اهمیت حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب و روش‌های آن

در این نوشتار تلاش کرده‌ایم تا در مورد اهمیت و فایده حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب اطلاعات مفیدی را در اختیار شما قرار دهیم.

در چند سال اخیر اهمیت آب در توسعه زندگی بشر در کشورهایی که در مناطق خشک و نیمه خشک بوده و با کمبود آب شیرین مواجه هستند، یک مسئله جدی است در این چند سال با افزایش مصرف آب برای اهداف مختلف منابع آبی به شدت کاهش پیدا کرده و باید به دنبال راه‌هایی برای جلوگیری از هدر رفت آب بوده که یکی از این راه تصفیه آب و پساب‌های فاضلابی است. در صورت عدم تصفیه آب، فلزات سنگین که از پساب‌های صنعتی بوده وارد آب شده و موجب آسیب به بدن انسان می‌گردد. اگر فلزات با غلظت بیش از حد مجاز باشند، مشکلات و اختلالات در سلامت انسان‌ها حتمی می‌باشد.

منظور از حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب چیست؟

یکی از اهداف اصلی استفاده از انواع پکیج تصفیه فاضلاب، حذف فلزات سنگین از آب آشامیدنی است. آلودگی که مربوط به فلزات سنگین در آب است، یکی از خطرناک‌ترین انواع آلودگی محسوب می‌شود. جداسازی و حذف این فلزات سلامت انسان‌ها را تضمین کرده و برای محیط زیست و موجودات زنده که از آن تغذیه می‌کنند بسیار مفید است. به فرآیندی که در آن فلزات سنگین از آب‌های خروجی صنایع حذف می‌شوند، شیرین سازی آب صنعتی می‌گویند.

 پروسه حذف فلزات سنگین علاوه بر آب و فاضلاب صنایع، در مورد خاک هم صدق می‌کند. فلزاتی نظیر کادمیوم، کروم، مس، نیکل، سرب، آرسیک و روی جزء فلزات سنگین به حساب می‌آیند. این فلزات از صنایع گوناگون نظیر عملیات معدنی، دباغی، کارخانه‌های چوب، کارخانه‌های تولید رنگ، نساجی تصفیه و پالایش نفت و غیره به وجود می‌آیند. حذف فلزات سنگین درون این پساب‌ها بسیار ضروری است.

اهمیت حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب

یکی از اصلی‌ترین و مهمترین مسائل دنیای امروز، آلودگی محیط زیست به فلزات سمی و خطرناک است. استخراج فلزات گوناگون از معادن و کاربرد گسترده آنها، موجب غلظت شدید فلزات سنگین در آب می‌گردد. به همین منوال، مکانیزم اثر سمیت فلزات سنگین بر فعالیت آنزیم‌های حیاتی در موجودات زنده تاثیر بسیار مخرب خواهد داشت. بنابراین حذف این فلزات سنگین از محیط آب، یک موضوع بسیار مهم در بهداشت جامعه است که از دو جنبه حائز اهمیت می‌باشد. این دو جنبه شامل:

• جدا کردن فلزات سنگین از پساب‌های صنعتی، کشاورزی، معادن و خنثی کردن اثرات سمی به وجود آمده در آن
• احیا کردن و بازیافت فلزات که با افول کردن تدریجی منابع، یک امر ضروری و حیاتی به حساب می‌آید.

روش‌های حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب

برای حذف این فلزات از پساب‌های صنعتی روش‌های متعددی وجود دارد که در اینجا به معرفی رو‌ش‌های رایج آن می‌پردازیم.

‌روش اسمز معکوس

فلزات سنگین محلول در آبی که غلظت پایینی دارند، مشکل ساز نیستند و به روش‌های مختلفی قابل حذف می‌باشند؛ اما جداسازی فلزات سنگین با غلظت بالا دارای سختی‌هایی است که با روش اسمز معکوس به راحتی می‌توان آن را حل کرد. در این فرایند، حذف فلزات سنگین بر اساس اعمال فشار خارجی انجام می‌گیرد. یک طرف غشا حل شونده و یک طرف دیگر حلال خالص است. حلال از سمتی که محلول با غلظت بالا می‌باشد به بخش حل شونده منتقل می‌گردد.

روش فیلتراسیون غشایی ممبران

فلزات فاضلابی که در صنایع وجود دارند، شامل مس، سرب و نیکل هستند. در یک بررسی انجام شده غلظت‌های مختلف این فلزات بین ۵۰ تا ۲۰۰ ppm  در نظر گرفته شده است. فاکتورهای متفاوتی نظیر فشار فرایند، غلظت بدون سرب، ph  و ترکیبات خوراک بر روی سرب زدایی اعمال می‌گردد. در این روش تاثیر کاتیون‌های یک ظرفیتی و دو ظرفیتی هم در حذف فلزات سنگین مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

روش تبادل یونی برای حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب

منظور از این روش توانایی یا قابلیت انتقال یون‌های کاتیونی یا آنیونی به وسیله جامدات حتی یا مواد اطراف یون‌ها می‌باشد. یکی از روش‌های اصلی سرب زدایی هم همین تبادل یونی است. اصولا فضاهایی که برای تبادل یونی در این روش در نظر می‌گیرند محیط‌هایی با یون‌های ارگانیک هستند. محدودیت یا عیب اصلی این روش، عدم کنترل محلول فلز غلیظ است. زیرا مایع در مواد فاضلاب‌ها به راحتی رسوب نخواهد کرد. نکته قابل اهمیت، این که حذف فلزات سنگین به روش تبادل یونی محلول‌ها بسیار حساس می‌باشد.

روش جذب

یکی از تاثیر گذارترین و موثرترین روش‌های جداسازی و حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب ، روش جذب است. در این روش از کربن‌های فعال، بیومس، پلیمرها و زئولیت استفاده می‌کنند. کربن فعال ، خود یکی از موثرترین جذب کننده‌ها است. یعنی به راحتی فلزات سنگین را به خود جذب خواهند کرد. ظرفیت و توانایی این ماده در جذب غلظت‌های پایین سرب و دیگر فلزات سنگین بسیار بالا است. روش جذب هم خود به دو روش فیزیکی و شیمیایی تقسیم بندی می‌گردد. روش فیزیکی نسبت به روش شیمیایی به دمای خیلی بالایی نیاز دارد. مواد خام در روش‌های شیمیایی در یک مرحله از طریق تجزیه حرارتی به اسید، باز یا نمک‌ها تبدیل خواهند شد.

روش ته نشینی شیمیایی

یکی دیگر از روش‌های رایج در حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب صنعتی، همین روش ته‌نشین شیمیایی است. این روش در واقع تا سطح مشخصی از آب در نظر گرفته می‌شود. یعنی تا جایی که روش ته نشینی، توانایی ته نشین کردن مواد شیمیایی را داشته باشد، جذب فلزات سنگین را به عهده می‌گیرد. به دلیل اینکه نمک‌های یون سرب در آب نامحلول هستند، هنگام اضافه کردن مقدار مناسب رسوب ایجاد می‌گردد. این فرآیند بسیار مقرون به صرفه بوده و عملکرد آن به ph کم و وجود نمک‌های دیگر همانند یون‌ها بستگی دارد. البته این فرآیند به افزودن و اضافه کردن دیگر مواد شیمیایی نیاز دارد که در آخر منجر به تولید لجن‌ها خواهد شد که همین امر نیاز به هزینه بالایی خواهد داشت.

روش انعقاد الکتریکی برای حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب

همانطور که از نام این روش بر می‌آید، یک روش الکتروشیمیایی است که از جریان الکتریکی برای حذف فلزات سنگین به کار برده می‌شود. این روش برای جدا کردن جامدات معلق و فلزات محلول نیز کاربرد دارد. آلودگی‌هایی که در فاضلاب‌ها وجود دارند به وسیله بارهای الکتریکی در محلول‌ها نگهداری می‌شود. یون‌ها و دیگر ذرات باردار با یون‌هایی که با بار الکتریکی مخالف به دست آمده‌اند، به وسیله سیستم الکترو انعقادی، خنثی می‌شوند و در نتیجه بی‌ثبات شده و رسوب می‌گردند.