نحوه جداسازی و تصفیه فلزات سنگین از آب
خلاصه
آلودگی فلزات سنگین یکی از مهمترین موضوعات زیست محیطی است.
بنابراین ، لازم است اقدامات مناسبی برای کاهش فلزات سنگین و فلزات در آب به میزان قابل قبول انجام شود.
اخیراً چندین روش درمانی برای جذب این آلاینده ها ایجاد شده است.
در این مقاله توانایی باقیمانده های تولید شده به عنوان محصول جانبی از تصفیه خانه ها در جذب فلزات سنگین و فلزات از آب بررسی می شود.
باقیمانده های تصفیه آب به دلیل داشتن سطح خاص زیاد و ترکیب شیمیایی ظرفیت جذب زیادی دارند.
ظرفیت جذب نیز تحت تأثیر شرایط جذب قرار می گیرد.دانستنیهای فاضلاب
بررسی نشان می دهد که باقیمانده های تصفیه آب ممکن است
ماده مناسبی برای تولید جاذب کارآمد برای حذف فلزات سنگین و فلزات از آب باشد.
مقدمه
فلزات سنگین گروهی از عناصر کمیاب هستند که شامل فلزات و متالوئیدها مانند
آرسنیک ، کادمیوم ، کروم ، کبالت ، مس ، آهن ، سرب ، منگنز ، جیوه ، نیکل ، قلع و روی هستند.
آنها دارای تراکم نسبتاً بالایی بیش از ۴ × ۱۰۶ میلی گرم در لیتر هستند.پساب های صنعتی
یونهای فلزی به عنوان آلوده کننده خاک ، جو و سیستمهای آب شناخته شده اند و حتی در غلظتهای بسیار کم نیز سمی هستند.
دو منبع اصلی فلزات سنگین در آب وجود دارد طبیعی و انسانی.
منابع طبیعی شامل فعالیت های آتشفشانی ، فرسایش خاک ، فعالیت موجودات زنده و هوازدگی سنگ ها و مواد معدنی است ،
در حالی که منابع انسانی شامل محل های دفن زباله ، احتراق سوخت ، رواناب های خیابانی ، فاضلاب ، فعالیت های کشاورزی ،
معدن و آلاینده های صنعتی مانند رنگهای نساجی است.عوامل موثر در آلودگی آب
فلزات سنگین به عنوان سمی و سرطان زا طبقه بندی می شوند ، آنها قادر به تجمع در بافت ها و ایجاد بیماری ها و اختلالات هستند.
هدف از تصفیه فاضلاب
دو هدف از تصفیه فاضلاب وجود دارد: اول تصفیه فاضلاب بدون آسیب رساندن به سلامت عمومی و / یا ایجاد مزاحمت های دیگر ،
و دوم کسب انرژی ، مواد مغذی ، آب و سایر منابع ارزشمند از فاضلاب در طی مراحل تصفیه.
روش های مختلف حذف فلزات سنگین از آب
آلودگی سیستم های آبزی یک مسئله جدی زیست محیطی است ،
و بنابراین توسعه یک فناوری کارآمد و مناسب برای حذف فلزات سنگین از محلول های آبی ضروری است.انواع قارچ کش ها در تصفیه آب
روش های مختلفی برای حذف فلزات سنگین از آب آلوده استفاده شده است.تصفیه آب خاکستری و کاربرد آن
آنها شامل رسوب شیمیایی ، تبادل یونی، جذب، فیلتراسیون غشایی ، اسمز معکوس ، استخراج حلال و تیمار الکتروشیمیایی هستند.
بسیاری از این روش ها از سرمایه بالا و هزینه های عملیاتی رنج می برند.
به نظر می رسد جذب به دلیل کارایی بالا ، کم هزینه بودن و سهولت کار ، یکی از بهترین روش ها باشد.کمبود آب در آینده و مدیریت و تصفیه پساب
جاذبهای مختلفی مانند کف کربن ، کربن فعال، زئولیت ، مواد معدنی رسی ، پلیمرهای آلی و بیوشار و بسیاری از مواد زائد ،
پسماندهای شن و ماسه استفاده مجدد ، زیست توده و باقیمانده های تصفیه آب ، برای حذف فلزات سنگین توسط جذب استفاده شده است.
موثرترین جاذب های فلزات سنگین ، به ویژه برای آرسنیک ، جاذب های ساخته شده ،
بر اساس اکسیدهای فلز (اکسیدهای Fe ، Al ، Mn) مانند WTR ها ، سنگ معدن آهن ، فری هیدریت ،
گوتیت ، دو لایه هیدروکسید (LDH) ، اکسیدهای فلزی باینری Sn / Ti-Mn ، پودرهای کامپوزیت اکسید-اکسیدیدروکسید.تاثیرات آلودگی آب تصفیه نشده بر درختان و گیاهان
روش های درمان اولیه
به منظور حذف مواد آلی و جامدات معلق از فاضلاب با استفاده از عملیات فیزیکی ،
به عنوان مثال رسوبگذاری و جداسازی گرانش ، آنها در مرحله تصفیه اولیه انجام می شوند.
تصفیه اولیه ، که به عنوان آماده سازی برای درمان ثانویه توصیف می شود ،
در واقع برای تولید زباله مایع مناسب برای تصفیه بیولوژیکی است.تاثیر جیوه و سرب محلول درآب و نحوه جداسازی آن
۱٫روش جداسازی غربالگری
روش جداسازی غربالگری برای حذف پسماندهای جامد از فاضلاب استفاده می شود.
این فرایند است که مواد معلق و شناور از جمله چوب ، کاغذ ، زباله های آشپزخانه ،
تکه های پارچه ، چوب پنبه ، مو ، الیاف و مواد جامد مدفوع از فاضلاب خارج می شوند.
در WWT ، از غربالگری معمولاً به عنوان اولین مرحله عملیاتی استفاده می شود.
برای این منظور ، از صفحه نمایش های با اندازه های مختلف استفاده می شود و اندازه آنها بر اساس نیاز انتخاب می شود.
ذرات ریزتر مانند شن و ماسه و سنگریزه های کوچک را می توان با استفاده از روش جداسازی غربالگری از بین برد.
۲٫روش فیلتراسیون
در منافذ ۰٫۱-۰٫۵ میلی متر از اندازه منافذ در روش جداسازی فیلتراسیون استفاده می شود ،
آب از یک محیط با منافذ ریز عبور داده می شود و فرآیند فیلتراسیون به پایان می رسد.
غشاها و فیلترهای مختلف ، به عنوان مثال ، کارتریج ، می توانند به طور مکرر برای حذف مواد معلق ،
چربی ها ، روغن ها و باکتری ها از فاضلاب استفاده شوند.
هدف اصلی از روش جداسازی فیلتراسیون جداسازی مواد جامد کوچک و حذف روغن است (می توان آنها را تا ۹۹٪ کاهش داد).
آب فیلتر شده برای اهداف مختلفی از جمله تبادل یونی ، جذب یا فرآیندهای جداسازی غشا استفاده می شود.
در صنایع دارویی و بیوتکنولوژی ، به منظور تولید آب خالص ، روش جداسازی فیلتراسیون به عنوان ابزار جداسازی امیدوارکننده WWT ، مورد توجه اصلی قرار گرفته است.
غشا مورد استفاده به دلیل انتخاب ، کم رسوب و پایداری عملکرد برای عملکرد طولانی مدت در روش جداسازی فیلتراسیون نقش اساسی دارد.
به دلیل این مزایا ، این روش و عملکرد آن از اهمیت بیشتری برخوردار می شوند.
علاوه بر این ، این یکی از تکنیک های مهم غنی سازی برای ردیابی یون های فلزات سنگین همراه با سادگی و سرعت عمل است.
به همه این دلایل ، بسیاری از دانشمندان برای ایجاد و استفاده از غشاهای جایگزین و موثر ، روی این موضوع متمرکز شده اند.
۳٫روش بارش
روش بارش بر اساس این اصل که میزان حلالیت آلاینده ها کاهش می یابد ،
و رسوبات تبدیل شده به شکل جامد به راحتی از سطح آب جدا می شوند ،
روش موثری برای حذف یون های فلزی و آلاینده های آلی مختلف از فاضلاب است.
بارش شیمیایی یک فرآیند فیزیکوشیمیایی و یک رویکرد بسیار انعطاف پذیر برای حذف انواع آلاینده ها است ،
و می تواند در چندین مرحله در طول تصفیه فاضلاب استفاده شود.
در کاربردهای صنعتی ، بارش رایج ترین فناوری برای فلزات بوده است .
در این فرآیند ، برای کاهش حلالیت آلاینده های محلول ، می توان این کار را با کاهش درجه حرارت آب یا با افزودن برخی مواد شیمیایی،
مانند بی کربناتهای سدیم و کلرید فریک انجام داد ،
اما افزودن مواد شیمیایی ترجیح داده نمی شود زیرا باعث افزایش هزینه می شود.
کاربردهای معمول روش جداسازی رسوب ، تصفیه فاضلاب از صنایع آبکاری کروم و نیکل و بازیافت آب علاوه بر نرم سازی آب و حذف فسفات از آب است.
۴٫روش تبادل یونی
تکنیک تبادل یونی به دلیل ساده بودن از نظر فنی ، مزایایی را به همراه دارد،
و در صورت مقایسه سایر روشهای معمول ، امکان حذف کارآمد حتی آثار ناخالصی از محلول ها ،
ظرفیت تصفیه بالا ، راندمان حذف بالا و سینتیک سریع را فراهم می کند.
این می تواند در فاضلاب های مختلف صنعتی برای حذف مواد خطرناک قابل استفاده باشد.
روش درمان تبادل یونی به یون های سمی یا نامطلوب بستگی دارد که با یون های دیگر جایگزین می شوند.
مبدل های یونی دو نوع است که می توان آنها را به عنوان مبدل های کاتیونی و آنیونی طبقه بندی کرد.
مبدل های یونی ، رزین های طبیعی یا مصنوعی هستند که در سطح آنها سایت های فعال وجود دارد.
رزین های مصنوعی به دلیل تأثیر در حذف فلزات سنگین از فاضلاب به طور گسترده ترجیح داده می شوند.
به منظور حذف یون های خطرناک از فاضلاب ، برخی از رزین ها از جمله زئولیت ،
سیلیکات سدیم و رزین های اکریلیک و متا اکریلیک به عنوان متداول ترین مورد استفاده قرار می گیرند.
فرآیند برگشت پذیر و نیاز به انرژی کم از مهمترین مزایای این روش است.
با استفاده از این روش می توان میزان آلاینده های آلی و غیر آلی را حدود ۹۵ درصد کاهش داد ،
اما اگر فاضلاب حاوی روغن یا گریس باشد ، ممکن است به پیش تصفیه نیاز باشد.
۵٫روش الکترولیز
روش الکترولیز بر اساس اصل واکنش ردوکس را می توان به عنوان جداسازی و رسوب مواد محلول در سطح الکترود بیان کرد.
در طی روش جداسازی الکترولیز ، یونهای فلزی بر روی الکترود رسوب کرده و از فاضلاب جدا می شوند.
در دهه گذشته ، روش های اکسیداسیون الکتروشیمیایی علاقه فزاینده ای داشته است،
زیرا می تواند برای WWT قابل استفاده باشد.
در این فرآیند ، از الکترودها و آندهای مختلف مانند الکترود آهن ، الکترود الماس دوپ شده با بور ،
الکترود PbO2 و الکترود گرافیت برای حذف آلاینده های مختلف از فاضلاب استفاده شده است.
۶٫روش جذب
روش جداسازی جذب فرآیند جذابی است زیرا می تواند به راحتی در WWT اعمال شود که شامل بازده و انعطاف پذیری است.
وقتی با سایر روش های درمانی مقایسه می شود ، به نظر می رسد از سایر روش ها برتر است.
برخی از عوامل موثر بر بازده جذب از جمله نوع جاذب ها ، غلظت آلاینده ها ، اندازه ذرات جاذب ، pH ، زمان تماس و دما برای این فرآیند بسیار مهم هستند.
ممکن است برای استفاده موفقیت آمیز از روش جذب در فاضلاب به دلیل وجود ذرات معلق و روغن ، پیش تصفیه لازم باشد.
برای حذف آلاینده ها به ویژه فلزات سنگین از فاضلاب ، جاذب های مختلفی مانند کربن فعال از مواد مختلف ، گون ،
نانولوله های کربنی و تعداد زیادی از جاذب های زیستی توسط مطالعات مختلف استفاده شده است،
با این حال ، جاذب های جدید و موثر با قابلیت دسترسی محلی علاوه بر مناسب بودن اقتصادی ،هنوز مورد نیاز است.
تکنیک جذب دو مشکل اساسی دارد: اول بازسازی ستون ها و عمر ستون هایی که به عنوان جاذب استفاده می شود و دوم مدیریت جاذب های فرسوده.
