روش‌های حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب

عدم توجه به کاهش و حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب نه تنها به محیط زیست و موجودات زنده مانند حیوانات، پرندگان و آبزیان آسیب می‌زند، بلکه تهدیدی جدی برای سلامت انسان نیز محسوب می‌شود. از جمله خطرات ناشی از وجود فلزات سنگین در آب و فاضلاب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: بیماری‌های پوستی، سرطان، حالت تهوع و استفراغ، آسیب‌های جدی به کبد، افسردگی، ضعف و بی‌حالی، بیماری‌های کلیوی، بروز بیماری‌های خودایمنی، سرفه، کم‌خوابی و بیماری ویلسون و موارد مشابه.

هر یک از فلزات موجود در آب می‌تواند بدن را به بیماری‌های خاصی مستعد کند. به عنوان مثال، افزایش بیش از حد آرسنیک در آب می‌تواند منجر به بیماری‌های عروقی و سرطان شود. کروم نیز به عنوان یک ماده خطرناک و سرطان‌زا شناخته می‌شود و می‌تواند عوارضی مانند اسهال، سردرد و حالت تهوع را به همراه داشته باشد. همچنین، افزایش سطح سرب در آب می‌تواند آسیب‌های جدی به مغز جنین و بروز بیماری‌های عصبی و کلیوی را به دنبال داشته باشد.

روش‌های حذف فلزات سنگین از فاضلاب و آب

با توجه به اهمیت بالای فلزات سنگین در آب و فاضلاب، تحقیقات و مطالعات متعددی در این حوزه انجام شده است که منجر به ارائه روش‌های مختلفی شده است. از جمله روش‌های متداول برای حذف فلزات سنگین از پسماندهای صنعتی و آب و فاضلاب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب با استفاده از فناوری اسمز معکوس (RO)

یکی از موثرترین روش‌ها برای حذف یون‌های فلزی از آب، استفاده از دستگاه‌های آب شیرین کن صنعتی است. این تجهیزات که با تکنیک اسمز معکوس کار می‌کنند، توانایی بالایی در کاهش میزان فلزات موجود در آب دارند. غشای نیمه‌تراوای به کار رفته در دستگاه‌های اسمز معکوس، مانع مهمی برای جلوگیری از عبور یون‌های فلزی به شمار می‌رود و عملکرد آن به طور کامل برعکس رفتار طبیعی و انسانی است. آب آلوده به فلزات سنگین تحت فشار پمپ به سمت آبی با غلظت و فلزات کمتر هدایت می‌شود و یون‌های فلزی قادر به عبور از منافذ کوچک غشای نیمه‌تراوا نیستند.

حذف فلزات سنگین از پساب‌های صنعتی از طریق فرآیند تبادل یون

یکی از روش‌های مؤثر برای حذف فلزات سنگین از پساب‌های صنعتی و آب، استفاده از تبادل یونی است. دانه‌های پلیمری رزین آنیونی و کاتیونی دارای تمایل بالایی برای تبادل یون هستند و یون‌های مختلف با یون‌های سدیم موجود در رزین جایگزین می‌شوند.

روش‌های جذب فلزات سنگین با بهره‌گیری از جاذب‌ها

یکی از روش‌های اساسی برای حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب، به کارگیری جاذب‌های متنوع است. برخی از مواد طبیعی و شیمیایی دارای توانایی جذب بالایی هستند که می‌توان از این خاصیت برای تصفیه آب و فاضلاب و کاهش غلظت فلزات سنگین در آن‌ها استفاده کرد.جاذب‌های به کار رفته برای حذف یون‌های فلزی از تنوع زیادی برخوردارند و مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

جذب سطحی مواد طبیعی

با توجه به pH استاندارد، می‌توان از مواد طبیعی مانند زئولیت‌ها برای جذب یون‌های فلزی مختلفی از جمله کادمیوم، کلسیم و روی استفاده کرد.زئولیت در آب فلزات گوناگون را به خود جذب کرده و بدین ترتیب فرآیند جداسازی آن‌ها و بهبود کیفیت آب تسهیل می‌شود.

جذب زیستی فلزات سنگین

برای کاهش مواد شیمیایی جانبی در فرآیند حذف یون‌های فلزی، می‌توان از پسماندهای زیستی بهره برد. به عنوان نمونه، پوست گردو، فندق، استخوان و پوسته برنج قابلیت تبدیل به کربن فعال را دارند. با حرارت‌دهی و قرار دادن این مواد در شرایط تحت فشار همراه با بخار، می‌توان آن‌ها را به کربن فعال تبدیل کرد که به عنوان یک جاذب بسیار قوی عمل می‌کند. این نوع جاذب در فیلترهای کربنی کاربرد فراوانی دارد و بدون استفاده از مواد جانبی مضر، فرآیند تصفیه را انجام داده و میزان فلزات را کاهش می‌دهد.

جذب توسط کیتوزان ها

کیتوزان‌ها در واقع بیوپلیمرهای طبیعی هستند که کاملاً غیرسمی بوده و به محیط زیست آسیب نمی‌زنند. این جاذب‌ها توانایی بالایی در حذف فلزات سنگین با غلظت‌های بالا ندارند و بیشتر برای آب و فاضلاب با مقادیر کم یون‌های فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرند. علاوه بر این، جاذب‌های مغناطیسی، فلزی آلی و جاذب‌های معدنی نیز در این زمینه نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند.

حذف فلزات سنگین از فاضلاب با استفاده از فرآیند ته‌نشینی شیمیایی

کاربرد مواد شیمیایی منعقدکننده در حذف فلزات از فاضلاب و آب در محیط‌های صنعتی بسیار رایج است. در این فرآیند، مواد شیمیایی به آب یا فاضلاب اضافه می‌شوند و با یون‌های فلزی نامحلول پیوند برقرار کرده و آنها را به صورت لایه‌های سنگین در کف حوضچه تصفیه جمع‌آوری می‌کنند. در این روش، لجن جمع‌شده در کف حوضچه‌ها باید به‌طور منظم تخلیه شود یا در فرآیندهای لجن فعال مورد استفاده قرار گیرد.

حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب به وسیله الکترولیز

الکترولیز یکی از روش‌های پرهزینه و در عین حال ساده برای حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب به شمار می‌رود. در این فرآیند، با انتخاب کاتد و آند و استفاده از جریان الکتریکی، جداسازی یون‌های فعال انجام می‌شود. یکی از ویژگی‌های بارز این روش، سهولت در راه‌اندازی آن است. به دلیل مصرف بالای انرژی، الکترولیز عمدتاً در محیط‌های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش امکان حذف انتخابی فلزات را نیز فراهم می‌کند.

حذف فلزات سنگین از آب با استفاده از روش فیلتراسیون غشایی

بدون شک، یکی از موثرترین روش‌ها برای حذف فلزات سنگین از آب، استفاده از فیلتراسیون غشایی است. در این روش، از غشاهایی با منافذ بسیار ریز بهره گرفته می‌شود که مانع از عبور یون‌های فلزی می‌گردند. به طور کلی، فیلتراسیون غشایی شامل مجموعه‌ای از تکنیک‌های اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس است.

در ابتدا، یون‌های فلزی به طور قابل توجهی از طریق اولترافیلتراسیون حذف می‌شوند. سپس، این آب به مراحل نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس منتقل می‌شود تا یون‌های نمکی نیز از آن جدا شده و در نهایت آب با کیفیت بالا از دستگاه خارج گردد.

حذف فلزات سنگین از طریق فتوکاتالیز

فتوکاتالیز یکی از روش‌های نوین برای حذف فلزات سنگین است که با استفاده از رابط‌های نیمه‌هادی الکترولیتی و نور خورشید انجام می‌شود. در این روش، اکسید تیتانیوم کاربرد فراوانی دارد و تأثیر قابل توجهی در حذف مواد آلی نیز دارد. با این حال، باید اشاره کرد که فاضلاب و آب برای تصفیه با این روش باید به مدت طولانی در حوضچه‌های نگهداری قرار گیرند که به آن زمان ماند بالا گفته می‌شود.

کدام روش‌ها برای حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب مؤثر هستند؟

تمامی روش‌های ذکر شده در حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب دارای کارآیی بالایی هستند و شما می‌توانید با توجه به نیاز و کاربرد هر یک، از آن‌ها برای این منظور استفاده کنید.

فلزات سنگین موجود در آب کدامند؟

فلزات سنگینی که ممکن است در آب و فاضلاب وجود داشته باشند شامل سرب، روی، مس، آرسنیک، کادمیوم، کروم، نیکل و جیوه هستند.