بهترین روش‌های حذف فلزات سنگین از فاضلاب و پساب صنعتی

با افزایش نگرانی‌های زیست‌محیطی و تشدید قوانین مربوط به مدیریت پساب‌های صنعتی، حذف فلزات سنگین از فاضلاب به یکی از مهم‌ترین چالش‌های صنایع مختلف تبدیل شده است. وجود فلزات سنگین سمی در فاضلاب و لجن صنعتی می‌تواند آثار مخربی بر منابع آب، خاک، اکوسیستم‌ها و سلامت انسان داشته باشد. این آلاینده‌ها در پساب بسیاری از صنایع از جمله آبکاری فلزات، معدن‌کاری، دباغی، تولید چوب و نئوپان، رنگ‌سازی، نساجی، پالایش و تصفیه نفت و سایر واحدهای صنعتی یافت می‌شوند. ازاین‌رو، به‌کارگیری روش‌های مؤثر برای تصفیه فاضلاب و حذف فلزات سنگین، نقش مهمی در حفاظت از محیط زیست و رعایت استانداردهای زیست‌محیطی دارد. در این مقاله با مهم‌ترین روش‌های حذف فلزات سنگین از فاضلاب آشنا خواهیم شد.

چرا حذف فلزات سنگین از فاضلاب ضروری است؟

فلزات نقش مهمی در توسعه صنایع و زندگی روزمره ایفا می‌کنند، اما افزایش غلظت آن‌ها در محیط زیست می‌تواند پیامدهای جبران‌ناپذیری برای انسان و سایر موجودات زنده به همراه داشته باشد. فلزات سنگین از طریق منابع آبی به‌راحتی در محیط منتشر شده و وارد زنجیره غذایی می‌شوند؛ ازاین‌رو آب یکی از مهم‌ترین مسیرهای انتقال این آلاینده‌ها به شمار می‌رود.

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های فلزات سنگین، قابلیت تجمع زیستی است. این عناصر به‌دلیل تجزیه‌ناپذیر بودن، در بافت موجودات زنده انباشته شده و به مرور زمان باعث بروز مشکلات زیست‌محیطی و بیماری‌های مختلف می‌شوند. به همین دلیل، آلودگی آب به فلزات سنگین به یک چالش جهانی تبدیل شده است و سازمان بهداشت جهانی برای حفظ سلامت انسان، حدود مجاز غلظت این عناصر را در آب آشامیدنی تعیین کرده است.

شیرین سازی آب چیست؟

شیرین‌سازی آب به مجموعه فرآیندهایی گفته می‌شود که با هدف بهبود کیفیت آب و حذف آلاینده‌های محلول، به‌ویژه نمک‌ها، مواد معدنی اضافی و برخی فلزات سنگین انجام می‌گیرد. این فرآیند معمولا برای تبدیل آب شور یا آب با کیفیت نامناسب به آبی قابل استفاده در مصارف شرب، کشاورزی و صنعتی به کار می‌رود.

در صنایع مختلف، بخشی از عملیات تصفیه آب و فاضلاب شامل حذف فلزات سنگین و سایر آلاینده‌های خطرناک از پساب‌های صنعتی است. این فرآیند نقش مهمی در کاهش آلودگی محیط زیست، حفاظت از منابع آبی و رعایت استانداردهای زیست‌محیطی ایفا می‌کند. فلزات سنگینی مانند سرب، کادمیوم، کروم، نیکل و جیوه از مهم‌ترین آلاینده‌هایی هستند که باید از آب و فاضلاب صنعتی حذف شوند.

همچنین بخوانید:

♣  تصفیه فاضلاب صنایع و کارخانجات

♣ تصفیه فاضلاب صنایع نساجی و کاغذسازی

سرب زدایی از فاضلاب صنعتی

سرب‌زدایی از فاضلاب صنعتی به فرآیند حذف یون‌های سرب از پساب‌های تولیدشده در واحدهای صنعتی گفته می‌شود. سرب یکی از خطرناک‌ترین فلزات سنگین است که حتی در غلظت‌های بسیار کم نیز می‌تواند آثار جدی بر سلامت انسان و محیط زیست داشته باشد.

این فلز سمی معمولا در پساب صنایعی مانند باتری‌سازی، آبکاری فلزات، رنگ‌سازی، صنایع معدنی و تولید آلیاژها یافت می‌شود. ورود سرب به منابع آبی می‌تواند منجر به آلودگی شدید آب آشامیدنی، تجمع زیستی در بدن موجودات زنده و بروز بیماری‌های عصبی، کلیوی و خونی شود.

به همین دلیل، حذف سرب از فاضلاب صنعتی یکی از مهم‌ترین مراحل در تصفیه پساب به شمار می‌رود و با استفاده از روش‌های مختلفی مانند جذب سطحی، تبادل یونی، رسوب‌گذاری شیمیایی و فیلتراسیون غشایی انجام می‌شود.

روش های حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب

بطور کلی روش های متعددی برای حذف فلزات سنگین از پساب صنعتی و آب موجود است. پیشتر، روش های حذف سولفید هیدروژن از آب ترش را بیان کردیم. در اینجا، به معرفی 6 روش از رایج ترین روش های حذف فلزات سنگین از فاضلاب های صنعتی و پسماند کارخانجات می پردازیم.

1-حذف فلزات سنگین از فاضلاب به روش اسمز معکوس:

جداسازی فلزات سنگین محلول در آب و فاضلاب با غلظت پایین مشکلی است که از روش های مختلف حل می شود. حذف فلزات سنگین متعددی از قبیل نیکل، مس، زینک و سرب در مطالعات تجربی زیادی مورد بررسی قرار گرفته است.

حذف فلزات سنگین در فرآیند اسمز معکوس (Reverse Osmosis) براساس اعمال فشار خارجی انجام می شود. یک طرف غشا حل شونده و طرف دیگر حلال خالص وجود دارد. حلال از سمتی که محلول با غلظت بالا وجود دارد به بخش حل شونده با غلظت کم منتقل می شود. این عملکرد، برعکس فرآیند معمول اسمز معکوس است. غشاهای اسمز معکوس معمولا فیلم نازکی از پلی آمید می باشد.

2-حذف فلزات سنگین از پساب های صنعتی به روش فیلتراسیون غشایی ممبران

حذف فلزات سنگین از پساب‌های صنعتی به روش فیلتراسیون غشایی (ممبران) یکی از فناوری‌های پیشرفته تصفیه آب است که با استفاده از غشاهای نیمه‌تراوا، یون‌ها و ذرات فلزات سنگین را از جریان فاضلاب جدا کرده و آبی با کیفیت بالا تولید می‌کند.

این روش به دلیل دقت بالا، راندمان مناسب و توانایی حذف طیف وسیعی از آلاینده‌ها، در صنایع مختلف مانند آبکاری فلزات، پتروشیمی و معادن کاربرد گسترده‌ای دارد. از مهم‌ترین مزایای فیلتراسیون ممبران می‌توان به کاهش آلودگی محیط زیست، بهبود کیفیت آب خروجی و امکان بازیافت آب در چرخه تولید اشاره کرد.

3-حذف فلزات سنگین از آب و پساب از طریق جذب:

روش جذب (Adsorption) یکی از موثرترین روش های جداسازی می باشد. در این روش معمولا از کربن فعال، زئولیت، بیومس، پلیمرها و کامپوزیت های پلیمری استفاده می شود. کربن فعال یکی از موثرترین جاذب ها می باشد. ظرفیت و توانایی این ماده در جذب غلظت های پایین سرب و سایر فلزات سنگین، بالا است. دو روش فیزیکی و شیمیایی وجود دارد. روش فیزیکی نسبت به روش شیمیایی دمای بالاتری نیاز دارد. مواد خام در روش شیمیایی در یک مرحله از طریق تجزیه حرارتی به اسید، باز یا نمک تبدیل می شوند.

پودر پلی پیرول و کامپوزیت پایه پلی پیرول از مواد مختلفی مانند نانولوله های کربنی، چیتوسان و بنتونیت تشکیل شده است. این ماده اخیرا جهت جداسازی سرب و سایر فلزات سنگین از فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد.

 4-حذف فلزات سنگین از پساب های صنعتی به روش تبادل یونی:

تبادل یونی، توانایی جامدات در انتقال یون های کاتیونی یا آنیونی با مواد اطراف می باشد. یکی از روش های سرب زدایی، تبادل یونی می باشد. در این روش معمولا محیط هایی که برای تبادل یونی در نظر گرفته می شوند، رزین های تبادل یونی ارگانیک هستند. نقطه ضعف این روش این است که نمی تواند محلول فلز غلیظ را کنترل کند زیرا مایع در مواد فاضلاب به راحتی رسوب می کند. بعلاوه تبادل یونی غیر انتخابی است و به pH محلول بسیار حساس است.

5-شیرین سازی آب صنعتی به روش انعقاد الکتریکی:

انعقاد الکتریکی، روش الکتروشیمیایی است که از جریان الکتریکی جهت حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب استفاده می شود. این روش جهت جداسازی جامدات معلق، فلزات محلول نیز مورد استفاده قرار می گیرد. آلودگی های موجود در فاضلاب توسط بارهای الکتریکی در محلول نگهداری می شوند. وقتی این یون ها و سایر ذرات باردار با یون های بار الکتریکی مخالف تهیه شده توسط سیستم الکترو انعقادی خنثی شوند، بی ثبات شده و به صورت پایدار رسوب می کنند.

6-حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب به روش ته نشینی شیمیایی:

ته نشینی شیمیایی رایج ترین روش برای سرب زدایی و حذف فلزات سنگین از فاضلاب صنعتی تا سطح قسمت در میلیون (ppm) در آب است. از آنجا که نمک های یون سرب در آب نامحلول هستند، هنگام افزودن مقدار مناسب، رسوب ایجاد می شود. این فرآیند مقرون به صرفه است و کارایی آن تحت تأثیر pH کم و وجود نمک های دیگر (یون ها) است. این فرآیند نیاز به افزودن سایر مواد شیمیایی دارد که در نهایت منجر به تولید لجن می شود که دفع آن هزینه زیادی دارد.

در زیر، شش روش به شکل خلاصه بیان شده است:

همچنین بخوانید:

♣  تصفیه فاضلاب کشاورزی

♣ لزوم نیترات زدایی فاضلاب

کلام آخر:

حذف فلزات سنگین از منابع آب و فاضلاب پیش از تخلیه، یکی از چالش‌های اساسی در مدیریت پساب‌های صنعتی به شمار می‌رود. انجام این فرآیند برای کاهش آلودگی محیط زیست، جلوگیری از اختلال در کاربردهای مفید آب و همچنین حذف اثرات مخرب این آلاینده‌ها بر اکوسیستم ضروری است. در این زمینه، صنایع مختلف از جمله صنایع آرال شیمیایی با ارائه راهکارهای نوین تصفیه، به بهبود کیفیت پساب کمک می‌کنند. محصول اگوسیب از صنایع آرال شیمی با هدف مدیریت مؤثر فلزات سنگین در پساب و لجن طراحی شده است. این محصول با رویکردی سازگار با محیط زیست، علاوه بر افزایش راندمان تصفیه، باعث کاهش هزینه‌های عملیاتی نیز می‌شود.

⇐ بروزرسانی شده در خرداد 1405