حذف آرسنیک از آب در منابع آبی که حاوی ترکیبات این عنصر خطرناک و سرطان زا است، گامی مهم و ضروری به شمار می رود. آرسنیک در طبیعت در انواع مختلف آلی و معدنی وجود دارد و رایج ترین و خطرناک ترین آنها AS+5 و AS+3 است که به ترتیب آرسنیت و آرسنات نامیده شده و از پارامترهای شیمیایی آب به شمار می روند. ورود این ترکیبات بیماری های متعددی را در انسان بوجود می آورد و به همین دلیل به روش های مختلف باید حذف شوند. در ادامه روش های حذف و جداسازی آرسنیک از آب آشامیدنی را معرفی خواهیم کرد.
آرسنیک آب چیست؟
آرسنیک از عناصر طبیعی در زمین است که در ترکیبات مختلف آن در خاک و معادن وجود دارد. ترکیبات آرسنیک آب در دو نوع آلی و معدنی دسته بندی میشوند و از خطرناک ترین آنها می توان به آرسنیت AS+5 و آرسنات AS+3 اشاره کرد. بعد از عبور آب از منابع حاوی ارسنیک، این عنصر وارد آن شده و باعث آلودگی می شود. علاوه براین، در علف کش ها و حشره کش ها این ترکیبات وجود دارد و از این طریق وارد آب میشوند. به همین دلیل احتمال آلوده بودن آب با این عناصر زیاد است و روش های حذف آرسنیک از آب باید در روند تصفیه انجام شوند.
تشخیص آرسنیک در آب
قبل از حذف آرسنیک از آب ابتدا باید بررسی شود که آیا این عناصر در آب وجود دارد یا خیر؟ متاسفانه بسیاری از منابع آبی در استان های خراسان رضوی، همدان، کردستان، گیلان، یزد، فارس، خراسان جنوبی، کرمان، اصفهان، سیستان و بلوچستان و کرمان، اردبیل و آذربایجان غربی و شرقی به آرسنیک آلوده هستند. حال سوال این است، روش های تشخیص آرسنیک در آب چیست؟
دقت داشته باشید که آرسنیک باعث تغییر رنگ، طعم و بو و مزه آب نمیشود. به همین دلیل تنها از طریق ابزارهای آزمایشگاهی می توان تشخیص داد که آب به آرسنیک آلوده است یا خیر؟ روش های آزمایشگاهی دقت بالایی داشته و کوچکترین مقدار این عناصر را می توانند شناسایی کنند. در حالت استاندارد مقدار آرسنیک در آب نباید از 0.01 میلی گرم بر لیتر بیشتر باشد.
عوارض مصرف آب آلوده به آرسنیک
اصلی ترین دلیل حذف آرسنیک از آب، بیماری های خطرناکی است که این عنصر در بروز آن نقش دارد. از مهم ترین عوارض مصرف آب آلوده به آرسنیک می توان به سرطان کبد، مثانه، ریه و بیماری های پوستی و سرطان پوست اشاره کرد.
1- حذف آرسنیک از آب با اکسیداسیون
یکی از نکات بسیار مهم در حذف آرسنیک آب، میزان واکنش پذیری هر یک از ترکیبات آن است. دقت داشته باشید که آرسنیت واکنش پذیری کمتری نسبت به آرسنات دارد. به همین دلیل ابتدا باید آرسنیت با اکسیداسیون به آرسنات تبدیل شود. سپس سایر روش ها اجرا گردند.
با اکسیداسیون آرسنیک می توان آرسنیت را به آرسنات تبدیل کرد. برای این منظور کلر، ازن، دی اکسید کربن، پتاسیم پرمنگنات، هیپوکلریت، هیدروژن پراکسید و مونوکلرامین استفاده میشود. بعد از تزریق هر یک از اینها، آرسنیت به آرسنات تبدیل شده و سرعت رسوب شدن، جذب و تبادل یونی افزایش پیدا می کند.
2- حذف آرسنیک آب با تبادل یون
از بهترین روش ها برای جداسازی آرسنیک از آب می توان به تبادل یون اشاره کرد. در این روش با استفاده از دانه های رزین آرسنات های موجود در آب جایگزین سدیم روی رزین میشود. در نتیجه جداسازی این ترکیبات مضر انجام خواهد شد. در سختی گیر رزینی دانه های رزین علاوه بر کاهش درجه سختی آب این قبیل ترکیبات موجود در آب را نیز حذف می کنند.
برای دریافت نتیجه مطلوب از این روش، حتما باید ابتدا اکسیداسیون انجام شده باشد. چون آرسنات ها بهتر از آرسنیت با سدیم رزین جایگزین شده و تبادل یون صورت می گیرد.
3- جداسازی آرسنیک با جذب سطحی
کربن فعال قدرت بسیار بالایی در جذب آلاینده ها و فلزات موجود در آب دارد. آرسنات های موجود در آب در زمان کوتاه جذب کربن اکتیو موجود در فیلتر کربنی میشود و حذف و جداسازی از این طریق انجام خواهد شد. با گذشت زمان و تجمع مقدار زیاد آرسنات روی کربن فعال، این ماده خاصیت جذب خود را از دست داده و نیاز به احیا دارد. علاوه براین، با شستشوی مداوم نیز می توان کارایی این روش را حفظ کرد.
4- حذف آرسنیک با اسمز معکوس
در دستگاه تصفیه آب صنعتی فرآیند اسمزمعکوس نقش بسیار مهمی دارد و آلاینده ها به کمک ممبران های داخل دستگاه حذف می شوند. در این روش آرسنیک و سایر فلزات سنگین موجود در آب روی غشای نیمه تراوا تجمع یافته و امکان عبور از منافذ آن را ندارند. این روش دقت بالایی دارد و در دستگاه های تصفیه آب خانگی نیز قادر به کاهش و جداسازی آرسنیک هستند.
5- جداسازی آرسنیک با انعقاد
مواد منعقدکننده تاثیر بسیار بالایی بر ترکیبات آرسنیک در آب دارند. بعد از تزریق مقدار مشخصی از مواد منعقدکننده، آرسنیک ها به این مواد متصل شده و در کف مخزن ته نشین می شوند. فریک کلرید یکی از بهترین مواد منعقدکننده است که قدرت بالایی در جذب آرسنیک و تشکیل لایه های لخته با آن دارد.
6- استفاده از نانوفیلتراسیون
نانوفیلتراسیون از جمله سیستم های فیلتراسیون است که به دلیل داشتن منافذ بسیار ریز، از عبور فلزات و ذرات معلق در آب جلوگیری می کنند. منافذ این فیلترها 0.5 نانو متر است و به همین دلیل قدرت بالایی در جداسازی آرسنات ها دارند.
7- استفاده از میکروفیلتراسیون
میکروفیلتراسیون با بهره مندی از منافذ 100 تا 10000 نانومتری از دیگر تجهیزات کاربردی برای حذف آرسنیک های موجود در آب است. با عبور آب از این فیلترها حجم بالایی از آلاینده ها، فلزات سنگین از آب حذف شده و تاثیر بالایی بر افزایش کیفیت نهایی آب دارد.
8- فناوری نانو برای حذف آرسنیک آب
فناوری نانو در چند سال اخیر نقش بسیار مهمی در بهبود روش های تصفیه آب و فاضلاب داشته است. به طوریکه در حال حاضر برای حذف آلاینده هایی همچون آرسنات ها از این مواد استفاده میشود. نانو ذرات آهن و نانوتیوب کربن در این زمینه نقش مهمی داشته و بیشتر در مقیاس آزمایشگاهی استفاده میشوند.
آیا آرسنیک با جوشاندن آب از بین می رود؟
با توجه به آلوده بودن بسیاری از منابع آبی از قبیل چشمه ها، قنات و چاه های عمیق به آرسنیک و ترکیبات مختلف آن، اغلب افراد به اهمیت حذف آن پی برده اند. اما حذف این آلاینده ها تنها به کمک دستگاه های پیشرفته امکان پذیر است. دقت داشته باشید که آرسنیک با جوشاندن از آب حذف نمی شود. با جوشاندن آب تبخیر شده و فلزات سنگین و سایر ترکیبات مضر آن از جمله آرسنیک غلظت بیشتری پیدا می کند. بهترین کار استفاده از دستگاه تصفیه آب نیمه صنعتی و صنعتی است.
جمع بندی
با توجه به اینکه آرسنیک باعث بروز بیماری های مختلف از جمله سرطان کبد، مثانه، ریه و پوست میشود، حذف آن از آب ضروری است. برای این منظور در مرحله پیش تصفیه ابتدا اکسیداسیون صورت گرفته و آرسنیت به آرسنات تبدیل میشود. سپس با روش های تبادل یونی، جذب سطحی، اسمز معکوس، فیلتراسیون، انعقاد و مواد نانو حذف صورت می گیرد.
