حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب

صنایعی که از فلزات سنگین در فرآیندهای خود استفاده می کنند، بیش از هر زمان دیگری نگران فلزات سنگین سمی در فرآیندهای تصفیه فاضلاب و لجن خود و تأثیری که این فلزات سنگین بر محیط زیست و نتیجه آنها می گذارد، هستند. جداسازی یون فلزات سنگین از فاضلاب مخصوصاً فاضلاب صنایع و معادن در سال های اخیر بیش از پیش مورد بررسی قرار گرفته است. فلزات سنگین در آب و فاضلاب بسیاری از صنایع از جمله آبکاری فلزات، عملیات معدن، دباغی و کارخانه های چوب و نئوپان، کارخانه های تولید رنگ های صنعتی، کارخانجات نساجی، تصفیه و پالایش نفت و غیره وجود دارند. لذا حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب بسیار ضروری می باشد. در این مقاله، به بررسی روش های حذف فلزات سنگین از فاضلاب می پردازیم.

لزوم حذف فلزات سنگین چیست؟

فلزات فواید بی شماری برای زندگی روزمره دارند. با این حال، اگر از غلظت های معینی فراتر روند، می توانند منجر به آلودگی محیطی و اثرات مخربی بر موجودات زنده شوند. آب، مهم ترین عامل محیطی است که فلزات سنگین از طریق آن جابجا می شوند و به موجودات زنده آسیب می رسانند. علاوه بر این، فلزات سنگین دارای خاصیت انباشتگی زیستی هستند؛ زیرا زیست تخریب پذیر نیستند. بنابراین، آلودگی آب با فلزات سنگین یک نگرانی جهانی است و سازمان بهداشت جهانی (WHO) حداکثر سطح مجاز غلظت فلزات سنگین را در آب آشامیدنی تعیین کرد.

شیرین سازی آب چیست؟

شیرین کردن آب به طور کلی به فرآیندی اطلاق می شود که در آن طعم آب بهبود می یابد و آن را خوش طعم تر می کند. هرچند، به فرآیند حذف فلزات سنگین از آب خروجی صنایع، شیرین سازی آب صنعتی نیز گفته می شود. پروسه حذف فلزات سنگین علاوه بر آب و فاضلاب و پسماند های صنایع و کارخانجات، در مورد خاک نیز کاربرد دارد.  حذف فلزات سنگین از خاک نیز خود فرایندی جداگانه دارد که در این مقاله به آن نمی پردازیم.

---

همچنین بخوانید:

♣  تصفیه فاضلاب صنایع و کارخانجات

♣ تصفیه فاضلاب صنایع نساجی و کاغذسازی

---

سرب زدایی از فاضلاب صنعتی

یکی از بارزترین فلزات سنگین موجود در انواع فاضلاب های صنعتی، سرب است. بیشترین مقدار مجاز اعلام شده توسط EPA و WHO برای سرب در آب آشامیدنی به ترتیب 15 و 50 میکروگرم بر لیتر است. روش های مخلفی جهت سرب زدایی از آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد. ته نشینی شیمیایی، تبادل یونی، اسمز معکوس، فیلتر غشایی و جذب روش های از جمله روش های سرب زدایی می باشند. این روش ها در مورد حذف سایر فلزات هم مکانیسم یکسانی دارند. در ادامه به معرفی این روش ها می پردازیم.

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

فاضلاب صنایع شامل فلزات سنگین مانند مس، سرب، نیکل می باشد. در یکی از بررسی ها، غلظت های مختلف این فلزات بین 50 تا ppm 200، فشار 1 تا bar 4، دما بین 10 تا 40 درجه سانتیگراد، pH بین 2 تا 5/5 و نرخ جریان بین 10 تا 40 لیتر در ساعت درنظر گرفته می شود. طبق نتایج، بازدهی جداسازی نیکل، سرب و مس با این روش به ترتیب 98/5%، 97/5% و 96% می باشد.

فاکتورهای مختلفی مانند فشار فرآیند، غلظت یون سرب، pH و ترکیبات خوراک روی سرب زدایی بررسی شده است. محلول های  Pb(NO₃)₂، PbCl₂ و PbSO₄ در سیستم یک مرحله ای و  Pb(NO₃)₂، Zn(NO₃)₂ ، Cd(NO₃)₂، NaNO₃ و NH₄NO₃ در سیستم دو مرحله ای مورد استفاده قرار گرفته اند. در این روش تاثیر کاتیون های یک ظرفیتی و دو ظرفیتی شامل کادمیون، مس، زینک، سدیم و آمونیوم روی سرب زدایی مورد بررسی قرار می گیرد.

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.

---

همچنین بخوانید:

♣  تصفیه فاضلاب کشاورزی

♣ لزوم نیترات زدایی فاضلاب

---

کلام آخر:

حذف فلزات سنگین از منابع آب یا فاضلاب قبل از تخلیه مشکل مهمی است که باید برای به حداقل رساندن آلودگی، کاهش تداخل آنها با مصارف مفید و از بین بردن اثرات منفی آنها بر محیط زیست انجام شود. فلزات سنگین دارای ویژگی سرکش و پایدار، توانایی تجمع زیستی در محیط هستند، بنابراین حذف آنها از آب و فاضلاب یک نگرانی جهانی است. شرکت آرال شیمی با ارائه محصول اگوسیب، مشکل فلزات سنگین را در حوزه‌های مدیریت پساب و لجن حل می‌کند. این محصول منطبق با اصول محیط زیست عمل می‌کند و کارایی عملیاتی را به طور مقرون‌به‌صرفه بهبود می‌بخشد.

⇐ بروزرسانی شده در تیر 1403