حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب

جداسازی یون فلزات سنگین از فاضلاب مخصوصاً فاضلاب صنایع و معادن در سال های اخیر بیش از پیش مورد بررسی قرار گرفته است. فلزات سنگین در آب و فاضلاب بسیاری از صنایع از جمله آبکاری فلزات، عملیات معدن، دباغی و کارخانه های چوب و نئوپان، کارخانه های تولید رنگ های صنعتی، کارخانجات نساجی، تصفیه و پالایش نفت و … وجود دارند. لذا حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب بسیار ضروری می باشد. در تصویر زیر می توانید منابع مختلف ایجاد آلودگی و فلزات سنگین در آب را مشاهده کنید:

به فرایند حذف فلزات سنگین از آب خروجی صنایع، شیرین سازی آب صنعتی نیز گفته می شود. پروسه حذف فلزات سنگین علاوه بر آب و فاضلاب و پسماند های صنایع و کارخانجات، در مورد خاک نیز کاربرد دارد.  حذف فلزات سنگین از خاک نیز خود فرایندی جداگانه دارد که در این مقاله به آن نمی پردازیم.

♣ مقالات مشابه: تصفیه فاضلاب صنایع و کارخانجات

♣ مقالات مشابه: تصفیه فاضلاب صنایع نساجی و کاغذسازی

♣ مقالات مشابه: تصفیه فاضلاب کشاورزی

♣ مقالات مشابه:  فاضلاب بیمارستان و راه های گندزدایی آن

♣ لزوم نیترات زدایی فاضلاب

سرب زدایی از فاضلاب صنعتی

یکی از بارزترین فلزات سنگین موجود در انواع فاضلاب های صنعتی، سرب است. بیشترین مقدار مجاز اعلام شده توسط EPA و WHO برای سرب در آب آشامیدنی به ترتیب 15 و 50µg/L است. روش های مخلفی جهت سرب زدایی از آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد. ته نشینی شیمیایی، تبادل یونی، اسمز معکوس، فیلتر غشایی و جذب روش های از جمله روش های سرب زدایی می باشند. این روش ها در مورد حذف سایر فلزات هم مکانیسم یکسانی دارند. در ادامه به معرفی این روش ها می پردازیم.

روش های حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب

بطور کلی روش های متعددی برای حذف فلزات سنگین از پساب صنعتی و آب موجود است. در اینجا به معرفی 6 روش از رایج ترین روش های حذف فلزات سنگین از فاضلاب های صنعتی و پسماند کارخانجات می پردازیم.

♣ حذف سولفید هیدروژن از آب ترش

1-حذف فلزات سنگین از فاضلاب به روش اسمز معکوس:

جداسازی فلزات سنگین محلول در آب و فاضلاب با غلظت پایین مشکلی است که از روش های مختلف حل می شود. حذف فلزات سنگین متعددی از قبیل نیکل، مس، زینک و سرب در مطالعات تجربی زیادی مورد بررسی قرار گرفته است.

حذف فلزات سنگین در فرآیند اسمز معکوس (Reverse Osmosis) براساس اعمال فشار خارجی انجام می شود. یک طرف غشا حل شونده و طرف دیگر حلال خالص وجود دارد. حلال از سمتی که محلول با غلظت بالا وجود دارد به بخش حل شونده با غلظت کم منتقل می شود. این عملکرد، برعکس فرآیند معمول اسمز معکوس است. غشاهای اسمز معکوس معمولا فیلم نازکی از پلی آمید می باشد.

2-حذف فلزات سنگین از پساب های صنعتی به روش فیلتراسیون غشایی ممبران

فاضلاب صنایع شامل فلزات سنگین مانند مس، سرب، نیکل می باشد. در یکی از بررسی ها، غلظت های مختلف این فلزات بین 50 تا ppm 200، فشار 1 تا bar 4، دما بین 10 تا 40 درجه سانتیگراد، pH بین 2 تا 5/5 و نرخ جریان بین 10 تا 40I/hr درنظر گرفته شده است. طبق نتایج بدست آمده بازدهی جداسازی نیکل، سرب و مس با این روش به ترتیب 98/5%، 97/5% و 96% می باشد.

فاکتورهای مختلفی مانند فشار فرآیند، غلظت یون سرب، pH و ترکیبات خوراک روی سرب زدایی بررسی شده است. محلول های  Pb(NO₃)₂، PbCl₂ و PbSO₄ در سیستم یک مرحله ای و  Pb(NO₃)₂، Zn(NO₃)₂ ، Cd(NO₃)₂، NaNO₃ و NH₄NO₃ در سیستم دو مرحله ای مورد استفاده قرار گرفته اند. در این روش تاثیر کاتیون های یک ظرفیتی و دو ظرفیتی شامل کادمیون، مس، زینک، سدیم و آمونیوم روی سرب زدایی مورد بررسی قرار می گیرد.

3-حذف فلزات سنگین از آب و پساب از طریق جذب:

روش جذب (Adsorption) یکی از موثرترین روش های جداسازی می باشد. در این روش معمولا از کربن فعال، زئولیت، بیومس، پلیمرها و کامپوزیت های پلیمری استفاده می شود. کربن فعال یکی از موثرترین جاذب ها می باشد. ظرفیت و توانایی این ماده در جذب غلظت های پایین سرب و سایر فلزات سنگین، بالا است. دو روش فیزیکی و شیمیایی وجود دارد. روش فیزیکی نسبت به روش شیمیایی دمای بالاتری نیاز دارد. مواد خام در روش شیمیایی در یک مرحله از طریق تجزیه حرارتی به اسید، باز یا نمک تبدیل می شوند.

پودر پلی پیرول و کامپوزیت پایه پلی پیرول از مواد مختلفی مانند نانولوله های کربنی، چیتوسان و بنتونیت تشکیل شده است. این ماده اخیرا جهت جداسازی سرب و سایر فلزات سنگین از فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد.

 4-حذف فلزات سنگین از پساب های صنعتی به روش تبادل یونی:

تبادل یونی، توانایی جامدات در انتقال یون های کاتیونی یا آنیونی با مواد اطراف می باشد. یکی از روش های سرب زدایی، تبادل یونی می باشد. در این روش معمولا محیط هایی که برای تبادل یونی در نظر گرفته می شوند، رزین های تبادل یونی ارگانیک هستند. نقطه ضعف این روش این است که نمی تواند محلول فلز غلیظ را کنترل کند زیرا مایع در مواد فاضلاب به راحتی رسوب می کند. بعلاوه تبادل یونی غیر انتخابی است و به pH محلول بسیار حساس است.

5-شیرین سازی آب صنعتی به روش انعقاد الکتریکی:

انعقاد الکتریکی، روش الکتروشیمیایی است که از جریان الکتریکی جهت حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب استفاده می شود. این روش جهت جداسازی جامدات معلق، فلزات محلول نیز مورد استفاده قرار می گیرد. آلودگی های موجود در فاضلاب توسط بارهای الکتریکی در محلول نگهداری می شوند. وقتی این یون ها و سایر ذرات باردار با یون های بار الکتریکی مخالف تهیه شده توسط سیستم الکترو انعقادی خنثی شوند، بی ثبات شده و به صورت پایدار رسوب می کنند.

6-حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب به روش ته نشینی شیمیایی:

ته نشینی شیمیایی رایج ترین روش برای سرب زدایی و حذف فلزات سنگین از فاضلاب صنعتی تا سطح قسمت در میلیون (ppm) در آب است. از آنجا که نمک های یون سرب در آب نامحلول هستند، هنگام افزودن مقدار مناسب، رسوب ایجاد می شود. این فرآیند مقرون به صرفه است و کارایی آن تحت تأثیر pH کم و وجود نمک های دیگر (یون ها) است.

این فرایند نیاز به افزودن سایر مواد شیمیایی دارد که در نهایت منجر به تولید لجن می شود که دفع آن هزینه زیادی دارد.