نمود. برخی از این روش‌ها ترکیبات مضر جانبی تولید نمی‌کنند و با هزینه کم قابل پیاده سازی هستند، در مقابل، برخی روش‌های دیگر، مواد مضر تولید نموده و به همین دلیل تنها در سطح آزمایشگاهی استفاده می‌شوند. استفاده از دستگاه شیرین‌سازی آب و سختی‌گیر رزینی دو تکنیک بسیار کاربردی بوده که همزمان با تصفیه آب به عملیات حذف مس می‌پردازند.
در حالت کلی هر یک از روش‌های بالا دارای مزایا و معایبی هستند. به همین دلیل لازم است بر اساس شرایط محیط، مقدار آب و دما، بودجه در دسترس و دبی آب ورودی به مخزن، روش مناسب انتخاب شود. در برخی از محیط‌های صنعتی از روش‌های ترکیبی استفاده شده و منجر به کاهش مس آب و پساب‌ها با درصد بالا خواهد شد.
دیدگاهتان را بنویسید