حذف آرسنیک از آب آشامیدنی یکی از چالش‌های مهم در تصفیه آب است. آرسنیک، یک عنصر شیمیایی خطرناک، به دلیل خواص سرطان‌زایی و مشکلات جدی سلامتی، باید از منابع آبی حذف شود. این مقاله به بررسی روش‌های مختلف و نوین حذف آرسنیک از آب می‌پردازد، که از جمله شامل تکنیک‌های شیمیایی، فیزیکی، و بیولوژیکی است.
آرسنیک در آب چیست؟
آرسنیک یک عنصر طبیعی است که می‌تواند به صورت طبیعی از طریق فرآیندهای زمین‌شناسی وارد آب‌های زیرزمینی و سطحی شود. این عنصر در محیط‌های مختلف به شکل ترکیبات آلی و غیرآلی وجود دارد. دو نوع عمده از آرسنیک در آب، آرسنیت (AS+3) و آرسنات (AS+5) هستند. آرسنات، با واکنش‌پذیری بیشتر، قابلیت تبدیل به ترکیبات دیگر را دارد، در حالی که آرسنیت پایدارتر است. ترکیبات آرسنیک می‌توانند از طریق منابع مختلفی مانند عبور آب از بسترهای خاکی حاوی آرسنیک، آفت‌کش‌ها، و فعالیت‌های صنعتی وارد آب شوند.
روش‌های حذف آرسنیک از آب
- اکسیداسیون آرسنیک
اکسیداسیون یکی از روش‌های مؤثر در تبدیل آرسنیت به آرسنات است. در این روش، از مواد شیمیایی مانند پرمنگنات، هیپوکلریت، پراکسید هیدروژن، و ازن برای اکسید کردن آرسنیت استفاده می‌شود. این فرآیند باعث افزایش قابلیت رسوب‌گذاری و جذب آرسنیک می‌شود و از این طریق، حذف آن از آب آسان‌تر می‌گردد. - انعقاد و لخته‌سازی
یکی از روش‌های رایج در حذف ذرات کلوئیدی و آرسنیک از آب، انعقاد و لخته‌سازی است. در این روش، ترکیباتی مانند آلوم و کلرید آهن به آب اضافه می‌شوند تا ذرات آرسنیک به هم پیوسته و لخته‌هایی تشکیل دهند که قابل جمع‌آوری و حذف هستند. عملکرد این روش به pH آب بستگی دارد؛ به‌طور مثال، آلوم در pH حدود 6 تا 8 عملکرد بهتری دارد. - ته‌نشینی با آهک
استفاده از آهک برای ته‌نشینی آرسنیک یکی از روش‌های پیش‌تصفیه است. این روش به تنهایی کارایی بالایی ندارد و معمولاً به عنوان یک مرحله قبل از روش‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، این روش می‌تواند 40 تا 70 درصد از آرسنیک موجود در آب را حذف کند. - جذب سطحی
در این روش، از موادی مانند آلومینای فعال، اکسید آهن هیدراته، و شن و ماسه برای جذب آرسنیک از آب استفاده می‌شود. این مواد دارای سطح بالایی برای جذب آرسنیک هستند. برای حفظ کارایی این روش، مواد جاذب باید به صورت منظم احیا شوند. این احیا معمولاً با استفاده از سود سوزآور انجام می‌شود. - تبادل یونی
تبادل یونی شباهت زیادی به جذب سطحی دارد، اما در این روش از دانه‌های رزین استفاده می‌شود. این دانه‌ها آرسنیک را از آب جذب می‌کنند. برای افزایش کارایی، ابتدا آرسنیت به آرسنات اکسید می‌شود. سپس آب از بستر رزینی عبور داده می‌شود تا آرسنات جذب رزین شود. پس از اشباع رزین، باید با استفاده از محلول‌های خاصی احیا شود. - فیلتراسیون و استفاده از غشاها
استفاده از غشاهای مصنوعی یکی از روش‌های مؤثر در حذف آرسنیک از آب است. در این روش، آب تحت فشار از میان غشاهای با منافذ بسیار کوچک عبور می‌کند که ذرات آرسنیک را جدا می‌کند. سه روش اصلی در این زمینه عبارتند از:
.اسمز معکوس (RO): یکی از بهترین روش‌ها برای حذف آرسنیک است. در این روش، آب تحت فشار بالا از غشاهای بسیار ریز عبور می‌کند و آرسنیک را از آن جدا می‌کند.
.اولترافیلتراسیون: این روش نیز از غشاها استفاده می‌کند، اما منافذ آنها کمی بزرگتر از اسمز معکوس است. به همین دلیل، این روش به تنهایی کارایی کمتری دارد و بهتر است قبل از آن، عمل لخته‌سازی انجام شود.
.نانوفیلتراسیون: این غشاها دارای منافذی به اندازه 0.001 میکرون هستند و می‌توانند آرسنیک را از آب جدا کنند، اما کارایی آنها نسبت به اسمز معکوس کمتر است.
روش‌های نوین حذف آرسنیک از آب
در سال‌های اخیر، روش‌های نوین و فناوری‌های جدیدی برای حذف آرسنیک از آب معرفی شده‌اند. یکی از این روش‌ها، استفاده از روش‌های الکتروشیمیایی مانند ECAR است. این روش با استفاده از جریان الکتریکی و زنگ آهن، آرسنیک را رسوب می‌دهد. فناوری نانو نیز یکی دیگر از روش‌های نوین است که می‌تواند در حذف آرسنیک مؤثر باشد، اگرچه بیشتر در مراحل آزمایشگاهی قرار دارد و هنوز به طور گسترده در تصفیه‌خانه‌های بزرگ مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.
نتیجه‌گیری
حذف آرسنیک از آب یکی از نیازهای اساسی برای تامین آب آشامیدنی سالم است. روش‌های مختلفی برای حذف آرسنیک وجود دارد که هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارند. انتخاب روش مناسب بستگی به شرایط خاص آب و نیازهای تصفیه دارد. با توجه به پیشرفت‌های جدید در فناوری، انتظار می‌رود روش‌های نوینی که کارایی و بازده بالاتری دارند، در آینده توسعه یابند و به طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار گیرند.
