حذف نیترات از آب آشامیدنی اهمیت بسیار بالایی دارد و یکی از پارامترهای شیمیایی آب به شمار می رود. ورود نیترات به بدن انسان؛ مخصوصا در نوزادان و کودکان منجر به بیماری های خطرناک و اختلالات ذهنی میشود. به همین دلیل مقدار نیترات نباید از حد مجاز آن در آب بیشتر شود. در ادامه رایج ترین روش های حذف و جداسازی نیترات از آب را معرفی خواهیم کرد.
خطرات مصرف آب حاوی نیترات
نیترات یکی از رایج ترین ترکیبات موجود در آب است که مقدار کم آن نمی تواند به بدن آسیب وارد کند. اما مصرف آب با نیترات بالا به شدت باعث مسمومیت نوزادان و کودکان می شود. بیماری bluebody در نوزادانی که مادر آنها از آب حاوی نیترات استفاده می کند رایج است. نیترات از طریق شیر مادر وارد بدن نوزاد شده و در نهایت به تغییر رنگ اطراف لب و چشم منجر میشود. با افزایش بیش از اندازه نیترات در بدن در نهایت با مرگ کودکان و نوزادان روبرو خواهیم بود.
مصرف آب حاوی نیترات برای سنین بالا به اندازه کودکان خطرناک نیست. البته این بدان معنا نیست که هیچ خطری ندارد؛ بلکه شدت آن کمتر است. در حالت کلی در بزرگسالان و کودکان نیترات آب باعث کاهش اکسیژن خون و مسمومیت میشود.
مقدار مجاز نیترات در آب
مانند سایر ترکیبات موجود در آب، نیترات نیز نباید از مقدار مجاز خود بیشتر شود. بر اساس استانداردهای ارائه شده از سوی سازمان بهداشت جهانی، مقدار مجاز نیترات در آب 50 میلی گرم بر لیتر است. مادران باردار و خانم ها در دوران شیردهی تا حد امکان باید آب تصفیه شده با مقدار بسیار پایین و حدود 10 میلی گرم بر لیتر نیترات را مصرف کنند. در ایالت متحده آمریکا حداکثر مقدار استاندارد نیترات در آب 10 میلی گرم بر لیتر است.
روش اندازه گیری و تشخیص نیترات آب
تشخیص نیترات آب به دلیل بی بو و بی مزه بودن آن بسیار سخت است. ابزار و کیت برای شناسایی سریع مقدار نیترات آب وجود ندارد و تنها از روش های آزمایشگاهی در این شرایط استفاده می شود.
منابع افزایش نیترات در آب
برای درک بهتر دلیل افزایش نیترات در آب بهتر است نگاهی کلی به این ترکیب داشته باشیم. گیاهان و بدن موجودات بعد از مرگ در طبیعت به سرعت تجزیه شده و به نیتروژن تبدیل می شوند. نیتروژن نیز بعد از ورود به خاکی توسط باکتری ها به نیترات تبدیل می گردد. با بارش باران نیترات خاک به لایه های پایین و سفره های آب زیرزمینی وارد میشود.
از دیگر منایع افزایش نیترات در آب آشامیدنی می توان به کودهای شیمیایی اشاره کرد. آب خروجی از مزارع کشاورزی حاوی مقدار زیاد نیترات بوده و از این طریق به آب های سطحی و آب در سفره های زیر زمینی وارد میشود. فاضلاب های صنعتی نیز در افزایش این ترکیبات نقش مهمی ایفا می کنند. به همین دلیل آب اطراف شهرک های صنعتی و کارخانه ها بیشتر به نیترات آلوده است.
روش حذف نیترات از آب اشامیدنی
در تصفیه خانه ها با روش های مختلف نیترات NO3 را به N و O3 تبدیل می کنند. برای دست یافتن به این هدف روش های گوناگونی وجود دارد که مهم ترین آنها عبارتند از:
1- حذف نیترات با اسمز معکوس
یکی از روش های بسیار رایج در دستگاه تصفیه آب صنعتی، اسمز معکوس است که با آن اغلب آلاینده ها جداسازی میشوند. اساس کار این روش انتقال آب حاوی املاح، یون و فلزات سنگین به سمت ممبران ها با فشار هوا و جلوگیری از عبور املاح از منافذ ممبران و غشای نیمه تراوا در لایه میانی دستگاه است. در این روش از پمپ هوا برای هدایت و انتقال آب به سمت ممبران استفاده میشود، چون در حالت عادی آب شیرین و سبک به سمت آب شور با املاح زیاد حرکت می کند.
2- حذف نیترات با تبادل یون
دانه های پلیمری رزین قدرت بالایی در تبادل یون دارند و این ویژگی منجر به کاربرد گسترده آن در تصفیه آب شده است. کلرید رزین در این روش با نیترات جایگزین شده و حذف انجام میشود. هر اندازه کلرید بیشتری با نیترات ها جایگزین شود، به همان نسبت کارایی روش کاهش پیدا می کند. در نتیجه لازم است به صورت دوره ای شستشو و احیای دانه های رزین انجام شود.
3- جداسازی نیترات با جذب سطحی
در این روش از فیلتر کربنی برای جداسازی و حذف نیترات استفاده می شود. به محض عبور آب از روی دانه های کربن اکتیو، نیترات جذب کربن میشود. برای افزایش راندمان این روش لازم است کربن اکتیو به صورت دوره ای شستشو داده شوند. علاوه بر شستشو، احیای کربن اکتیو نیز باید انجام شود. در دستگاه آب شیرین کن صنعتی و نیمه صنعتی از این روش استفاده میشود.
4- حذف نیترات با الکترولیز
در این روش برای کاهش نیترات آب به الکترودهای کاتد و آند و غشای نیمه تراوا نیاز دارید. یک غشای نیمه تراوا را بین الکترودها قرار دهید تا مانند سد در مقابل عبور نیترات موجود در آب عمل کند. این روش راه اندازی آسان و سریعی دارد، اما اجرای آن در مقیاس بزرگ هزینه بر است. به همین دلیل بیشتر در آزمایشگاه ها از آن استفاده میشود.
5- حذف نیترات با رقیق سازی
در حالت استاندارد در یک لیتر آب حداکثر 50 میلی گرم نیترات باید وجود داشته باشد. در نتیجه می توان با اضافه کردن آب تصفیه شده به آب با نیترات بالا مقدار آن را در یک لیتر کاهش داد. این روش رقیق سازی است و دقت بسیار پایینی داشته و تنها در شرایط عدم دسترسی به اجرای سایر روش ها این فرآیند انتخاب میشود.
6- روش های بیولوژیکی برای کاهش نیترات
همان طور که در طول متن اشاره شد، برای جداسازی نیترات از آب باید آن را به نیتروژن و O3 تبدیل کرد. باکتری های موجود در آب قادر به تجزیه این ترکیب و تبدیل آن به نیتروژن هستند. این روش یک فرآیند بیولوژیکی است که به صورت طبیعی در آب های سطحی اجرا میشود.
7- جداسازی نیترات با منیزیم
در این روش منیزیم به منبع آب اضافه میشود تا باعث آزادسازی نیتروژن گردد. از مهم ترین مزایای این روش می توان به تولید نکردن ترکیبات جانبی مضر اشاره کرد. علاوه براین، روشی با دقت بالا است!
8- استفاده از آلومینا
از دیگر روش های موثر در این زمینه که البته دقت پایینی دارد می توان به تزریق آلومینا به آب اشاره کرد. در این روش نیز ترکیب مضر جانبی ایجاد نمیشود و در بازه زمانی کوتاه می توان نیترات را به نیتروژن تبدیل کرد.
جمع بندی
نیترات بعد از ورود به منابع آبی از طریق فاضلاب های صنعتی، آب مزارع کشاورزی و تجزیه بقایای گیاهان و موجودات زنده به منابع آبی وارد میشود. این ترکیبات بعد از مصرف توسط انسان باعث کاهش اکسیژن خون شده و به دلیل شیوع بیماری bluebody در نوزادان به مرگ آنها منجر میشود. برای کاهش این ترکیب از روش های اسمز معکوس، تبادل یون، الکترولیز، جذب سطحی و رقیق سازی استفاده میشود. در دستگاه های تصفیه آب از RO و جذب سطحی با کربن اکتیو برای این منظور استفاده میشود.
