روش های حذف بور از آب

حذف بور از آب و محلول های آبی به دلیل تاثیر منفی آن بر رشد گیاهان و سلامتی انسان و حیوانات از اهمیت بالایی برخوردار است. به طوریکه در پژوهش های مختلف روش های متعددی برای این منظور ارائه شده است. بور در حالت طبیعی و نرمال برای بدن انسان و گیاهان و محیط زیست مفید است، اما خارج شدن مقدار آن از حد استاندارد می تواند چالش های زیادی را به همراه داشته باشد. به همین دلیل لازم است با روش های مختلف جذبی، غشایی و برخی شیوه های نوین مقدار آن را در حد استاندارد قرار داد. در این بخش از آموزش تصفیه آب بررسی خواهیم کرد که بور چیست و مقدار استاندارد بور در آب آشامیدنی چقدر است و چه روش هایی برای حذف آن از محلول های آبی وجود دارد. با گروه صنعتی هفت همراه باشید.

بور چیست؟

بور یا بورن یکی از مهم ترین عناصر در جدول تناوبی می باشد که در گروه 13 قرار گرفته و از آن می توان به عنوان میکرومغذی بسیار ارزشمند و طبیعی یاد کرد. از مهم ترین ترکیبات بور می توان به بوراکس و کرنیت و یوکلسیت اشاره کرد که حاصل ترکیب این عنصر با سدیم و منیزیم و کلسیم بوده و در طبیعت موجود هستند. در حالت کلی این ترکیبات را می توان به عنوان گند زدا و ضد عفونی کننده بسیار قوی نیز در نظر گرفت. علاوه براین، در صنعت تولید شیشه نیز ترکیبات بور کاربرد گسترده ای دارند.
به همین دلیل می توان گفت، در حالت طبیعی و نرمال بور برای گیاهان، صنعت و انسان و سایر موجودات مفید است، اما کاهش یا افزایش بیش از اندازه آن در نهایت می تواند اثر منفی ایجاد کند. از مهم ترین عواملی که منجر به افزایش مقدار بور در محلول های آبی میشود، فعالیت های صنعتی است. در بسیاری از کارخانجات پساب ها حاوی مقدار زیادی بور بوده و در صورت عدم تصفیه و حذف آن از آب وارد طبیعت و سفره های آب زیرزمینی میشوند.
همچنین لازم به ذکر است، در صورتیکه سنگ و نمک ها به دلیل تبخیر آب با سرعت زیاد دچار فرسایش شوند، غلظت بور را افزایش می دهند. به همین دلیل است که مقدار بور در آب های ساحل دریا بیشت از سایر نقاط است.

اثرات بور بر محیط زیست

همان طور که اشاره شد، بور یک میرومغذی بسیار ارزشمند است و می تواند به شدت بر رشد گیاهان و سلامتی بدن انسان و حیوانات اثر مثبت داشته باشد. از مهم ترین اثرات بورن بر محیط زیست می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• متوقف شدن رشد ریشه گیاهان و ضخیم شدن برگ ها در صورت کم بودن مقدار بور در آب
• زرد شدن برگ گیاهان در صورت افزایش بیش از اندازه مقدار بور در آب
• کاهش سرعت جوانه زنی و رشد آنها در صورت کم بودن مقدار بور
• افتادن میوه های کال و نارس از درختان به دلیل بالا بودن بور از حد استاندارد
• تاثیر منفی کمبود بور در مواد غذایی و آب بر جذب کلسیم و مس و نیتروژن در بدن
• عفونت معده، کلیه و مغز در صورت زیاد بودن مقدار بور در آب آشامیدنی
• اختلال در باروری و بارداری و افزایش احتمال تولد نوزاد با نقص جسمی در صورت مصرف آب اشامیدنی با مقدار بور بالا

استاندارد بور در آب آشامیدنی چقدر است؟

با توجه به تاثیرات منفی کم یا زیاد بودن بیش از اندازه مقدار بور بر طبیعت و انسان و حیوان، سازمان بهداشت جهانی مقدار استاندارد را برای آن تعیین نموده است. بر اساس استانداردهای ارائه شده توسط WHO، مقدار بور حداکثر باید 5 میلی گرم بر لیتر باشد. البته برای گیاهان استاندارد بور در آب بین 3 تا 4 میلی گرم در لیتر مجاز بوده و کمتر یا بیشتر از این مقدار منجر به آسیب آنها خواهد شد.

لازم به ذکر است که مقدار بور در حالت استاندارد باید 3 باشد، اما چون دست یافتن به آن سخت است تا 5 نیز مجاز در نظر گرفته شده است. در حال حاضر غلظت بور مجاز در آب در ژاپن، کره جنوبی، بریتانیا و کالیفرنیا 1 و کانادا و عربستان 5، استرالیا 2 و نیوزیلند 4.1 در نظر گرفته شده است.
با توجه به تاثیر منفی کمبود بور در بدن، هر انسان بالغ در روز باید 5.1 میلی گرم بر لیتر در طول روز بور جذب کند. بدن نوزاد 10 کیلوگرمی در طی ده روز حدود 9 میلی گرم بر لیتر به بور نیاز دارد.

حذف بور از آب با روش جذبی

با توجه به اینکه فعالیت های صنعتی در عصر حاضر به شدت مقدار بور را در آب اشامیدنی افزایش داده اند، به همین دلیل روش های متعددی برای حذف آن ارائه شده است. روش های جذبی از پرکاربردترین آنها به شمار می روند. روش حذف بور از آب آشامیدنی با شیوه های جذبی تنوع بالایی داشته و از مهم ترین آنها می توان به گزینه های زیر اشاره کرد:

حذف بور با رزین کیلیت کننده

یکی از روش های حذف بور از آب آشامیدنی، جذب آنها با رزین های کیلیت کننده است. این رزین ها قدرت بالایی در ایجاد پیوند با بور موجود در آب داشته و به همین دلیل آنها را به سمت خود جذب می کند.

حذف بور از محلول های آبی با کانی زئولیت

یکی از مهم ترین چالش ها در حذف بور از آب آشامیدنی این است که بور در محلول های آبی به صورت BOH3 با بار منفی است. به همین دلیل به سختی می توان آن را جدا کرد. کانی زئولیت از جمله انتخاب های ایده آل برای جذب بور و حذف آن از آب محسوب میشود. در ساختار این کانی اسکلت آلومینیوسیلیکاتی، آب زئولیتی و کاتیون های تبادلی وجود دارد و با توجه به غلظت محلول خارجی و بار یونی و تراکم بار قدرت جذب در آن تغییر می کند. در این روش به منظور افزایش قدرت جذب بور توسط زئولیت می توان PH را بیشتر کرد. هر چه PH بیشتر، قدرت جذب بور توسط زئولیت بالاتر است.

حذف بور از آب اشامیدنی با روش های غشایی

استفاده از فرآیندهای غشایی از دیگر روش های موثر برای حذف و کاهش مقدار بور در آب آشامیدنی محسوب میشود. در این روش ها آب از غشا عبور داده شده و بور از این طریق از آن جدا میشود. به منظور افزایش قدرت جداسازی بور از آب آشامیدنی با روش های غشایی، لازم است PH تا 11 افزایش پیدا کند.

حذف بور از آب با روش های هیبریدی

روش های ترکیبی یا هیبریدی از دیگر شیوه های کاربردی برای حذف و کاهش بور در آب آشامیدنی به شمار می رود. در حالت کلی روال جداسازی بور در روش های هیبریدی به این صورت است که ابتدا بور به کمک پلیمرها کمپلکس شده و در نهایت با عبور از غشا جداسازی انجام میشود.

حذف بور از آب با لخته سازی

استفاده از انعقاد و لخته سازی روش دیگری برای کاهش و جداسازی بور از آب می باشد که در دو مرحله انجام میشود. در مرحله نخست انعقاد انجام شده و در گام دوم جذب سطحی صورت میگیرد.برای انعقاد در این روش از پلی آلومینیوم کلراید استفاده شده و مقدار PH نیز تا 11 افزیش پیدا می کند. در گام بعد برای جذب سطحی از کربن فعال استفاده میشود.
حذف بور از آب با تکنولوژی Electrocoagulation، Donnan Dialysis ، Capacitive deionization method و همچنین استفاده از امواج رادیواکتیو از دیگر روش های نوین برای حذف بور از آب آشامیدنی به شمار می روند. اغلب این روش ها در سطح آزمایشگاهی ارائه شده و در حال حاضر در تصفیه خانه ها کاربرد ندارند.