وبلاگ شیمی - زندگی - سلامت wellcome to my weblog

    انواع روش ها  برای حذف یون های فلزی

                افزایش نگرانی در مورد مقدار آلودگی فلزات سنگینی مانند کادمیم، سرب، نیکل، کروم، مس، جیوه و کبالت در محیط آبی و منابع آب آشامیدنی وجود دارد، مشکل عمده به وجود فلزات سنگین در محیط و انباشتگی و تجمع این فلزات در زنجیره غذایی و پایداری در طبیعت نسبت داده می شود.      بعضی  فلزات سنگین مانند جیوه، سرب، کادمیم، نیکل و کروم حتی در مقدار کم هم سمی می باشند، وجود این عناصر سنگین در آب آشامیدنی باعث می شود که سلامتی جانداران زیستی به مخاطره بیفتد، اگرچه شکل های غیر آلی این فلزات سنگین سمی اند، اما شکل های آلی این فلزات سمی تر می باشند. بنابراین تصفیه و حذف آلودگی فلزات سنگین قبل از اینکه به منابع آبی تخلیه شوند لازم و ضروری می باشد.

                بعضی روش ها برای حذف فلزات سنگینی که توسط صنایع و سایر منابع دیگر در محیط آزاد می شوند چندان اقتصادی و موثر نمی باشد اما جذب زیستی یک فرایند مطلوب و مساعد به دلیل هزینه کم و عملکرد خوب برای حذف فلزات سنگین می باشد که توانایی مواد زیستی مانند جلبکها، قارچها، باکتریها، مخمرها، اسفنجها و... برای حذف فلزات سنگین از سیستم های آبی و صنعتی مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرد. در اینجا به انواع روشهایی که در حذف فلزات سنگین مورد استفاده قرار می گیرد می پردازیم.

     اسمز معکوس :

               یک روش جداسازی غشایی می باشد، که در این روش فشاری بیشتر از فشار اسمزی آب در خلاف جهت اسمز معمولی در محلول فاضلاب آبی به کار گرفته می شود، که باعث می شود ملکول های آب به صورت گزینش پذیری درون غشا نفوذ کنند. این روش برای خالص سازی آب بسیار موثر می باشد، اما عیب این روش این است که به فشاری بالا جهت جداسازی نیاز دارد و هم چنین هزینه عملیاتی این روش بالا می باشد.

       الکترودیالیز:

            روشی بر مبنای جداسازی غشایی می باشد، به طوری که چندین غشاء با خواص کاتیونی و آنیونی در اتصال با پتانسیل الکتریکی قرار می گیرد. زمانی که محلول فاضلاب آبی در سل قرار می گیرد، آنیون ها به طرف غشای آندی و کاتیون ها (فلزات سنگین) به طرف غشای کاتدی حرکت می کنند و جداسازی بر این اساس انجام می شود.

      الترافیلتریشن: 

    فرایندی برای حذف مولکول های با وزن مولکولی بالا در محلول ها می باشد. مولکول های بزرگتر از سایز تخلخل غشاء، زمانی که آب و سایر مولکول های با وزن مولکولی پایین از غشاء عبور می کنند باقی می مانند. به دلیل ماهیت آنیونی و سایز کوچک فلزات سنگین، یک معرف کمپلکس دهنده اضافه می شود تا فلزات سنگین با مولکول های بزرگ پیوند بر قرار کنند. این روش به دلیل کارایی بالا(90 درصد) و هزینه عملیاتی پایین مورد توجه قرار گرفته است. عیب این روش در تولید لجن می باشد. 

      تبادل یونی:

           یک روش مناسب برای حذف فلزات سنگین از فاضلاب آبی می باشد، در فرایند تبادل یونی یک رزین جامد نامحلول که شامل یون های با بار یکسان در یون های فلزات سنگین می باشد، در محلول فاضلاب آبی قرار می گیرد. واکنش جایگزینی اتفاق می افتد به طوری که رزین یون های فلزات سنگین را جذب می کند و یون های با بار یکسان را جایگزین آنها می کند. این فرایند به دلیل توانایی بازیافت یون های فلزات سنگین از رزین مورد توجه قرار گرفته است، عیب این روش این است که به فشاری زیاد جهت جداسازی نیاز دارد از معایب دیگر رزین ها آلودگی محیط زیست آنها بعد از اتمام طول عمرمفیدشان می باشد زیرا اغلب از جنس پلیمر بوده و برای محیط زیست زباله محسوب می شوند.

    جذب زیستی:

           جذب زیستی، توانایی توده زیستی در جمع آوری فلزات سنگین از پساب ها از طریق فعالیت های متابولیکی غیر مستقیم یا راه های فیزیکوشیمیایی جذب است. جلبک ها، کپک ها، مخمرها، باکتری ها و قارچ ها از جمله این جاذب ها اند. 

رسوب شیمیایی:

              رسوب شیمیایی، تبدیل یون های فلزی سنگین درون هیدروکسیدهای نا محلول فلزی که این فرایند طبق واکنش زیر انجام می شود.                          

Mⁿ⁺  +n(OH)^-   M(OH)₂  

به طوری که ⁺Mn به عنوان فلز سنگین و  M(OH)₂    به عنوان  هیدروکسید نامحلول در واکنش حضور دارند. شرایط خاصی برای انجام چنین واکنشی مورد نیاز است، اغلب عامل رسوب دهنده شیمیایی ارزانی مانند کلسیم آهک و کلسیم هیدروکسید برای انجام واکنش استفاده می شود. این روش به دلیل سادگی کار و هزینه عملیاتی پایین، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. علی رغم چنین مزایایی، فلزات سنگین در این روش کاملاً بازیافت نمی شوند و هم چنین در این روش، معرف رسوب دهنده زیادی مورد نیاز می باشد.

1-1-      مقدمه 

     دنیای امروز، دنیای صنعت و تکنولوژی های نو است و ما نیز برای همگام شدن با دنیا سالهاست که خیز برداشته ایم. کارخانه ها و صنایع بزرگ و کوچک فراوانی در شهرها و حاشیه های آنها ایجاد شده اند. حال آنکه محصولات تولیدی تنها خروجی آنها نمی باشد، اکنون پساب های صنایع را نیز می توان جزو فراورده های آنها به شمار آورد که بسیاری از آنها سازگار با محیط زیست نیز نمی باشند.

        بنابراین می توان گفت صنعت مسئول بسیاری از آلودگی های محیطی است. از جمله آنها، وجود فلزات سنگین در محیط می باشد. حل این مشکل مدت زمان مدیدی است که به عنوان چالشی بزرگ مطرح شده است. فلزات سنگین گروهی از فلزات ( در حدود 40 عنصراند) که از سازنده های طبیعی پوسته زمین بوده و دانسیته ای بیش از 5 گرم بر میلی لیتر دارند. مشکل اصلی این فلزات این است که در بدن متابولیزه نمی شوند. در واقع پس از ورود به بدن در بافت ها ذخیره شده و از بدن دفع نمی گردد. همچنین می توانند جایگزین املاح و مواد معدنی مورد نیاز بدن شوند.

1-2-   عواقب ورود فلزات سنگین به بدن

             اختلالات عصبی، تنفسی، قلبی - عروق، غدد و پوستی، آسیب به کبد، کلیه و مغز، اختلال در عملکرد آنزیم های بدن، نا باروری، کم خونی، تهوع و استفراغ، تضعیف سیستم ایمنی بدن، تغییر سوخت و ساز بدن، انواع سرطان ها، به هم خوردن تعادل هورمونی بدن، سقط جنین و چاقی از عواقب ورود فلزات سنگین به بدن می باشد.

1-3-      منابع افزایش آلودگی فلزات سنگین در محیط

فلزاتی چون سرب، کروم، جیوه، اورانیوم، سلنیوم، روی، آرسنیک، کادمیوم، مس، نقره و نیکل که ممکن است از عملیات معدن یابی، فرایند رادیواکتیو کردن مواد مختلف، آبکاری فلز، آفت کش ها، نگهدارنده ها، شوینده ها و ... وارد محیط شوند.

www.pubs.rsc.org