آرسنیک چیست و چطور می‌توان آن را از آب آشامیدنی حذف کرد؟

منابع آبی سرشار از یون‌های مفید و مواد شیمیایی مضر هستند. قبل از استفاده از این آب‌ها باید مواد مضر آنها تصفیه شده تا برای مصرف‌کننده مشکلی پیش نیاید. آرسنیک یکی از مواد شیمیایی موجود در آب است. مقادیر بسیار زیادی از این ماده شیمیایی طبیعی در منابع آبی تبدیل به بزرگترین منبع آلودگی شده است. طبق نظر موسسه ملی علوم بهداشت محیط، مصرف آب‌های آلوده به آرسنیک، یک خطر و موضوع جدی برای سلامت عمومی افراد به حساب می‌آید. پس باید نسبت به حذف آرسنیک از آب آشامیدنی اقدام نمود و در تاسیسات و دستگاه های تصفیه آب این مساله را مورد توجه ویژه قرار داد. در ادامه مطلب به معرفی آرسنیک و روش‌های حذف آن می‌پردازیم.

آرسنیک چیست؟

به خطرناک‌ترین و سمی‌ترین عنصر موجود در آب آشامیدنی آرسنیک می‌گویند. آرسنیک عنصر طبیعی است، که هیچگونه بو و مزه‌ای ندارد، ولی بسیار سمی است. عبور آب از بسترهای خاکی دارای عنصر آرسنیک، موجب می‌شود که ترکیبات سرطان‌زا و بیماری‌زای بسیار خطرناک، وارد آب‌های آشامیدنی شده و با مصرف آن شخص دچار مشکلات پوستی و گردش خون گردد. حتی مصرف بالای آن موجب سرطان خواهد شد. آرسنیک سومین عنصر از گروه پنجم جدول تناوبی است. دو  ترکیب بسیار خطرناک و رایج آن شامل AS+5 و AS+3 می‌باشد.

منابع افزایش آرسنیک در آب

پیش از پرداختن به روش‌های حذف آرسنیک از آب آشامیدنی  بهتر است اطلاعاتی در مورد منابع این عنصر ارایه کنیم. از جمله منابعی که موجب افزایش آرسنیک در آب می‌شود، عبور آب از بسترهای خاکی حاوی آرسنیک، آفت‌کش و همچنین آب‌های شورِ حاصل از حفر چاه‌های نفت و گاز است. امروزه به دلیل مصرف گسترده این عنصر در دامداری، کشاورزی، پزشکی و صنعت، راه آن برای ورود به آب آشامیدنی خیلی‌ آسان‌تر شده است. میزان و مقدار استاندارد آرسنیک در آب باید حداکثر ۰.۰۱ گرم در هر لیتر آب باشد. این استاندارد توسط سازمان بهداشت جهانی اعلام شده است.

اثرات منفی آرسنیک بر سلامتی انسان

قرار گرفتن انسان در معرض آرسنیک، اثرات کوتاه مدت و بلند مدتی را در فرد به وجود می‌آورد. اثرات کوتاه مدت شامل مسمومیت در فرد است. این ماده از طریق بلع و استنشاق وارد بدن شده و عوارض و مشکلاتی را به وجود می‌آورد. بیماری‌هایی که از مصرف آرسنیک به وجود می‌آیند، شامل موارد زیر هستند:

• کم شدن وزن
• سرطان پوست و ریه
• ورم بدن و ماهیچه‌های چشم
• اسهال و خستگی مدام
• اختلالات عصبی همانند کم حس شدن بدن

روش‌های حذف آرسنیک از آب

برای حذف خطر آرسنیک از آب‌های آشامیدنی روش‌های مختلفی در نظر گرفته می‌شود، که هر کدام از آنها طبق دستورالعمل خاص صورت می‌گیرند. در ادامه به صورت مختصر به این روش‌ها می‌پردازیم.

حذف آرسنیک از آب به روش انعقاد

یکی از روش‌های بسیار مهم در حذف آرسنیک، ته نشینی و انعقاد به وسیله نمک‌های فلزات و آهک است. این روش، بسیار ساده و کم هزینه است و بسیار مورد توجه قرار می‌گیرد. اضافه شدن این ترکیبات به آب موجب می‌گردد، که در مدت زمان بسیار کمی؛ حدود یک دقیقه، ذرات و یون‌ها با بار منفی به هم متصل شده و در نهایت آرسنیک‌ها را به خود وصل کنند. در نهایت لخته‌های ایجاد شده به وسیله فیلترها جمع آوری می‌گردد. در این روش درصد حذف آرسنیک خیلی کمتر از روش‌های دیگر است. برای افزایش راندمان و کارایی این روش بهتر است، به ph آب توجه گردد. با وجود مزیت‌ها، این روش دارای محدودیت‌هایی هم ‌هست. اولین محدودیت، پایین آمدن کارایی حذف آرسنیک در ph 8 است و دومین آن نیاز به دزهای بالای منعقد کننده می‌باشد.

استفاده از روش اکسیداسیون

همانطور که در ابتدای محتوا عنوان نمودیم، آرسنیک از ترکیبات آرسنات و آرسنیت تشکیل می‌شود. آرسنات قدرت واکنش پذیری خیلی بالایی دارد. به همین دلیل نیاز است، با انجام اکسیداسیون، آرسنیت را به آرسنال تبدیل کرد. برای همین امر از انجام اکسیداسیون کمک گرفته می‌شود. بعد از اینکه آرسنیت‌ها اکسید شدند، به راحتی رسوب شده و می‌توان آنها را جدا کرد.

روش ته نشینی با آهک

یکی دیگر از روش‌های بسیار مورد استفاده در کاهش حذف آرسنیک از آب آشامیدنی، استفاده از آهک است. استفاده از آهک روشی با بازدهی بالا نیست. زیرا تنها ۴۰ تا ۷۰ درصد از ترکیبات را حذف می‌کند. به همین دلیل بیشتر از آن به عنوان یک روش پیش تصفیه استفاده می‌شود و به تنهایی موثر نیست. در روش ته نشینی با استفاده از آهک، مواد جامدِ رسوب شده خیلی بیشتر ایجاد می‌گردد ، که این موضوع یک نقطه ضعف برای این روش به حساب می‌آید.

روش جذب سطحی

روش جذب سطحی یک روش فیزیکی و شیمیایی برای حذف آرسنیک از آب است. در این روش از کربن فعال، خاک رس، شن و ماسه، آهن و منگنز و دیگر عناصر جهت حذف این عنصر به کار برده می‌شود. در این روش عناصر موجود در آب به ماده واسطه جذب می‌شوند و از آب خارج می‌گردند. در روش جذب سطحی یا فیلتراسیون سطحی، آب از مسیرهای دارای مواد عبور کرده و آرسنیک‌هایی که در آن موجود هستند حذف می‌شوند.

روش تبادل یونی

این روش شباهت بسیار زیادی به جذب سطحی دارد، اما تفاوت اصلی آن در به کارگیری از دانه‌های رزین در این روش است. نکته بسیار مهم در این روش آن است، که ابتدا باید فرایند اکسیداسیون انجام گیرد. یعنی آرسنیت به آرسنات تبدیل گردد. بعد از انجام این فرآیند و عبور آب از بستر رزینی، آرسنات‌ها حذف می‌شوند. به مرور زمان قدرت و راندمان دانه‌های رزینی کاهش پیدا می‌کند، پس باید با ترکیبات مختلفی از جمله محلول آب و نمک رزین‌ها را احیا نمود.

حذف آرسنیک از آب به روش اسمز معکوس

یکی دیگر از روش‌ها و تجهیزات بسیار کاربردی در تصفیه آب، روش اسمز معکوس است. در این تجهیزات، آبی که دارای آلاینده‌ها است، با فشار خیلی زیاد از غشاهایی با منافذ کوچک عبور داده می‌شود. بر اثر عبور آب از این غشاها، ذرات کوچک همانند آرسنیک عبور پیدا نمی‌کنند.

روش اولترافیلتراسیون

به کارگیری غشاهای اولترافیلتراسیون، از دیگر روش‌های کاهش یا حذف آرسنیک موجود در آب است، که البته کارایی و راندمان آن خیلی کمتر از اسمز معکوس است. منافذ غشاهای اولترافیلتراسیون خیلی بزرگتر از اسمز معکوس می‌باشد؛ به همین دلیل بهتر است، اول عملیات لخته سازی و انعقاد صورت گیرد، تا کارایی این غشاها هم بالاتر برود.

روش نانو فیلتراسیون

غشای نانوفیلتراسیون هم از منافذی به اندازه ۰.۰۰۱ میکرون برخوردار است، که می‌تواند گزینه بسیار مناسبی برای گیر انداختن آرسنیک‌ها به حساب آید. این نوع از غشا یا ممبران‌ها کارایی خیلی کمتری نسبت به RO خواهند داشت.

حذف آرسنیک از آب با استفاده از گیاهان پالایی

از این گیاه برای حذف آلاینده‌های شیمیایی در طبیعت استفاده می‌کنند. ریشه‌های این گیاه، رسوبات فلزات و آرسنیک را از آب جذب می‌کنند. گیاهی نظیر سنبل آبی می‌تواند، یکی از روش‌های ارزان برای جذب رسوب فلزات و یون‌های فلزی باشد.