حذف مس از آب و پساب ها یکی از اقدامات بسیار مهم برای جلوگیری از ورود فلزات سنگین به بدن و مانعت از شیوع بیماری ها برای انسان و سایر حیوانات و آبزیان می باشد. این فلزات که در اغلب مواقع از پساب و فاضلاب حاصل از کارخانجات صنعتی وجود دارند، به مرور وارد سفره های آب زیرزمینی شده و در نهایت به تهدید بزرگ برای سلامتی بدن تبدیل خواهند شد. به همین دلیل روش های متعددی برای از بین بردن مس cu و سایر فلزات سنگین در آب و پساب ها ارائه شده و در محیط های مختلف مورد استفاده قرار میگیرند. در این بخش از آموزش تصفیه آب گروه صنعتی هفت، رایج ترین و کاربردی ترین راه برای کاهش و حذف فلزات سنگین از قبیل مس از آب آشامیدنی و پساب و فاضلاب های صنعتی را بررسی خواهیم کرد.
دلایل اهمیت حذف مس از آب و پساب
با رشد و توسعه تکنولوژی، به همان اندازه که آسایش در زندگی بیشتر و انجام کارها آسان تر شد، شاهد تاثیر منفی آن بر سلامت انسان و طبیعت هستیم. به طوریکه در کارخانجات صنعتی حجم بالایی از فلزات سنگین مضر از جمله مس وارد آب و پساب ها میشود. علاوه براین، آتلیه های عکاسی و صنایع چاپ، هوا فضا، صنایع تولید چرم، صنایع آبکاری فلزات، تولید آفت کش ها و مواد شیمیایی نیز مقدار زیادی مس را تولید و وارد طبیعت می کنند. مس cu موجود در طبیعت در حالت های گوناگونی قرار دارد و ورود آنها به بدن اگر بیش از اندازه استاندارد باشد مضرات زیادی را به همراه دارد که مهم ترین آنها عبارتند از:
- ورود مس به خون منجر به فراهم شدن شرایط ایده آل برای رشد سلول های سرطانی میشود
- افزایش بیش از اندازه مس در بدن منجر به بروز بیماری های قلبی می گردد
- مسمومیت، حالت تهوع و استفراغ، ضعف، سرگیجه، بیماری های کبدی و معده درد
البته مقدار استاندارد مس برای سلامتی مفید بوده و منجر به جلوگیری از کم خونی، تیروئید شده و از پوسیدگی دندان نیز جلوگیری می کند. به همین دلیل با روش های حذف مس از آب و پساب ها در فرآیند تصفیه آب تلاش میشود تا مقدار آن در سطح استاندارد قرار گیرد. به عبات دیگر، در این روش ها هدف حذف صد در صدی مس نمی باشد، چون کمبود آن نیز می تواند باعث بیماری های مختلف شود.
1- حذف مس از آب با اسمز معکوس
یکی از رایج ترین و کاربردی ترین روش ها برای اینکه مقدار زیادی از یون های مس موجود در آب و پساب ها حذف شوند، استفاده از دستگاه آب شیرین کن صنعتی یا اسمز معکوس می باشد. این روش که به شیرین سازی آب صنعتی نیز معروف می باشد، با کمک غشاهای نیمه تراوا عمل می کند. اسمز معکوس کاملا عکس رفتار طبیعت و کلیه انسان عمل می کند و تلاش میشود تا آب حاوی فلزات سنگین به سمت آب شیرین بدون فلزات انتقال پیدا کند.
در حالت کلی در این روش غشای نیمه تراوا در مرکز دستگاه قرار گرفته و آب حاوی مس و سایر یون های فلزی وارد آن شده و با فشار پمپ از غشا عبور داده میشوند. یون های موجود در آب از قبیل مس امکان عبور از غشای نیمه تراوا را نخواهند داشت. در نتیجه آب و پساب خروجی از دستگاه مقدار بسیار کم و ناچیز مس خواهد داشت.
2- حذف مس از پساب ها با جذب
از دیگر شیوه های از بین بردن مس پساب ها و فاضلاب، استفاده از تبادل یون می باشد. در این روش بیشتر از کربن فعال استفاده میشود و کارایی آن نیز در سطح قابل قبولی است. با عبور آب حاوی یون های فلز مس از روی کربن فعال، مس به سطح کربن جذب شده و تصفیه انجام خواهد شد.
3- حذف مس با اولترافیلتراسیون
استفاده از غشا برای جلوگیری از عبور مس و سایر فلزات بیشترین کاربرد را در تصفیه آب دارد و از نمونه های رایج آن می توان به اولترافیلتراسیون اشاره کرد. در این روش نیز غشاها مورد استفاده قرار گرفته و از عبور مس از آن جلوگیری میشود. لازم به ذکر است، غشاهی مورد استفاده در این روش منافذ بزرگی داشته و به همین دلیل کارایی آن کمتر از اسمز معکوس است. در حالت استاندارد اگر این روش به درستی انجام شود، حذف مس تا 90 درصد انجام خواهد شد.
4- حذف مس با تبادل یون
استفاده از رزین تبادل یونی در صنعت و تصفیه فاضلاب و آب بسیار زیاد بوده و گزینه ای بسیار کاربردی برای کاهش فلزات موجود در آب می باشد. رزین قدرت بالایی در تبادل یون داشته و به همین دلیل یون های مس را جذب خود می کند. البته اجرای این روش در تصفیه خانه های بزرگ بسیار هزینه بر است، چون رزین خیلی زود کارایی خود را از دست داده و نیاز به تعویض یا احیا دارد.
5- ته نشینی شیمیایی
از دیگر شیوه های موثر برای از بین بردن مس پساب ها می توان به ته نشینی آنها با استفاده از مواد شیمیایی اشاره کرد. در این روش از رسوب دهنده های شیمیایی استفاده شده و در کف مخزن تصفیه به مرور ته نشین خواهند شد.
6- انعقاد الکتریکی
انعقاد الکتریکی از روش های بسیار موثر در حذف یون های فلزات سنگین موجود در آب و پساب ها می باشد. البته این روش گران بوده و اجرای آن در محیط های بزرگ سخت و زمان بر است. به همین دلیل بیشتر در سطح آزمایشگاهی کاربرد دارد. با انتخاب آند و کاتد مناسب و جریان الکتریکی جداسازی مس انجام شده و آب و پساب های بدون فلزات از مخزن خارج خواهند شد. در واقع در این روش غشاهای آندی و کاتدی استفاده میشوند و فلزات با بارهای مثبت و منفی جذب آنها شده و حذف میشوند.
7- حذف مس از آب و پساب با ریز جلبک
بسیاری از روش های شیمیایی که برای کاهش مس آب مورد استفاده قرار میگیرند، در نهایت ترکیبات مضری را ممکن است ایجاد کنند. علاوه براین، اجرای این روش ها هزینه بر بوده و نیاز به تجهیزات پیشرفته دارد. به همین دلیل می توان از تصفیه بیولوژیکی برای فاضلاب و آب و پساب ها استفاده نمود. به عنوان مثال استفاده از ریزجلبک ها شرایطی را فراهم می کند تا زیست توده به مرور مس را مورد استفاده قرار داده و تجزیه کند. از جمله میکروارگانیسم های موثر در این زمینه می توان به سیانو باکتری ها اشاره کرد.
برای اجرای این روش ابتدا توده زیستی باید به اندازه کافی توسعه پیدا کند. سپس آب حاوی مس cu وارد مخزن حاوی این زیست توده شده و با گذشته زمان میکروارگانیسم ها فرآیند تجزیه را انجام می دهند.
نتیجه گیری
در حالت کلی هر یک از روش های بالا دارای مزایا و معایبی می باشند. به همین دلیل لازم است بر اساس شرایط محیط، مقدار PH آب و دما، بودجه در دسترس و دبی آب ورودی به مخزن روش مناسب انتخاب شود. در برخی از محیط های صنعتی، روش های ترکیبی نیز استفاده شده و منجر به کاهش مس آب و پساب با درصد بالا خواهد شد.
