آرسنیک یکی از مواد سمی و آلودگی‌کننده‌ی آب است که به دلیل اثرات زیان بارش بر سلامت انسان، موضوع مهمی در زمینه بهداشت عمومی و محیط زیست است. حضور آرسنیک در آب به صورت طبیعی از رسوبات زمین و منابع آبی انسانی و حیوانی می تواند ناشی از فرآیند های زمین‌شناسی و شیمیایی باشد. بنابراین، روش های جدید حذف آرسنیک از آب، اهمیت بسیاری در پیشگیری از اثرات سوء بر سلامت انسان دارند.
روش های حذف آرسنیک از آب
در ادامه با روش های موجود آشنا خواهید شد:
فیلتراسیون با استفاده از جاذب ها
در این روش، جاذب های خاصی مانند زیستیوسول و اکسید های آهن به عنوان جاذب های غیرقابل حل آرسنیک در آب استفاده می شوند. آرسنیک به سطح جاذب متصل می شود و از آب جدا می شود. این روش معمولاً برای تصفیه آب شرب و آب آشامیدنی استفاده می شود.
اکسیداسیون و کاهش
در این روش، آرسنیک از حالت As(III) به حالت As(V) اکسیده می شود که در این حالت، آرسنیک از آب جدا می شود. این فرایند معمولاً با استفاده از اکسیدان های قوی مانند هیدروژن پراکسید صورت می گیرد. سپس، آرسنیک اکسیده شده می تواند با استفاده از جاذب ها یا فیلتراسیون جدا شود.
استفاده از نانوذرات
استفاده از نانوذرات جاذب می تواند به عنوان روشی کارآمد و سریع برای حذف آرسنیک از آب استفاده شود. نانوذرات مختلفی مانند نانوذرات اکسید های آهن، کربن فعال نانوساختار و نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید برای این منظور استفاده می شوند.
استفاده از ممبران های نیزه‌ای
ممبران های نیزه‌ای با اندازه مناسب منفذ ها می توانند برای حذف آرسنیک از آب استفاده شوند. این ممبران ها به عنوان یک فیلتر عمل کرده و ذرات آرسنیک را به طور انتخابی از آب جدا می کنند.
استفاده از فعال‌ساز های شیمیایی
استفاده از فعال‌ساز های شیمیایی مانند کربن فعال، فلزات فعال و مواد اسیدی می تواند برای جذب و جدا سازی آرسنیک از آب مورد استفاده قرار گیرد.
حذف آرسنیک از آب به روش اسمز معکوس
روش اسمز معکوس یکی از روش های مؤثر و پرکارایی برای حذف آرسنیک و سایر آلاینده ها از آب است. در این روش، فشار بالای اسمزی (عموماً از ۱۰ تا ۲۵ بار) بر روی آب اعمال می شود تا از طریق یک ممبران نیمه نفوذپذیر، آب به سمت جریان معکوس (از جریان بافت به جریان محلول) منتقل شود. در این فرآیند، آلاینده های محلول از آب جدا شده و به عنوان آب تصفیه شده جدا می شوند.
روش نانو فیلتراسیون
روش نانوفیلتراسیون (Nanofiltration) یکی از روش های مؤثر برای حذف آرسنیک و آلاینده های دیگر از آب است. این روش از یک ممبران نیمه نفوذپذیر استفاده می کند که منافذ آن اندازه‌ای بین ممبران های اسمز و اولترافیلتراسیون دارد (حدود ۰.۱ تا ۱ نانومتر). در این روش، مواد آلاینده مثل آرسنیک با اندازه کوچکتر از منافذ ممبران، به آب تصفیه شده عبور می کنند، در حالی که ذرات بزرگتر و یون ها از طریق ممبران متراکم شده و به‌طور مؤثری از آب جدا می شوند.
آرسنیک چیست؟
آرسنیک یک عنصر شیمیایی با علامت شیمیایی As و شماره اتمی 33 است. این عنصر در جدول تناوبی عناصر در گروه 15 و در دور 4 واقع شده است. آرسنیک به صورت یک فلز شبه فلزی و غیر فلزی عمل می کند. این عنصر در طبیعت به صورت اکسیده ها و ترکیبات معدنی وجود دارد و در برخی از سنگ ها، خاک ها، آب های زیرزمینی و نیز برخی از مواد غذایی یافت می شود.
آرسنیک به عنوان یک ماده سمی شناخته شده است و اثرات بسیار زیانباری بر روی سلامت انسان دارد. مصرف آب یا مواد غذایی که حاوی مقادیر بالای آرسنیک هستند، می تواند به مدت طولانی به مشکلاتی مانند سرطان، بیماری های قلبی، مشکلات پوستی، مشکلات تنفسی و مشکلات نورولوژیکی منجر شود. بنابراین، کنترل و حذف آرسنیک از آب و منابع دیگر بسیار حیاتی است تا بهداشت عمومی و محیط زیست حفظ شود.
منابع افزایش آرسنیک در آب
- معادن طبیعی: برخی مناطق دارای زمین های غنی از آرسنیک هستند که ممکن است منجر به آلودگی آب زیرزمینی و سطوح آب شود. فرآیند های طبیعی مانند فرایند های زمین‌شناسی و شیمیایی می توانند باعث حل شدن آرسنیک از سنگ ها و وارد شدن آن به آب های زیرزمینی شوند.
- آب های سطحی: فرآیند های طبیعی مانند رسوبات آبی، جریان های رودخانه‌ای و رسوب آب های بارانی می تواند آرسنیک را از خاک ها حل کرده و به آب های سطحی ببرد. این منابع می توانند به عنوان مخزن های آرسنیک برای آب زیرزمینی نیز عمل کنند.
- صنایع و فعالیت های انسانی: استفاده از آرسنیک در برخی از صنایع مانند معدن‌کاری، صنایع شیمیایی و صنایع نساجی می تواند منجر به آلودگی آب و خاک شود. همچنین، استفاده از آرسنیک در کود ها و سموم کشاورزی می تواند منبعی دیگر برای آلودگی آب و خاک باشد.
- بعضی فرآیند های زندگی میکروبی: برخی از باکتری ها و میکروارگانیسم ها در خاک و آب می توانند آرسنیک را از ترکیبات معدنی به شکل آزاد آرسنیک (As(III) و As(V)) رها کنند، که این می تواند به آلودگی آب و خاک منجر شود.
- آلودگی های انسانی: دفع پسماند های آرسنیکی از فعالیت های صنعتی، کشاورزی و حتی استفاده از کفش ها و لوازم آرایشی می تواند به آلودگی آب وارد شده و باعث افزایش آرسنیک در منابع آب شود.
سخن پایانی
روش های جدید حذف آرسنیک از آب، از جمله اسمز معکوس، نانوفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون، ابزار های مؤثری برای بهبود کیفیت آب و کنترل آلودگی آرسنیک هستند. این روش ها با کارایی بالا، عملکرد پایدار و عدم نیاز به مواد شیمیایی اضافی، امکان حذف آرسنیک به صورت کامل از آب را فراهم می کنند. با توجه به مزایا و محدودیت های هر روش، انتخاب بهینه‌ترین روش باید با توجه به شرایط محیطی، نیاز های آبی و میزان آلودگی آرسنیک در آب انجام شود.
سوالات متداول روش های جدید حذف آرسنیک از آب
- آیا فیلتر های ممبرانی می توانند آرسنیک را از آب حذف کنند؟
بله، فیلتر های ممبرانی می توانند آرسنیک را از آب حذف کنند. این فیلتر ها با استفاده از فشار و ممبران های نازک، آرسنیک و دیگر آلاینده ها را از آب جدا می کنند. - آیا فعال کردن کربن های جاذب می تواند آرسنیک را از آب حذف کند؟
بله، فعال کردن کربن های جاذب می تواند آرسنیک را از آب حذف کند. - آیا استفاده از فناوری های نانومواد می تواند به حذف آرسنیک از آب کمک کند؟
بله، استفاده از فناوری های نانومواد می تواند به حذف آرسنیک از آب کمک کند. نانومواد مثل نانوذرات آهن، می توانند با جذب آرسنیک از آب، این آلاینده را از محیط حذف کنند.
