تصفیه کادمیوم و کاتالیست و کاتیون فلزی موجود در آب | آلودگی محیط زیست اخیراً به دلیل خطر جدی برای موجودات زنده ، یک نگرانی عمده است. صنعتی شدن سریع و فن آوری مدرن نقش عمده ای در آلودگی محیط زیست دارد.
فلزات سنگین فلزات بسیار سمی هستند که معمولاً در رواناب های صنعتی ، شهری و شهری وجود دارند و می توانند برای انسان و زندگی بیوتیکی مضر باشند.
افزایش شهرنشینی و صنعتی شدن مسئول افزایش سطح فلزات کمیاب ، به ویژه فلزات سنگین ، در آبراه های ما هستند. بسیاری از عناصر شیمیایی خطرناک در محیط آزاد می شوند که بیشتر در خاک و رسوبات اجسام آب تجمع می یابند.
این فلزات سمی تأثیر قابل ملاحظه ای بر روی گیاهان و جانوران آبزیان دارند، و در نهایت از طریق بزرگنمایی زیستی وارد زنجیره غذایی می شوند و منجر به تأثیرات جدی بر سلامتی انسان می شوند.
فلزات سنگین مانند کادمیوم(Cd) ، آرسنیک ، سرب ، کروم ، مس و جیوه در آب آشامیدنی اغلب با مسمومیت انسان مرتبط هستند. برخی از این فلزات به مقدار کم برای زندگی ضروری هستند ، در حالی که برخی از آنها هیچ عملکرد بیولوژیکی ندارند.
با این حال ، همه در مقادیر زیاد بسیار سمی هستند و بنابراین مواد خطرناک برای محیط زیست محسوب می شوند.
آب به عنوان یک منبع حیاتی در نظر گرفته می شود زیرا برای همه ابعاد بقای انسان و اکوسیستم ضروری است.
اما به دلیل فرآیندهای طبیعی و فعالیتهای انسانی ، آلایندههای مختلفی به سیستم آبهای زیرزمینی اضافه شده است.
در این میان ، فلزات سنگین از جدی ترین آلاینده ها هستند.
کادمیوم یک فلز سنگین سمی که در باتری های Ni-Cd استفاده می شود ،رنگ آمیزی پلاستیک و محصولات الکترونیکی مختلف دور انداخته شده در سیستم آب باعث ایجاد مشکلات جدی در سلامتی می شود. قرار گرفتن در معرض مزمن کادمیوم طیف گسترده ای از اثرات حاد و مزمن را در انسان ایجاد می کند.
سی دی در بدن انسان ، به ویژه در کلیه ها تجمع می یابد ، در نتیجه آسیب کلیه (آسیب لوله کلیه) ،که یک اثر حیاتی برای سلامتی است.
کادمیوم یک فلز سنگین بسیار سمی است ، حتی در غلظت های کم.از طریق آب به خاک می ریزد و بیشتر در موجودات زنده و زیست بوم ها تجمع می یابد.قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در Cd باعث آسیب کلیه می شود.
کادمیوم علاوه بر این ، سی دی نیمه عمر بیولوژیکی طولانی در بدن انسان دارد ، از ۱۰ تا ۳۳ سال.
سایر اثرات قرار گرفتن در معرض سی دی ، اختلالات در متابولیسم کلسیم ، هایپلسلسوریا و تشکیل سنگ کلیه است.
قرار گرفتن در معرض زیادکادمیوم می تواند منجر به سرطان ریه و سرطان پروستات شود.همچنین متابولیسم کلسیم در بدن را مختل می کند.
از این رو ، آب بی کیفیت که ممکن است منجر به سمیت سی دی شود ، به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است.
کادمیوم به طور طبیعی در روی ، در سنگ معدن سرب و مس ، در زغال سنگ و سایر سوخت های فسیلی ،در شیل ها دیده می شود و در اثر آتشفشان آزاد می شود.
این رسوبات می توانند به عنوان منابعی برای آبهای زیرزمینی و سطحی عمل کنند ،خصوصاً در تماس با جامدات جامد محلول کم (TDS) و آبهای اسیدی.کادمیوم احتمالاً مزمن است که باعث آسیب کلیه ، کبد ، استخوان و خون ،در اثر تماس طولانی مدت در سطوح بالاتر از حداکثر سطح آلاینده (MCL) شود.شواهد ناکافی برای اثبات اینکه آیا کادمیوم در اثر مواجهه مادام العمر در آب آشامیدنی پتانسیل ایجاد سرطان را دارد یا نه ، وجود ندارد.
تقاضای آب شیرین ناشی از مصرف انسان ، آبیاری کشاورزی و استفاده صنعتی است و همراه با جمعیت جهانی همچنان در حال افزایش است.
روشهای بهبود یافته برای تمیز کردن آب ارزان و پایدار و نا مناسب برای مصرف انسان ،به ویژه در مکانهای دور افتاده یا روستایی مورد نظر است.
کاتالیزورهای ناهمگن فرصتی را برای تبدیل مستقیم مولکول های سمی در آب به محصولات غیر سمی فراهم می کنند.
فرآیندهای واکنش کاتالیزوری ناهمگن ممکن است تولید صنعتی در مقیاس گسترده مواد شیمیایی را به ذهن متبادر کند ،اما می توان از آنها در مقیاس کوچک نیز استفاده کرد ،مانند مبدلهای کاتالیزوری که در اتومبیل ها برای از بین بردن آلاینده های گازی حاصل از احتراق سوخت استفاده می شود.
فرآیندهای کاتالیزوری ممکن است یک جایگزین رقابتی برای فناوریهای متداول تصفیه آب باشد.آنها سینتیک سریعتری دارند و نسبت به روشهای فعلی مبتنی بر پالایش زیست محیطی حساسیت کمتری دارند.
برخلاف سایر فن آوری های متداول تصفیه آب (به عنوان مثال ، تبادل یونی ، اسمز معکوس ، فیلتراسیون کربن فعال) ،آنها آلودگی ها را به جریان های زباله جداگانه و غلیظ تری منتقل نمی کنند.
اصطلاح کاتالیز به معنی روند افزایش سرعت واکنش شیمیایی با افزودن کاتالیزور است ،که در نهایت بازسازی می شود تا مقدار آن بدون تغییر بماند.
اگر کاتالیزور یا واکنش دهنده برداشته شود یا مهار کننده ها واکنش را تغییر دهند ، کاتالیز مهار می شود.
بازدارنده ها موادی هستند که با کوتاه شدن زنجیره های واکنش ،به طور کلی با واکنش با یکی از اجزای شیمیایی نگهدارنده زنجیره و ورود به یک واکنش غیر زنجیره ای ،واکنش کلی را کاهش می دهند.
طیف گسترده ای از مواد ، مانند فنل ها ، قندها و الکل ها ، به عنوان بازدارنده ها در طی فرآیند کاتالیز شناخته شده اند.
کاتالیز همگن در یک فاز اتفاق می افتد ، که در آن کاتالیزور در یک محلول آبی یا مخلوط گاز با واکنش دهنده ها پراکنده می شود. برعکس ، تجزیه و تحلیل ناهمگن در بیش از یک مرحله رخ می دهد.
به عنوان مثال ، واکنش دهنده ها مایعات هستند و کاتالیزور جامد است.
حفظ آب تمیز برای تمدن بشری از اهمیت بالایی برخوردار است.
فعالیتهای انسانی فشار رو به افزایشی را بر ذخایر آب شیرین زمین و کیفیت آب موجود در زمین وارد می کند.
برای اطمینان از تمیزی و توانایی آب ، سنسورها باید پارامترهای مختلف کیفیت آب را در سطح ،زمین ، آب آشامیدنی ،فرآیند و پساب کنترل کنند.
یک مجموعه از پارامترها با اهمیت بالا وجود کاتیون ها است.
برخی از کاتیون ها می توانند در زیست شناسی انسان نقش مفیدی داشته باشند و برخی دیگر اثرات مخربی دارند.
کاتیونها شامل باریم ، کادمیوم ، کروم ، مس ، سختی (کلسیم ، منیزیم) ، سرب ، جیوه ، نیکل ، نقره ، اورانیوم و روی می باشد.
روشهای بررسی کاتیون ها از نوری (جذب / فلورسانس) تا الکتریکی (پتانسیومتر ، ولتامتری ، مقاومت در برابر شیمیایی) ،مکانیکی (میکرو تعادل بلور کوارتز) و طیف سنجی (طیف سنجی جرمی) است.
آب قسمت مهمی از فیزیولوژی انسان است.
این کار نه تنها برای عملکردهای مختلف بدن ضروری است.
کاربردهای مختلفی از کشاورزی گرفته تا تمیز کردن ، فرآوری مواد غذایی ، فرآیندهای شیمیایی و موارد دیگر دارد.
بدن انسان از ۵۰ تا ۷۰ درصد آب تشکیل شده و مصرف آب برای سلامت کافی کلیه لازم است.
برای حفظ هیدراتاسیون مناسب ، انسان حداقل به یک لیتر آب در روز نیاز دارد.
آب برای آبیاری نیز لازم است و تا ۴۲٪ آب برای این منظور استفاده می شود.
همراه با صابون ، از آب برای حفظ بهداشت شخصی و پاکیزگی عمومی استفاده می شود.
از آب برای روشهای مختلف پخت و پز مانند جوشاندن یا پختن (در حالت مایع) یا بخارپز کردن (در حالت گازی به عنوان بخار)استفاده می شود.
در صنایع شیمیایی ، به دلیل توانایی در حل بسیاری از گونه های یونی ،از آب به عنوان حلال رایج برای معرفهای محلول در آب استفاده می شود.
از بخار آب نیز می توان در برخی فرآیندها مانند تولید اسید اکریلیک استفاده کرد.
از آنجا که از آب به روشهای مختلفی در سراسر جهان استفاده می شود ،مهم است که آب را در حد استاندارد برای مصرف و استفاده در مزارع مورد نیاز خود حفظ کنیم.
بسیاری از کشورها و آژانس های بین المللی برای حفظ پارامترهای مختلف راهنمایی دارند.
در این بررسی ، اهمیت نگهداری و شناسایی کاتیون مورد بحث قرار گرفته است.
کاتیون های موجود در آب یک هدف فیزیولوژیکی مهم در انسان ها دارند.
عناصری مانند مس ، آهن ، کلسیم ، منیزیم و بسیاری دیگر در فرآیندهای مختلف بیولوژیکی مانند انتقال اکسیژن ،تجزیه آنزیمی ، سنتز DNA و بلوغ سلول نقش دارند.
بسیاری از این عناصر از طریق دریافت غذا تأمین می شوند.
با این حال ، برای مناطقی که مصرف گوشت کم است ، فراوان ترین منبع این عناصر آب است .
برعکس ، بسیاری از عناصر دیگر مانند نقره ، سرب ، جیوه و کادمیوم می توانند اثرات مخربی بر روی انسان مانند آسیب عصبی ،نقص رشد و حتی مرگ داشته باشند.
روشهای مختلفی برای تعیین غلظت کاتیونهای موجود در آب استفاده می شود.
این روش ها را می توان به چهار دسته مکانیکی ، نوری ، الکتروشیمیایی و طیف سنجی تقسیم کرد.
در بسیاری از مناطق کشور ، آب حاوی غلظت بالایی از مواد معدنی است که باعث لکه دار شدن لباس ها می شود ،رسوباتی روی وان ها و آبگرمکن ها ایجاد می کند و باعث ایجاد صابون صحیح در صابون می شود.
این مشکل ناشی از آن است که “آب سخت” نامیده می شود.
این آب حاوی مقادیر زیادی کاتیون مانند آهن و کلسیم است.
این یون ها مشکلات زیادی در آب ایجاد می کنند.
رزینهای تبادل یونی (که در بالا دیده می شود) این مواد معدنی را از بین می برد و آب را تمیز می کند.
کاتیون ها یون های مثبتی هستند که در اثر از دست رفتن یک یا چند الکترون ایجاد می شوند.
کاتیونهایی که معمولاً از عناصر نماینده تشکیل می شوند ،کاتیونهایی هستند که شامل از دست رفتن همه الکترونهای ظرفیت هستند.
