آزمایش پساب

آزمایش نمونه برای اندازه‌گیری RNA SARS-CoV-2 در فاضلاب شامل آماده‌سازی نمونه، غلظت نمونه، استخراج RNA و روش‌های اندازه‌گیری RNA است. روش‌هایی که در هر مرحله انتخاب می‌شوند باید برای استفاده با فاضلاب که از نظر شیمیایی و بیولوژیکی مخلوطی پیچیده و متغیر است، تنظیم شوند. ارزیابی عملکرد این روش های پردازش نمونه فاضلاب با استفاده از کنترل های آزمایشگاهی مناسب. پروتکل‌های ایمنی زیستی مناسب برای پردازش نمونه‌های فاضلابی که ممکن است حاوی SARS-CoV-2 باشند، باید دنبال شوند.

آماده سازی نمونه آزمایش پساب:

ذخیره سازی و تهیه صحیح نمونه های فاضلاب به اطمینان از دقیق بودن انداز گیری های فاضلاب RNA SARS-CoV-2 کمک می کند.

ذخیره سازی:

نمونه ها را بلافاصله پس از جمع آوری در دمای 4 درجه سانتیگراد در یخچال نگهداری کنید و در صورت امکان آنها را ظرف 24 ساعت پردازش کنید تا تخریب RNA SARS-CoV-2 کاهش یابد و کاربرد نظارت افزایش یابد. اگر نتوانید نمونه‌ها را ظرف 24 ساعت پس از جمع‌آوری پردازش کنید، باید یک کنترل بازیابی ماتریس را قبل از یخچال در دمای 4 درجه سانتی‌گراد یا منجمد کردن آن در -20 درجه سانتی‌گراد یا -70 درجه سانتی‌گراد در داخل نمونه قرار دهید.

همگن سازی:

هر دو نمونه پساب مایع و لجن اولیه باید قبل از حذف بخش هایی از فاضلاب جمع آوری برای پردازش پایین دست، به خوبی مخلوط شوند. با معکوس کردن نمونه ها چندین بار (برای نمونه های مایع) یا با اختلاط مکانیکی مخلوط کنید. نمونه‌های همگن می‌توانند شامل روش‌هایی برای شکستن جامدات فاضلاب و جداسازی ذرات ویروس مانند فراصوت شوند.

شفاف سازی نمونه:

شفاف سازی نمونه های فاضلاب مایع با حذف مواد جامد بزرگ می تواند به مراحل بعدی غلظت مبتنی بر فیلتراسیون کمک کند اگر نمونه ها برای غلظت نمونه استفاده شوند. با این حال، حذف جامدات RNA SARS-CoV-2 چسبید به آن جامدات را نیز حذف می کند. می توانید نمونه ها را با استفاده از فیلترهایی با اندازه منافذ بزرگ (5 میکرومتر یا بزرگتر) یا سانتریفیوژ شفاف کنید.

تماس با ما:

تماس باما

روش های تصفیه بیولوژیکی پساب

درروش های تصفیه بیولوژیکی پساب به طور طبیعی در اثر فعالیت میکروارگانیسمها، مواد آلی به دی اکسیدکربن، کربن، آب و بخش کمی از آنها نیز به ترکیبات معدنی پایدار تجزیه می شوند.

این روش به دو صورت هوازی و بی هوازی انجام می شود.

تصفیه هوازی پساب

این تصفیه در حضور اکسیژن انجام می شود:

1) سیستم پخش ارگانیسمها در پساب و سپس تصفیه آنها نمونه ای از روش لجن فعال شده است. سایر روشها عبارتند از: روش حوضچه اکسایش از نوع هوادهی و روش حوضچة اکسایش بیولوژیکی.

2) سیستم تثبیت ارگانیسمها در ماده : این سیستم حاوی پوسته نازکی از میکروارگانیسمهاست که به ماده جامد چسبیده اند و با برخورد آنها به پساب، عمل تصفیه آب صورت می گیرد.

این روش پوسته نازک حیاتی نامیده می شود که در آن روشهایی نظیر صافی قطره ای، دیسک چرخان، هوادهی تماسی، آبیاری زمین و صافی شنی متناوب بکار برده می شود.

مواد آلی پساب توسط میکروارگانیسمهای هوازی می توانند به روش زیر تجزیه شوند:

انواع حالت میکروارگانیسمها درروش های تصفیه بیولوژیکی پساب

1) به فرم مواد معلق پاشیده شده به شکل لخته در آب

2) به صورت مواد ته نشین شده بر روی مواد جامد شناور موجود درآب .

معمولاً در روش تصفیه، مورد اول روش لجن فعال شده و مورد دوم روش پوسته حیاتی نامیده می شود.

تصفیه بی هوازی پساب

درتصفیه بی هوازی، فرآیند تصفیه در مکانهای عاری از اکسیژن صورت می گیرد و تفاوت چندانی با نوع هوازی ندارد.

نمونه بارز تصفیه بی هوازی شامل دوروش گرم وسرد است. علاوه براین سیستم مذکور برای تصفیه شیرابه مواد زائد حجیم مؤثر است.

روش کار بدین ترتیب است که در مرحلة اول ، مقدار ماده آلی در این سیستم کاهش یابد و سپس عمل تصفیه با دستگاه تصفیه بی هوازی انجام شود. علاوه بر این، از سیستم مذکور به طور گسترد های بعنوان روش تصفیة لجن اضافی تولید شده در فرآیند لجن فعال، استفاده می گردد. روش تصفیه بیولوژیکی منحصراً در تصفیه فاضلاب شهری به کار می رود.

روش تصفیه بی هوازی بدون ذخیره هوا انجام می شود. دراین روش تجزیه مواد آلی به شکل زیر انجام می گیرد :

‏ CH‏ و 4 ‏CO‏ و 2 ‏NH‏ و 3 ‏H2O‏ و ‏H2S ‏→ ‏ (اسیدچرب)اسید آلی → ماده آلی

روش های تصفیه بیولوژیکی پساب، ثابت نگهداشتن شرایط زیست محیطی که سبب توسعه حداکثر توانایی میکروارگانیسمها میشود ضروری است. اساسی ترین شرایط زیست محیطی در این روش عبارتند از: دما و فضای نامناسب و PH.

انواع مختلفی از میکروارگانیسمها در تصفیه پساب شرکت می کنند. آن گروه از میکروارگانیسمها که نقش اصلی در تصفیه پساب دارند عبارتند از : باکتری، پروتوزوآ، جلبک و غیره .

 

 

 

بارگیری آلودگی و سرعت دفع آن توسط ارگانیسمها

اگرچه روش های تصفیه بیولوژیکی پساب متفاوت هستند اما یک اصل عمومی(که رابطه بین مقدارارگانیسم و مقدارماده آلاینده جدا شده است) درتمام آنها برقراراست.

به عبارتی در هر روش های تصفیه بیولوژیکی پساب برای به دست آوردن نرخ ثابت جداسازی، مقدارارگانیسمها و مقدار بار آلودگی همیشه باید در حد تعادل خاصی حفظ شود. این تصفیه در حضور اکسیژن انجام می شود.

اصلاح لجن تصفیه بیولوژیکی پساب

پس از تصفیه پساب دراثراستفاده از روشهای اصلاح بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی، لجنهای آلی و غیرآلی برجای خواهند ماند.

معمولاً برای دفع لجن، آن را از طریق آبگیری خشک می کنند. لذا ابتدا روشهای آبگیری لجن و سپس روشهای دفع آن مورد بررسی قرار خواهد گرفت. لازم به ذکر است که لجن باقیمانده در تصفیه خانه ها حاوی مقادیری از ترکیبهای سمِی و خطرناک می باشد.

1- روش آبگیری از لجن

انتخاب روش آبگیری از لجن به خصوصیاتی نظیر حضور مواد آلی، مواد معدنی، دانه بندی و غیره بستگی دارد . به طور خلاصه روشهای آبگیری از لجن شامل موارد ذیل می گردد :

1-1- روش آبگیری طبیعی

دراین روش، لجن به وسیلة تابش نور خورشید و یا هوا خشک می شود. بدین منظور لجن خیس بر روی بستری از ماسه ریز به قطر 20 الهی 30 سانتیمتر قرار داده میشود. این روش نه تنها به زمین زیاد نیاز دارد بلکه به شدت، تابع تغییرات آب و هوایی می باشد.

1-2- روش الک

ازماده منعقدکننده برای افزایش اندازه لجن استفاده می شود ودرنتیجه جداسازی ذرات جامد از مایع به توسط الک، میسرمی شود.

1-3- روش آبگیری مویین

دراین روش از اسفنج و دیگر جاذبهای آب برای کاهش حجم آب لجن استفاده می شود.

1-4- روش سانتریفوژ

در این روش با استفاده از نیروی سانتریفوژ، آب از لجن جدا می گردد.

1-5- صاف کردن درخلاء

صاف کردن تحت فشار کم با استفاده از پمپ خلاء صورت می پذیرد.

1-6- صاف کردن فشاری

لجن به وسیله کمپرسور، تحت فشار قرار می گیرد تا آب آن خارج گردد.

2- دفع لجنهای آلی

معمولاً سه روش زیر برای دفع لجنهای آلی مورد استفاده قرار می گیرد :

1 – روش سوزاندن

2 – روش تخمیر متان

3 – کمپوست کردن

دفع لجن های غیرآلی

لجنهای غیرآلی بسیار خطرناک هستند، اما روش دفع نهایی برای آنها ارائه نشده است. این نوع لجنها، پس از تثبیت مواد آلاینده دفع می شوند. شاید بهترین روش دفع لجنهای غیرآلی، استفاده مجدد از آنها در صنایع باشد.

جدول مقایسه عملکرد انواع روشهای آبگیری از لجن پس از تصفیه بیولوژیکی پساب

‏- جمع آوری و دفع لجن فاضلاب

در جهان امروز مسئله آلودگی محیط ، به ویژه منابع آب ، مشکلات بسیاری را در محیط زیست ایجاد کرده است جمعیت مناطق شهری به سرعت رو به افزایش است و به همین ترتیب صنایع نیز گسترش زیادی پیدا کرده اند.

دو، یعنی افزایش جمعیت و توسعه صنایع از نظر تنوع و تعداد از یکدیگر جداناشدنی هستند و هر دو سبب تولید مقادیر بسیار زیاد مواد پس مانده و مازاد به صورت مایع و یا جامد می شوند .

ورود این مواد به منابع آب مانند رودخانه ها، دریاچه ها، آبهای زیر زمینی، آلودگی آنها را موجب می گردند.

 

اثرات ورود فاضلابهای صنعتی به منابع آب عبارت اند از:

کاهش اکسیژن محلول در آب DO

ورود مقادیرزیاد مواد آلی قابل فساد به منابع آب توسط پسابهای صنعتی، سبب مصرف سریع اکسیژن محلول آب می گردد.

در حقیقت ، عمل تجزیه مواد آلی در آب ، که در نتیجه تغذیه باکتریهای هوازی برروی این مواد انجام می شود ، نیاز به مقداری اکسیژن دارد که در نتیجه اکسیژن موجود در آب ، که به صورت محلول می باشد به مصرف این کار می رسد و مقدار اکسیژن آزاد آب رو به کاهش می گذارد.

بروز چنین حالتی در منابع آب ، اثرات سوء بسیاری را با خود به همراه می آورد که از آن جمله می توان به نابود شدن موجودات آبزی و ایجاد بوی نامطبوع اشاره کرد .

برخی از صنایع که فاضلاب آنها محتوی مقدار زیادی مواد آلی بوده و سبب اکسیژن زدایی سریع آب می شوند عبارت اند از : صنایع تولید مواد غذایی (مانند کمپوت سازی، کنسروسازی، شیر و فراورده های آن ) کاغذ و مقوا سازی، نساجی، دباغی، تصفیه شکر و نشاسته سازی .

در بعضی فاضلابهای صنعتی افزون بر مواد آلی فساد پذیر ، که به طور زیست شناختی تجزیه شده و سبب مصرف اکسیژن آزاد آب می گردند ، برخی مواد نیز وجود دارند که به محض وارد شدن فاضلاب به منابع آب ، مستقیماً بااکسیژن محلول ترکیب شده و کم شدن غلظت اکسیژن آزاد را سبب می گردند.

فاضلاب های صنایع کاغذ و مقواسازی ، دباغی و چرمسازی ، فولاد سازی و پتروشیمی از آن جمله اند.

ته نشینی مواد جامد

در فاضلاب برخی از صنایع، مواد جامد معلق پس از ورود فاضلاب به منابع آب به سرعت در بستر این منابع ته نشین شده و پس ازمدتی سبب پرشدن آن می شود .

صنایعی که فاضلاب آنها چنین ویژگی را دارد عبارت اند از : معادن، ذوب فلزات، فولاد سازی، کاغذ و مقواسازی، شست و شوی ماسه و برخی صنایع تولید مواد شیمیایی که در آنها مواد شیمیایی از مقدار زیادی خاک و سنگ استخراج می شوند.

سمّیت

به کار بردن مواد گوناگون شیمیایی در صنایع موجب شده است که آبها در محیط زیست از طریق فاضلابهای صنعتی به این مواد شیمیایی آلوده گردند . این نوع آلودگیها در حقیقت چه از نظر تعیین و تشخیص نوع و غلظت آلوده کننده ها در آب و چه از نظر برطرف کردن و کنترل آلودگی در آب پیچیده ترین و مشکل ترین نوع آلودگی آب هستند.

ورود فاضلاب صنایع فلزی به آب سبب بالا رفتن غلظت انواع فلزات ( که بسیاری از آنها سمی هستند ) در آب می شود.
فاضلاب برخی صنایع تهیه مواد شیمیایی معدنی ممکن است دربردارنده موارد سمی مانند ترکیبات سیانور ، آرسنیک و غیره باشد که در صورت ورود این فاضلابها به آب ، غلظت هر یک از مواد سمی رو به افزایش میرود و حتی می تواند آب را مسموم سازد .
فاضلاب صنایع مواد شیمیایی آلی ، که شامل صنایع پتروشیمی می باشد ، حاوی مقادیر زیادی مواد آلی، است که اغلب آنها زیان آور می باشند .

از جمله این مواد آلی ، که سبب آلودگی منابع آب می شوند ، می توان هیدورکربنهای کلره و تعداد زیادی مواد شیمیایی که تحت عنوان آفت کشها برای مبارزه با آفات و نباتات و علفهای هرز بکار می روند را مثال زد.
مزه و بو

مواد زایدی که پس از ورود به آب ایجاد مزه و بوی نامطبوع می کنند از نظر آشامیدن ، پرورش ماهی و سایر موجودات دریایی غذایی و حتی استفاده از آب به منظور های تفریحی و ورزشی بسیار دارای اهمیت هستند، زیرا مزه و بوی نامطبوع این مواد در آب ، آن را برای آشامیدن نامناسب ساخته و سبب ایجاد مزه و بوی نامطلوب در گوشت آبزیان خوراکی می شود و کیفیت آب را برای مقاصد تفریحی پایین می آورد.

فاضلابهایی که سبب مزه و بوی نامطبوع در آب می شوند عبارت اند از :

فاضلاب صنایع کاغذ و مقواسازی
نساجی
استخراج و تصفیه نفت
پتروشیمی
دباغی و به طور کلی صنایع شیمیایی.

روغن و گریس

ریخت و پاش و نفوذ گریس و انواع روغنها هنگام کاربرد آنها در مصارف گوناگون شخصی ، صنعتی و تجاری و ورود آنها به منابع آب یکی از مزاحم ترین نوع آلودگی آبها می باشد.

به ویژه نشت مواد نفتی از نفتکش ها به علل گوناگون یکی از مشکلاتی است که همواره پیش می آید.

 نشت مواد نفتی به آب سبب وارد شدن خساراتی بسیار از جمله از بین رفتن آبزیان و پرندگان می گردد.

دفع پساب یا فاضلاب صنعتی

فاضلابهای صنعتی به نوبه خود نقشی بزرگ در آلودگی آبها در طبیعت ایفا می کنند .

در بسیاری نقاط ، فاضلابهای صنعتی را وارد شبکه فاضلاب شهری می کنند تا با فاضلابهای سطحی وخانگی مخلوط و یک جا تصفیه گردند.

گاهی نیز فاضلابهای صنعتی را در چاه و یا آبهای سطحی تخلیه می کنند که در هر حال می بایست قبلاً پالایش شوند.

برای دفع مناسب فاضلاب صنعتی ، نخست باید مقدار فاضلاب روزانه که وارد آب پذیرنده می شود و نیز عناصر موجود در آن را تعیین کرد، سپس بهترین شیویه آلودگی زدایی را برگزید .

با تصفیه فاضلاب و جداکردن موادب صنعتی ، نه تنها مخاطرات بهداشتی فاضلاب کاهش می یابد ، بلکه گاهی عناصر بازیافتی  آلود کنند ارزش اقتصادی دارند. از آب حاصله نیز می توان برای آبیاری زمینهای کشاورزی بهره جست.

جهت سفارش پکیج های تصفیه پساب باما تماس بگیرید.

جهت سفارش انواع تجهیزات تصفیه پساب از صفحه فروشگاه بازدید کنید.

 

ازن چیست و کاربرد ازن درتصفیه آب و پساب

ازن (O۳) مولکول سه اتمی اکسیژن است که به عنوان قوی ترین اکسنده و ضدعفونی کننده در جهان شناخته شده است.

به دلیل ساختار ناپایداری که دارد، پس از انجام ضدعفونی و گذشت مدت زمان کوتاه به اکسیژن تبدیل می شود لذا باقیمانده ای برجای نمی گذارد.

پاین خصوصیت خارق العاده ازن موجب استفاده گسترده آن شده و ازن را در گروه ضدعفونی کننده های ارگانیک و کاربرد ازن درتصفیه آب و پساب قرار داده است.

گاز ازن به فرمول O۳ گازی با اکسندگی بسیار بالاست ازن معمولا ناپایدار بوده و در بسیاری از واکنش ها مانند کلر عمل می کند خاصیت اکسیدکنندگی این گاز باعث می شود تا کاربردهای صنعتی زیادی داشته باشد.

یک ضدعفونی کننده بسیارانعطاف پذیراست وبسته به موارد استفاده کاربردهای بسیاری در تصفیه آب وپساب وتصفیه هوا و…دارد.

ازن برخلاف ضدعفونی کننده های معمول مانند کلر،فرمالین و مواد شیمیایی دیگر هیچگونه مواد شیمیایی مضر بر جای نمی گذارد.

گازی است سنگین تر از هوا که در غلظت های پایین بی رنگ است.

در غلظت های بالا آبی روشن است.

در دمای معمولی به صورت گاز است.

نقطه جوش ازن آن ۱۱۲- و نقطه ذوب آن ۲۵۱- درجه سانتی گراد.

چگالی ازن آن ۱/۵ برابر اکسیژن در شرایط استاندارد می باشد.

کاربرد ازن

امروزه به دلیل افزایش کیفی کنترل شاخص های آلودگی آب و هوا و افزایش سطح استاندارد آب و غذا و عدم توانایی کلر در حذف کامل آلودگی های میکروبی تولید میشود.

ترکیبات سرطان زا و اثرات زیست محیطی ناشی از کلر استفاده از مواد دوستدار محیط زیست بیشتر مورد توجه قرارگرفته است.

ازن یک ضدعفونی کننده بسیار انعطاف پذیر است .

و کاربردهای بسیاری در ضدعفونی آب و هوا، غذا و محیط دارد یکی از ویژگی های مفید ازن برخلاف ضدعفونی کننده های معمول مانند کلر، فرمالین و مواد شیمیایی دیگر از هم پاشی سریع آن به علت نیمه عمر کم است 

بنابراین در محیط باقی نمی ماند و مصرف محصولات پس از مصرف خطری ندارد.

ازن به صورت گاز یا مایع درفرآوری میوه ها، سبزیجات، برای غیرفعال سازی میکروارگانیسم ها وعامل فساد و در نتیجه افزایش طول عمر آن استفاده می شود.

یکی ازمسائل تصفیه خانه های آب، ضدعفونی کننده ها می باشد که معمولاً به علت ترکیبات ثانویه ای که ایجاد می کنند آلودگی مضاعفی در آب ایجاد کرده و مشکلات جدیدی را برای مصرف کننده بوجود می آورد.

برای حل این مشکل نگهداری دوز کم برای ضد عفونی کننده ها امری لازم و ضروری و اجتناب ناپذیر است.

از طرف دیگر آلودگی رو به افزایش آب های خام در ورودی تصفیه خانه ها و چگونگی مهار این آلودگی ها دوز بیشتر ضدعفونی کننده ها را می طلبد و معضل افزایش تزریق گندزداها، ترکیبات ثانویه را در بر خواهد داشت که خطر این ترکیبات از خطر اغلب آلاینده های موجود در آب های خام بیشتر و خطرناک تر می باشد.

امروزه چگونگی مبارزه با این آلاینده ها در عین جلوگیری از تشکیل این ترکیبات ثانویه نامطلوب در آب های تصفیه شده یکی از اهداف تصفیه پیشرفته محسوب می شود.

 

قدرت گند زدائی و ضدعفونی بالای ازن (ozone)

خصوصیات میکروب کشی ازن بیانگر پتانسیل بالای اکسیداسیون آن می باشد.

تحقیقات نشان می دهد که گند زدائی ازن حاصل اثرمستقیم آن برباکتری ها وتجزیه دیواره سلولی آنها می باشد.

که از این نظر با مکانیسم عمل کلر در فرایند ضدعفونی متفاوت است.

با توجه به قدرت بالای گند زدائی ازن در مقایسه با کلر ( ۲۵ برابر ) و سایر گندزداها ، زمان کمتری جهت تکمیل فرایند گند زدائی نیاز می باشد.

بررسی ها بیانگرتوانائی بیشتر ازن درازبین بردن ویروس ها و باکتری ها در مقایسه با کلر می باشد.

ازن به عنوان یک اکسید کننده قوی درتصفیه آب و پساب

ازن مصارف زیادی در تصفیه آب آشامیدنی از قبیل کنترل طعم و بو کنترل رنگ و حذف آهن و منگنز علاوه بر گند زدائی دارد. قدرت این اکسید کننده در شفاف سازی منابع آب با کیفیت پائین مانند آب های بازیافتی مهم می باشد.

ازن مواد معدنی زائد را به طور کامل اکسید نموده و موجب ته نشینی و حذف آنها می گردد.

اهمیت عمده ازن در قابلیت شکستن ترکیبات آلی همراه با آهن و منگنز می باشد.

در برطرف نمودن ترکیبات آلی مولد رنگ، قوی و موثر نشان می دهد.

 به عنوان یک عامل جلا دهنده خوب برای فاضلاب و حذف کننده رنگ در آب شرب کاربردهای فراوانی دارد. ازن همچنین قادر است ترکیبات فنولیک و دیگر ترکیبات مولد طعم را در آب شرب از بین ببرد.

تحقیقات نشان داده است که ازن می تواند آفت کش های مالاتیون و پاراتیون را که ترکیباتی سرطان زا و خطرناک هستند به اسید فسفریک ( بی خطر) تبدیل نماید.

اخیراً درخصوص استفاده از ازن جهت کنترل و حذف کدورت ومواد آلی درمقررات EPA رهنمود هایی ارائه شده است.

ازن میتواند عواملی چون منگنز، آهن، سولفید هیدروژن، آمونیاک، سیانید، نیتریت، تانن ها ، آلاینده های ارگانیک ، هیدروکربن های آروماتیک، بنزن، تولوئن، گزیلن، بقایای سوخت های دیزلی در آب، هیدروکربن های آلیفاتیک، سولفیدها، سولفیت ها، ترکیبات نیتروژنه، استون، دی اکسین ها، بوهای متصاعد شده از سیستم های تصفیه فاضلاب، فنل، بقایای مواد شوینده و آلاینده های هوا را اکسید و به ترکیبات کم ضرر و یا بی ضرر تبدیل می کند.

محصولات جانبی حاصل از گند زدائی با ازن درتصفیه آب و پساب

در غیاب یون برمید در آب، محصولات جانبی حاصل از ازن زنی شامل اسیدهایی با وزن ملکولی کم هالوژن ها آلدهیدها، کتون ها و الکل ها می باشند که این ترکیبات اغلب توسط میکرو ارگانیسم های موجود در آب قابل تجزیه بیولوژیکی می باشند و معمولاً برای مصرف کنندگان بی خطر هستند.

پیش ازن زنی باعث تغییر شکل مواد آلی موجود در آب خام می گردد ازن، مواد آلی دارای زنجیره طولانی و با تعداد ملکول زیاد را به مواد غیر قابل تجزیه بیولوژیکی و نیز برخی ترکیبات کوچکتر قابل تجزیه تبدیل می نماید.

این امر بطور همزمان موجب افزایش اکسیژن محلول آب می گردد و شرایط برای رشد باکتری ها ی هوازی مهیا می شود.

در صورت استفاده از فیلترهای کربن فعال گرانولی ( GAC ) در بخش فیلتراسیون، مواد آلی بر روی منافذ و سطح کربن فعال گرانولی جذب می شوند و لذا فیلتر به عنوان منبع تغذیه و رشد باکتری ها ایفای نقش می نماید.

در این صورت آبی که از چنین فیلترهایی عبورمی نماید مواد آلی را در سطح فیلتر باقی گذاشته و از رشد باکتری ها درآب پس از فیلتر جلوگیری بعمل می آورد.

کاربردهای ازن درتصفیه آب و پساب

ازن در تصفیه پساب

در15 تا 20 سال اخیر با توجه به افزایش جمعیت و تقاضای بیشتر برای منابع آب وهمچنین نیاز به تصفیه و بازیابی آبهای موجود؛ مسئله پساب ها از اهمیت خاصی برخوردار شده است .

گندزدایی بعنوان مهمترین مرحله از مکانیسم غیر فعال سازی یا انهدام میکروب های بیماری زا ( پاتوژن ها ) محسوب می شود که به منظور جلوگیری از انتشار بیماری های ناشی از آلودگی آب ها در محیط زیست و ساکنین حریم رودخانه ها به کار می رود .

فاضلاب بایستی قبل از گندزدایی تصفیه شود تا اینکه عمل گندزدایی بطور مؤثر انجام پذیر باشد.

مکانیسم گندزدایی ازن درتصفیه آب و پساب

توانایی نفوذ و نابودسازی عوامل عفونی تحت شرایط نرمال .
برای افراد و نیز محیط مضر نباشد .
سالم و ایمن باشد و نیز جا به جا کردن، حمل و نقل و انبار کردن آن راحت باشد .
ماده گندزدا بایستی پس از گند زدایی باقی مانده سمی - (مانند مواد سرطان زا ) - نداشته باشد.
از لحاظ هزینه های عملی و نگهداری مقرون به صرفه باشد .

نکات مهم ازن درتصفیه آب و پساب

ـ ازن یک ماده ضد عفونی کننده آب و پساب مؤثروبه مراتب بهتراز کلر، دی اکسید کلر، کلروآمین ها و رادیکال های هیدروکسیل می ‌باشد.

ـ مقاومت نسبی میکروارگانیسم ها درمقابل ازن به طور تقریبی بدین ترتیب است :

باکتری ها، ویروس ها، تخم ها و کیست های انگلی .

ـ ترکیبات موجود در فاضلاب در اثر ازناسیون اکسید می شوند.

اکسیداسیون یون ها و گونه های: ,H2S/S2 , ClO2 , CN- , NO2 , Mn2+ , Fe2+ وAsIII ، سریع است.

ولی سرعت اکسیداسیون Br-, NH4 + / NH3, HOCl/OCl- ، کلرو آمین ها، برموآمین ها، H2O2 کم تا متوسط است و سرعت اکسیداسیون یون Cl- تقریباً صفر است.

یعنی این یون تمایل چندانی به اکسیداسیون در اثر ازن ندارد.

ـ تمامی فاضلاب ها حاوی ذرات معلق و کیست های انگلی هستند که سبب بیماری زایی می شوند.

اندازه این ذرات معلق در حدود µm 12~ 3 است.

ـ میکرو آلوده کننده‌های آلی در پساب در کنار مواد آلی طبیعی (NOM ) یافت می شوند، اما غلظت آنها خیلی کمتر (در حدود µg/L 0.1 تا µg/L 100 ) می باشد، که توسط ازن و رادیکال های ْOH به طور نسبی از بین می روند.

ـ تقریباً انواع فاضلاب اعم از صنعتی و خانگی را می توان توسط ازناسیون تصفیه نمود.

شرایط عملیاتی مورد استفاده در ازناسیون، به نوع صنعت و نوع فاضلاب بستگی دارد .

ـ براساس این جمع بندی، پیدا شدن انواع جدید میکروارگانیسم در پساب مانند تخم و کیست های انگلی، آشکار شدن انواع بیشتری از مواد آلوده کننده در آن را به دنبال دارد.

همچنین افزایش سطح کیفی مورد نیاز برای فاضلاب و پساب، نظرطراحان به سمت فرآیند ازناسیون جلب کرده است.

برج خنک کننده و ازن
Using Ozone In Cooling Tower

آب برج های خنک کننده و چیلرها نیاز به تصفیه و درمان وسیعی دارد. در طی تصفیه این آب، بایستی سه فاکتور مهم به طور هم زمان کنترل گردد:

خوردگی لوله ها و واحدهای تبادل گرمایی(heat exchanger ).
رسوب های جدار داخلی لوله ها و ضریب تبادل حرارتی.
رشد مواد میکروبیولوژیکی (باکتری، جلبک و خزه ها).

• pH پایین می تواند ضریب تبادل حرارتی را زیاد کند اما میزان خوردگی مواد افزایش می یابد.

تکنیک های تصفیه مرسوم، استفاده از مواد شیمیایی مثل کلر و هیپوکلریت می باشد که خوردگی بیولوژیکی را کاهش می دهد اما به علت داشتن پایداری و قدرت اکسندگی زیاد در آب باعث خوردگی شیمیایی می شوند.

صورت های اصلی رسوب در برج های خنک کننده، یون های کلسیم و منیزیم می باشند که این رسوبات باعث ایجاد لایه ای ضخیم روی سطوح heat exchanger می شود.

کاهش انتقال حرارت باعث عمل تبخیر آب و افزایش غلظت نمک ها در آب برج های خنک کننده می شود؛ در این حالت به اشباع رسیدن نمک ها تسریع می شود و رسوب گذاری افزایش می یابد.

• در آب برج های خنک کننده از تجمع میکروارگانیسم ها، biofilm ایجاد می گردد.

در نتیجه غلظت مواد آلی و معدنی در آب زیاد می شود و خوردگی را تسریع می کند.

ازن به عنوان یک ضد عفونی کننده باعث گسستن biofilm می شود. این کار رسوب گذاری را افزایش می دهد.

درنتیجه آب با مواد جامد محلول بالا می تواند بارها سیرکوله شود که میزان تخلیه آب برجهای خنک کن را کاهش می دهد.

همواره ازن می بایست با غلظت کمی درآب برج خنک کن موجود باشد تا ازتشکیل مجدد میکروارگانیسم ها جلوگیری کند.

خوردگی ازن

میزان خوردگی با کنترل کیفیت آب کاهش می یابد. کنترل کیفیت با تنظیم PH و متناسب بودن غلظت جامدهای محلول فراهم می شود.

آزمایشات نشان می دهند درحضورغلظت کمی از ازن با از بین بردن میکروارگانیسم ها و تشکیل یک فیلم نازک محافظ بر روی سطح فلزات، خوردگی تا50% کاهش می یابد.

به صورت تجربی حدود gr/m3) 1/0) ازن برای سیرکوله کردن آب در برج های خنک کننده مورد نیاز است.

ازن باقی مانده ای که با مواد آلی واکنش نمیدهد به اکسیژن تجزیه ودرنتیجه ازن هیچ پسماندی باقی نمی گذارد.

با استفاده از ازن، آب حدود 5 بار بیشتر می تواند مورد استفاده قرار گیرد یعنی برای هر 1000 لیتر آب، بیشتر از 200 لیتر فاضلاب نخواهیم داشت. با تکرار این کار آب می تواند 20 بار بیشتر مورد استفاده قرار گیرد یعنی برای هر 1000 لیتر آب، بیشتر از 50 لیتر فاضلاب نخواهیم داشت؛ فقط تبخیر و جریان های نشتی می تواند نیاز به آب تازه را ایجاب کند.

تصفیه آب برج های خنک کننده با استفاده از ازن

دارای مزایای بسیاری می باشد که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

کاهش میکروب ها و باکتری ها در زیر سطح cfu/ml 1000.
حذف کامل باکتری ها در هوای مجاور برج های خنک کننده هوای ناشی از Drift Air
حذف کامل باکتری رسوب های مربوط به ذرات معلق در لوله Condenser .
افزایش تعداد سیرکولاسیون.
حذف کامل مواد شیمیایی مصرفی.
افزایش ضریب انتقال حرارت در لوله های کاندنسر در نتیجه کاهش تشکیل رسوب.
کاهش مصرف انرژی توسط کمپرسورها بین 5 تا 18درصد.
کاهش فوق العاده میزان زیر آب (Blow Down ).

نتیجه گیری

موارد استفاده از ازن درتصفیه آب و پساب مختلف صنعتی و شهری رو به گسترش است.

ازناسیون توانسته است در موارد زیادی مانند ضدعفونی کردن و اکسیداسیون ترکیبات آلی جایگزین فرآیندهای تصفیه متعارف شود.

این فرآیند در موارد مختلف دیگری همانند حذف ذرات معلق نیز کارایی روش های قدیمی تصفیه را افزایش داده است.

فرآیندهای صورت گرفته توسط بخش R&D بصورت متمرکز بر روی فاضلاب کارخانجات صنایع غذایی و پساب حاصل از شستشوی خطوط مربوطه بوده است که در این راستا نتایج حاکی از کاهش بارمیکروبی و زدایش بو از پساب حاصله به دست آمده است علاوه بر این این مجموعه اقدامات موثری در جهت جایگزین نمودن روش های قدیمی با این تکنولوژی نوین نموده است و به نتایج مطلوبی رسیده است.

جهت سفارش سیستم های تصفیه وضدعفونی آب و پساب با ازن باما تماس بگیرید.

جهت سفارش و خرید ازن ژنراتوریا کیت سنجش ازن از صفحه فروشگاه بازدید کنید .

 

 

 

حذف فلزات سنگین از پساب

برای حذف فلزات سنگین از پساب می توان از فرآیندهای جذب به طور گسترده استفاده کرد. پرکاربردترین جاذب کربن فعال است که بهترین نتایج را می دهد اما هزینه بالا استفاده از آن را محدود می کند. هزینه تولید و بازسازی بالایی دارد. از آنجایی که جهان امروز با کمبود منابع آب شیرین مواجه است، جستجوی جایگزین هایی که بار منابع موجود را کاهش می دهد، اجتناب ناپذیر است.

همچنین، فلزات سنگین حتی در غلظت های کمی سمی هستند، بنابراین یک روش ایمن برای حذف آنها از نظر زیست محیطی نیاز به جاذب های کم هزینه را ایجاب می کند. جذب سطحی یک تکنیک مقرون به صرفه است و به دلیل حداقل مزیت دفع زباله، شناخته شده است. این فصل بر روی فرآیند جذب و انواع جاذب های موجود امروزی تمرکز دارد. همچنین شامل جاذب‌های کم‌هزینه از زباله‌های کشاورزی تا زباله‌های صنعتی است که شرایط واکنش جذب را توضیح می‌دهد. مقرون به صرفه بودن، کاربرد فنی و در دسترس بودن آسان مواد خام با تأثیر منفی کم بر سیستم، پیشرو در انتخاب جاذب ها هستند.

1. توضیحات

فلزات سنگین عناصر سمی با وزن مخصوص بیشتر از 5 گرم بر سانتی متر مکعب هستند، به عنوان مثال. روی، آهن، مس، کروم، جیوه، سرب، نیکل، کو و غیره.

منابع طبیعی اصلی فلزات سنگین شامل فرآیندهای آتشفشانی، هوازدگی سنگ ها و فرسایش خاک است.

در حالی که منابع انسانی شامل فرآوری مواد معدنی، احتراق سوخت و فعالیت‌های صنعتی مانند استخراج معدن، فرآوری فلزات، کودهای شیمیایی و تولید رنگ و غیره است.

موجودات زنده منجر به اثرات زیست محیطی می شوند. فلزات سنگین توسط گیاهان جذب می‌شوند که از طریق زنجیره‌های غذایی در حیوانات و انسان‌ها بزرگ‌نمایی می‌شوند و به دلیل سرطان‌زایی‌شان اثرات منفی جدی بر سلامتی ایجاد می‌کنند .

جدول 1 حداکثر سطح آلاینده (MCL) در آب آشامیدنی ارائه شده توسط USEPA  همراه با اثرات مضر آنها را نشان می دهد.

[caption id="attachment_4158" align="alignnone" width="712"] حذف فلزات سنگین از پساب[/caption]

 جدول 1

 

اثرات مضر فلزات سنگین

فلزات سنگین تمایل زیادی به تشکیل کمپلکس دارند، واکنش پذیری بالایی دارند و فعالیت بیوشیمیایی بیشتری دارند که باعث می شود در محیط بسیار پایدار باشند. آنها از طریق محیط آبی منتقل می شوند و می توانند در منابع آب و خاک متمرکز شوند. این باعث می شود که آنها برای انواع شکل های زندگی و محیط زیست بسیار خطرناک باشند. از این رو، حذف این فلزات سمی از فاضلاب قبل از تخلیه برای جلوگیری از عواقب زیانبار بیشتر ضروری است.

برای حذف فلزات سنگین از پساب از روش های مرسوم مانند فیلتراسیون غشایی، رسوب شیمیایی، تبادل یونی و غیره برای حذف فلزات سنگین از فاضلاب استفاده می شود. با این حال، این روش ها از معایبی مانند راندمان پایین، نیاز به انرژی بالا، رسوب مواد سمی، ناکارآمدی هزینه و غیره رنج می برند.

برای گذر از این معایب، فرآیندهایی مانند جذب مورد بررسی قرار می گیرند، زیرا به میزان زیادی بر فراهمی زیستی و انتقال فلزات سمی تأثیر می گذارد. این روش کم هزینه و کارآمد برای پاکسازی فلزات سنگین از فاضلاب است. فرآیند جذب اغلب در بسیاری از موارد برگشت پذیر است، بنابراین جاذب را می توان دوباره بازسازی کرد و مزیت دیگری به این فرآیند اضافه کرد. عوامل زیادی مانند دما، pH، غلظت اولیه، زمان تماس و سرعت چرخش بر کارایی جاذب ها تأثیر می گذارد.

1.1 مروری بر فرآیند جذب

جذب یک پدیده سطحی است که در آن محلولی حاوی ماده جاذب بر روی سطح یک جاذب جذب می شود. پدیده جذب می تواند دو نوع باشد. یکی فیزیو جذب است که در آن ماده جاذب به دلیل نیروهای واندروالس به جاذب متصل می شود و دیگری جذب شیمیایی است که به دلیل واکنش های شیمیایی بین جاذب و جاذب اتفاق می افتد. فیزیوجذب برگشت پذیر، ضعیف و معمولا گرماگیر است، در حالی که جذب شیمیایی برگشت ناپذیر، انتخابی و گرمازا است .

1.2 ایزوترم جذب و مدل ها

ایزوترم های جذب، نمایش هایی هستند که مقدار املاح جذب شده روی سطح جاذب را در واحد وزن به عنوان تابعی از غلظت تعادل در دمای ثابت تخمین می زنند. ایزوترم های لانگمویر و فروندلیچ که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند، فرآیند جذب را توصیف می کنند. برخی مدل‌های دیگر نیز استفاده می‌شوند مانند Redlich و Peterson ، Radke و Prausnitz ، Sips، Toth [33] و Koble و Corrigan .

1.3 انواع جاذب ها

جاذب‌ها معمولاً بر اساس منشأ آنها یعنی طبیعی و مصنوعی طبقه‌بندی می‌شوند. جاذب های طبیعی شامل خاک رس، مواد معدنی، زغال سنگ، سنگ معدن و زئولیت می باشد. در حالی که جاذب های مصنوعی از ضایعات صنعتی، ضایعات کشاورزی، لجن زباله و غیره تهیه می شوند.

[caption id="attachment_4166" align="alignnone" width="550"] حذف فلزات سنگین از پساب[/caption]

2. حذف فلزات سنگین از پساب با جذب سطحی

جذب سطحی در مقایسه با سایر فن آوری های تصفیه فاضلاب برای حذف فلزات سنگین، یک روش کارآمد و مقرون به صرفه فرض می شود. مزیت اصلی این روش تولید پساب با کیفیت بالا است. فرآیند جذب نسبت به سایر فرآیندها برتری دارد زیرا یک روش اقتصادی برای اصلاح فلزات سنگین است.

در بیشتر موارد، جاذب را می توان دوباره بازسازی کرد و می توان از آن بیشتر استفاده کرد . استفاده از جذب آسان است و هیچ گونه آلاینده سمی تولید نمی کند، از این رو یک تکنیک دوستدار محیط زیست است.

معیارهای برجسته انتخاب جاذب ها عبارتند از:

• مقرون به صرفه بودن،
• سطح و تخلخل بالا،
• توزیع گروه های عاملی و قطبیت آنها
•  جاذب های معمولی و تجاری شامل کربن فعال، زئولیت ها، گرافن ها و فولرن ها  و نانولوله های کربنی می باشند

کربن‌ها و مشتقات آن‌ها به دلیل کارایی جذب بالا، پرکاربردترین جاذب‌ها هستند. توانایی استثنایی آن‌ها از ویژگی‌های ساختاری آن‌ها ناشی می‌شود که به آن‌ها سطح وسیعی را با تغییرات شیمیایی آسان می‌دهد که آنها را برای طیف گسترده‌ای از آلاینده‌ها به طور جهانی قابل قبول می‌کند.

کربن های فعال از چند نقص رنج می برند که استفاده از آنها را بسیار محدود می کند. ساخت آنها گران است. دفع کربن فعال مصرف شده دشوار است و بازسازی آنها دشوار و مقرون به صرفه نیست. بنابراین، تحقیقات گسترده ای در زمینه جاذب های کم هزینه انجام شد. جاذب های غیر متعارف ارزان هستند، به وفور در دسترس هستند و به دلیل ساختار متنوع خود که یون های آلاینده را به هم متصل می کنند، ظرفیت کمپلکس کنندگی بالایی دارند. آنها از زباله های کشاورزی تا لجن زباله های صنعتی و دوغاب مصرف شده را شامل می شوند.

2.1 جاذب کربن فعال برای حذف فلزات سنگین از پساب

کربن فعال (AC) به دلیل کارایی بالا، تخلخل و مساحت سطح بالا، یکی از پرکاربردترین جاذب ها می باشد. این به طور تجاری از کربن سازی مانند زغال سنگ و چوب ساخته می شود، بنابراین گران است و استفاده از آن محدود است. آنها عمدتاً از طریق پیرولیز مواد کربنی در دمای کمتر از 1000 درجه سانتیگراد تولید می شوند.

تهیه کربن فعال شامل دو مرحله است، یکی کربن کردن مواد خام در دمای کمتر از 800 درجه سانتیگراد در اتمسفر بی اثر، دوم فعال سازی محصول تولید شده در دمای بین 950 تا 1000 درجه سانتیگراد. از این رو، بیشتر مواد کربن دار را می توان به عنوان ماده خام برای تولید کربن فعال استفاده کرد، اگرچه ویژگی های محصول نهایی به مواد خام مورد استفاده و شرایط فعال بستگی دارد.

کربن جزء اصلی جاذب کربن فعال است، عناصر دیگری مانند هیدروژن، اکسیژن گوگرد و نیتروژن نیز وجود دارد. آنها به دو صورت پودری و دانه ای تولید می شوند. نوع پودری دارای منافذ بزرگ و سطح داخلی کوچکتر است. در حالی که دانه دانه دارای سطح داخلی بزرگ و منافذ کوچک است. ظرفیت جذب کربن فعال با تخلخل و سطح بالای آن به همراه ساختار شیمیایی آن تعیین می شود. از این رو، سایر مواد خام کم هزینه مانند ضایعات کشاورزی برای افزایش اثربخشی کربن فعال مورد توجه قرار می گیرند.

 

2.2 زئولیت ها

آنها سیلیکات آلومینیومی با ساختار کریستالی هستند که به طور طبیعی وجود دارند یا به صورت صنعتی تولید می شوند. آنها یکی از بهترین جاذب ها برای حذف فلزات سنگین هستند زیرا از مواد معدنی آلومینوسیلیکات هیدراته تشکیل شده اند که از آلومینا و سیلیس به هم پیوسته تشکیل شده اند. آنها دارای ظرفیت تبادل یونی قابل توجه، خواص آب دوست و سطح ویژه بالایی هستند که جاذب های بسیار خوبی برای اصلاح فلزات سنگین می کند .

زئولیتها همچنین می توانند اصلاح شوند که ظرفیت جذب بهتری در مقایسه با آنهایی که اصلاح نشده به دست می آورند. زئولیت NaX یکی از پرکاربردترین زئولیت های نانو اندازه برای حذف فلزات سنگین از فاضلاب است. راد و همکاران نانوزئولیت NaX و سپس نانوالیاف نانوکامپوزیت پلیمر پلی وینیل استات/NaX برای بررسی حذف Cd2+ تهیه شد. حداکثر ظرفیت جذب 838.7mg/g در pH 5.0 گزارش شد.

2.3 مواد معدنی رسی

بنتونیت، یک کانی رسی دارای بالاترین ظرفیت تبادل کاتیونی است، قابل بازیافت و حدود 20 برابر ارزان تر از کربن فعال است. کانی های رسی در مقایسه با زئولیت ها ظرفیت حذف کمتری از فلزات سنگین دارند. اما آنها هنوز به دلیل مزایایی که دارند مانند خواص فیزیکی، شیمیایی و سطحی درخشان استفاده می شوند. جیانگ و همکاران حذف Ni2+، Pb2+، Cu2+ و Cd2+ از فاضلاب با استفاده از خاک رس کائولینیتی مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص شد که غلظت Pb2+ از 00/160 به 00/8 میلی گرم در لیتر کاهش یافته است.

2.4 مواد نانوساختار

در دهه گذشته، نانولوله‌های کربنی، فولرن‌ها و گرافن  جایگاه مهمی را در حوزه جذب فلزات سنگین از پساب‌ها اشغال کرده‌اند. آنها دارای خواص مکانیکی و شیمیایی استثنایی، استحکام، ظرفیت تبادل، هدایت الکتریکی و پایداری حرارتی هستند. مساحت سطح بالا همراه با برهمکنش های بین مولکولی متعدد به آنها برتری نسبت به جاذب های دیگر در اصلاح فلزات سنگین می دهد.

2.4.1 نانولوله های کربنی، فولرن ها و گرافن

نانو لوله های کربنی

Iijima نانولوله های کربنی (CNTs) را در سال 1991 کشف کرد. آنها به شکل استوانه ای کربنی دراز با ورقه های گرافیت شش ضلعی پیوسته وجود دارند. آنها دو نوع هستند: CNT تک جداره که دارای یک ورق گرافیتی هستند و CNT های چند جداره که دارای صفحات متعدد هستند. آنها پتانسیل بسیار خوبی را برای فلزات سنگین از فاضلاب برای مس ، سرب،  کروم ، نیکل  و کادمیوم  به تصویر کشیده اند.

CNT

CNT ها به دلیل مزایایی مانند خواص مکانیکی و سطحی خواص الکتریکی و نیمه هادی، جاذب های عالی هستند. آنها همچنین سطح ویژه بالایی (150-1500 متر مربع بر گرم) را فراهم می کنند و وجود مزوپورها کارایی جذب آنها را افزایش می دهد. وجود گروه‌های عاملی مختلف حاوی عناصری مانند اکسیژن، نیتروژن و گوگرد به طور مستقیم و غیرمستقیم بر مکانیسم‌های جذبی که جذب فلزات سنگین را افزایش می‌دهند، تأثیر می‌گذارد.

CNT های اکسید شده همچنین ظرفیت جذب بسیار بالایی را برای حذف Cr6+، Pb2+ و Cd2+ از فاضلاب به تصویر می کشند.

توانایی CNT ها برای تغییر آسان آنها را به جاذب های انتخابی با شایستگی افزایش کارایی جذب تبدیل می کند. آنها به دلیل ویژگی های مکانیکی و سطحی قابل توجه، خواص مکانیکی و مغناطیسی و پایداری بالا، به عنوان جاذب های عالی در زمینه تصفیه فاضلاب معرفی می شوند. اما استفاده از آن به دلیل انباشته شدن محل های فعال توسط ماده جذب محدود شده است. از این رو، فعال سازی نانولوله های کربنی مزیت افزایش مکان های دارای گروه های عاملی را ارائه می دهد که به نوبه خود کارایی جذب آنها را برای حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب افزایش می دهد.

فولرن

کشف فولرن ها در سال 1985 منجر به پیشرفت دیگری در علم جذب شد. آنها یک ساختار قفس بسته حاوی حلقه های کربنی پنج ضلعی و شش ضلعی با فرمول C20+m دارند که m یک عدد صحیح است. راندمان جذب آنها را نیز می توان به مورفولوژی سطح و وجود مزوپورها نسبت داد که میل ترکیبی یونی و سطح ویژه بالاتری را برای اصلاح یون های فلزات سنگین از آب و فاضلاب می دهد. الکسیوا و همکاران مطالعه ای با استفاده از فولرن ها برای حذف Cu2+ انجام داد و مکانیسم را از طریق مدل لانگمویر توضیح داد. حداکثر راندمان جذب 14.6 میلی مول بر گرم بود.

فولرن کروی حاوی 60 اتم کربن بیشتر مورد بررسی قرار گرفته است. ویژگی های قابل توجه آن شامل گروه های عاملی هیدروکسیل و اپوکسی روی سطح، نسبت سطح به حجم زیاد، آب گریزی، میل ترکیبی الکترون بالا و ظرفیت تجمع کم است که آن را برای حذف فلزات سنگین مفید می کند. اما استفاده از آنها اغلب به دلیل قیمت بالا محدود می شود. بنابراین، تحقیقات در مورد ترکیب سایر جاذب های معمولی با فولرن ها انجام شده است. مشخص شد که فولرن‌ها ساختار متخلخل جاذب را افزایش می‌دهند که منجر به افزایش راندمان حذف فلزات سنگین می‌شود. مشخص شد که ظرفیت جذب AC ها 1.5-2.5 برابر پس از ورود فولرن ها به ساختار آنها افزایش یافته است.

گرافن

گرافن در سال 2004 وارد صحنه شد و یک شبکه دو بعدی شش ضلعی از اتم های کربن است. همچنین دارای خواص ساختاری، شیمیایی و مکانیکی است که به استفاده از آن در تصفیه فاضلاب کمک می کند. دارای مساحت سطح بالا، گروه های عاملی فعال و مکان هایی بر روی سطح آن است که ظرفیت جذب آن را افزایش می دهد. گرافن همچنین می تواند با اکسیداسیون فعال شود تا گروه های عاملی را افزایش دهد که ظرفیت جذب برای حذف فلزات سنگین را افزایش می دهد.

2.5 جاذب کم هزینه جهت حذف فلزات سنگین از پساب

اگرچه AC ها پرمصرف ترین جاذب ها هستند، اما استفاده از آنها به دلیل هزینه بالا و بازسازی کم آنها محدود است. همین امر در مورد جاذب های توسعه یافته دیگر مانند نانولوله های کربنی، فولرن ها و نانوکامپوزیت ها نیز صادق است. برای تسریع و موثر ساختن فرآیند تصفیه فاضلاب، جستجوی جاذب هایی که مقرون به صرفه باشند و همچنین دارای راندمان جذب بالا باشند، حیاتی است. بنابراین، نیاز به جاذب های کم هزینه متوجه شد. جاذب های کم هزینه شامل آن دسته از مواد غیر متعارفی هستند که به راحتی در دسترس هستند و عمدتاً پسماندهای کشاورزی و صنعتی مقرون به صرفه هستند.

2.5.1 ضایعات کشاورزی

پسماندهای کشاورزی دارای ترکیبی از لیگنین، سلولز، هیدروکربن ها، قندها، آب و نشاسته به همراه سایر گروه های عاملی هستند که ظرفیت جذب این ضایعات کشاورزی را افزایش می دهد. این ضایعات می توانند از پوست برنج گرفته تا پوسته گندم، پوسته تخم مرغ، پوسته نارگیل، میوه خرما، باگاس، پوست بادام زمینی، پوست میوه، بیوچار و غیره باشند. سپس الک می شوند تا اندازه ذرات مطلوب بدست آید که برای آزمایشات جذب استفاده می شود. آنها همچنین می توانند به کاراکترها تغییر داده شوند و بیشتر فعال شوند تا مکان های جذب را افزایش دهند .

جدول 2 ضایعات مختلف کشاورزی مورد استفاده برای حذف یون های فلزات سنگین را نشان می دهد.

[caption id="attachment_4159" align="alignnone" width="712"] حذف فلزات سنگین از پساب[/caption][caption id="attachment_4160" align="alignnone" width="715"] حذف فلزات سنگین از پساب[/caption]

جدول 2

 

ضایعات کشاورزی برای حذف فلزات سنگین

2.5.2 بیوچار

بیوچار ماده جامد زغالی است که از کربن شدن زیست توده به دست می آید. متداول ترین روش تولید زیست توده از طریق پیرولیز است که تجزیه حرارتی زیست توده در غیاب یا اکسیژن محدود است. بیوچارک‌ها نسبت به AC کربن کمتری دارند، بنابراین کربن، هیدروژن و اکسیژن بیشتری در ساختار آنها باقی می‌ماند. بیوچار پتانسیل قابل توجهی برای پاکسازی فلزات سنگین از پساب نسبت به جاذب های معمولی و کم هزینه نشان داده است. آنها ساختار مزوپور دارند که منجر به مساحت سطح بالا و وجود گروه های عملکردی مختلف می شود و مقدار خاکستر کم آنها را به جاذب های عالی و موثر تبدیل می کند. مواد اولیه مانند پوسته برنج، پوسته ذرت، ضایعات چایو لجن هضم شده  برای حذف استفاده شده است. فلزات سنگین از محلول های آبی و همچنین فاضلاب.

2.6 ضایعات صنعتی

فعالیت‌های صنعتی مقادیر زیادی زباله تولید می‌کنند که معمولاً برای دفع به مکان‌های دفن زباله فرستاده می‌شوند. این پسماندها ظرفیت جذب خوبی دارند و مشکل تصفیه زباله را حل می کنند. مواد زائد مانند خاکستر بادی ، گل قرمز  و سرباره به دلیل ظرفیت قابل توجهی که برای حذف فلزات سنگین از پساب دارند استفاده می شود. بسیاری از جاذب های پسماند صنعتی برای پاکسازی Zn2+ از پساب ها به کار گرفته شده اند. حداکثر ظرفیت جذب برای لیگنین 73.2mg/g، 168mg/g برای لجن زباله و 55.82mg/g برای ضایعات کاساوا بود.

جدول 3 انواع ضایعات صنعتی مورد استفاده برای حذف فلزات سنگین از فاضلاب و محلول های آبی را نشان می دهد.

[caption id="attachment_4161" align="alignnone" width="702"] حذف فلزات سنگین از پساب[/caption]

جدول 3

 

3. مقایسه جاذب های معمولی و غیر متعارف

برای کارآمد بودن فرآیند جذب، انتخاب مناسب ترین جاذب یک مرحله حیاتی است. اساس اصلی انتخاب یک جاذب شامل هزینه کم، ظرفیت جذب بالاو موثر برای طیف وسیعی از آلاینده ها می باشد. تحقیقات گسترده ای در زمینه عملکردها و مکانیسم های جذب معمولی و غیر متعارف شکل گرفته. جاذب های مختلف به دلیل تفاوت در شرایط تولید مواد خام و جاذب، مکانیسم های مختلفی را دنبال می کنند.

به طور عمده چهار مکانیسم برای جذب موثر آلاینده ها وجود دارد. جذب شیمیایی، جذب فیزیکی، تبادل یونی و بارش . دیویس و همکاران بیان کرد که تبادل یون لزوماً مکانیسم جذب را توصیف نمی کند، اما بسیاری از عوامل و مکانیسم های دیگر به موفقیت این فرآیند کمک می کنند. برخی دیگر از محققان نیز مکانیسم های جذب را توضیح دادند .

به وضوح می توان دید که کربن‌های فعال به دلیل سطح ویژه بالا، مورفولوژی سطح مکانیکی و ساختاری و وجود گروه‌های عاملی که می‌توانند اصلاح شوند، خود را به عنوان جاذب درخشان ثابت کرده‌اند. با این حال، جاذب های غیر متعارف به طور فزاینده ای به عنوان جاذب های کم هزینه و موثر استفاده می شوند. تحقیقات متمرکز بیشتر در مورد مهندسی و اصلاح آنها می تواند آنها را با برخی جاذب های جامد تجاری برابر کند.

4. نتیجه گیری

آلودگی فلزات سنگین یکی از خطرناک ترین شرایطی است که امروزه با آن مواجه هستیم. آنها حتی در غلظت های کمی مضر هستند. بسیاری از آنها سرطان زا هستند، باعث نقص مادرزادی می شوند و بسیار کشنده هستند. از این رو لازم است این فلزات سمی از فاضلاب قبل از تخلیه به آب های آزاد حذف شوند. جذب سطحی یکی از این تکنیک‌هاست که نه تنها به پاکسازی فلزات سنگین از پساب می‌پردازد، بلکه با ردپای کم نیز سازگار با محیط‌زیست است.

جاذب هایی مانند اکتیو شده به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند، اما به دلیل هزینه بالای آن محدود است. بنابراین، لازم است به دنبال گزینه‌هایی باشید که پایدار باشند و هدفشان رفع چشم‌انداز بزرگ‌تر مشکل باشد. جاذب های کم هزینه مانند ضایعات کشاورزی، ضایعات صنعتی و بیوچار نه تنها به حذف فلزات سنگین کمک می کنند، بلکه روش های ارزانی نیز هستند. مواد اولیه آنها به راحتی در دسترس است و این جاذب ها به راحتی قابل تولید هستند.

بنابراین، این یک فناوری سبز است که فرآیند تصفیه فاضلاب را تا حد زیادی افزایش می دهد. تحقیقات بیشتر در مورد توسعه جاذب های کم هزینه تر می تواند به اصلاح بیشتر فلزات سنگین کمک کند.

 

[caption id="attachment_4481" align="alignnone" width="300"] حذف فلزات سنگین از پساب[/caption]

تماس با ما: