بخشی از مقاله
چکیده
امروزه آلودگی ناشی از فلزات سنگین به یکی از جدی ترین مشکلات زیست محیطی تبدیل شده است. حذف فلزات سنگین به علت تجدید حیات و پایداری آنها در محیط زیست از مسائل ویژه امروزه به شمار می آید. در سال های اخیر، روش های مختلفی برای حذف فلزات سنگین از پسابها به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است. این مقاله روش های متداول که برای حذف فلزات سنگین از پسابها مورد استفاده قرار گرفته است مرور می کند و روش های آنها را مورد ارزیابی قرار می دهد. این روش ها شامل انتشار شیمیایی، تبادل-یونی، جذب، فیلتراسیون غشاء، تجمع انعقادی، روش شناورشدن و روش های الکتروشیمیایی دیگر می باشد. از مقالات چاپی بررسی شده مشهود است که تبادل - یونی، جذب و فیلتراسیون غشا برای حذف فلزات سنگین از فاضلاب بیشتر مورد بررسی قرار گرفته اند.
کلمات کلیدی: فلزات سنگین، فاضلاب، آلودگی
مقدمه
فلزات سنگین عناصری با وزن اتمی بین 63,5 و 200,6 می باشند، و وزن مخصوص بیشتر از 5,0 دارند. با گسترش سریع صنایع مانند آبکاری فلزات، عملیات استخراج معدن، صنایع تولید کود، دباغی، صنایع تولید کاغذ، باتری و سموم و غیره به ویژه در کشورهای در حال توسعه فلزات سنگین به طور مستقیم یا غیر مستقیم به درون فاضلاب های و در نهایت به طور فزاینده ای در محیط زیست وارد می شوند. برخلاف آلاینده های آلی، فلزات سنگین قابل تجزیه نیستند و تمایل به تجمع در بافت موجودات زنده دارند و بسیاری از یون های فلزات سنگین سمی و یا سرطان زا شناخته شده اند. فلزات سنگین سمی که به طور خاص یکی از نگرانی های جدی برای حذف از فاضلاب های صنعتی به شمار می روند شامل روی، مس، نیکل، جیوه، کادمیوم، سرب و کروم می باشند.
فلز روی یک عنصر جزئی در طبیعت می باشد که برای سلامت انسان ضروری می باشد. برای عملکرد فیزیولوژیکی بافت زنده و برای تنظیم بسیاری از فرآیندهای بیوشیمیایی مهم می باشد. با این حال، مقدار بیش از حد روی می تواند باعث مشکلات مهم سلامتی، مانند گرفتگی عضلات معده، تحریک پوست، استفراغ، تهوع و کم خونی شود . - Oyaro et al., 2007 - مس نیز در متابولیسم حیوانات ضروری می باشد. اما مصرف بیش از مس باعث ایجاد سمیت جدی مانند، استفراغ، گرفتگی عضلات، تشنج و حتی مرگ می شود . - Paulino et al., - 2006حضور بیش از سطح بحرانی نیکل ممکن است باعث ایجاد مشکلات جدی ریوی و مشکلات کلیوی به علاوه ی دردهای دستگاه گوارش، تسلب بافت های ریوی و آماس پوست می شوند.
و همینطور نیکل به عنوان یک عنصر سرطان زا برای انسان شناخته شده است. جیوه به عنوان یک مخرب اعصاب می باشد که می تواند باعث آسیب هایی به سیستم اعصاب مرکزی شود. غلظت های بالا از جیوه می تواند باعث اختلالات ریوی و عملکرد کلیوی، درد قفسه و انسداد تنفسی می شود. مثال کلاسیک از مسمومیت جیوه خلیج Minamata می باشد. کادمیوم نیز بوسیله ی آژانس حفاظت از محیط زیست آمریکا به عنوان یک سرطان زا برای انسان طبقه بندی شده است. کادمیوم سلامت انسان را به خطر می اندازد. قرار گرفتن در معرض کادمیوم می تواند باعث اختلال مزمن در عملکرد کلیه که این اختلالات در سطوح بالاتر می تواند منجر به مرگ شود.
سرب نیز می تواند باعث آسیب به سیستم اعصاب مرکزی شود. سرب همچنین می تواند باعث آسیب کلیه، کبد و سیستم تولید مثلی، فرآیندهای سلولی پایه و عملکرد مغز شود. علائم سمیت ناشی از سرب شامل آنمی، بی خوابی، سر درد، سرگیجه، تحریک پذیری، ضعف عضلات، توهم و آسیب های کلیوی می شود. کروم موجود در محیط های آبیعمدتاً در دو حالت می باشد Cr - III - و Cr - VI - در حالت معمول، Cr - VI - از Cr - III - بسیار سمی تر می باشد Cr - VI - بر فیزیولوژی انسان تأثیر می گذارد، در زنجیره ی غذایی تجمع می یابد و بنابراین باعث ایجاد مشکلات بهداشتی از ناراحتی پوستی ساده تا سرطانی شدن ریه می شود.
مطابق با مقررات بیشتر و دقیق تر، در حال حاضر فلزات سنگین آلاینده های در اولویت و به یکی از مشکلات جدی زیست محیطی تبدیل شده اند. بنابراین این فلزات سنگین سمی می بایست برای محافظت مردم و محیط زیست از فاضلاب ها برداشته شوند. بسیاری از روش ها برای حذف یون های فلزات سنگین استفاده می شوند که شامل رسوب شیمیایی، تبادل یونی، جذب، فیلتراسیون غشاء، تکنیک های حذف شیمیایی و غیره می باشند. مقاله مروری حاضر به تکنیک های رایج برای حذف یون های فلزات سنگین از فاضلاب ها می پردازد. مزایا و محدودیت های آنها در کاربرد نیز ارزیابی می شوند.
.1تکینک های تصفیه فلزات سنگین از فاضلاب
2,1 رسوب شیمیایی
رسوب شیمیایی به دلیل اینکهنسبتاً ساده با کارکرد ارزان است بسیارموثر است و تا حد زیادی به طور گسترده در فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد - Ku and Jung, 2001 - در فرآیندهای رسوب، مواد شیمیایی با یون های فلزات سنگین برای تشکیل رسوبات غیر محلول واکنش نشان می دهند. رسوبات تشکیل شده را می توانند از طریق ته نشینی یا فیلتراسیون از آب جدا شوند. سپس آب تصفیه شده تخلیه شده و به صورت مناسب تزریق می شود و یا دوباره استفاده می شود. فرآیندهای رسوب شیمیایی معمولی شامل رسوب هیدروکسید و رسوب سولفید است.
1,1,2 رسوب هیدروکسید رسوب هیدروکسید است به دلیل سادگی نسبی روش، هزینه کم و سهولت کنترل pH متداول ترین روش رسوب شیمیایی می باشد.
محلول بودن هیدروکسیدهای فلزی مختلف در محدوده ی pH 8.0 تا 11,0 به حداقل می رسد. هیدروکسیدهای فلزی می توانند از طریق لخته سازی و ته نشینی حذف شوند. انواع هیدروکسیدها برای حذف رسوب فلزات از فاضلاب، مورد استفاده قرار می گیرد، بر اساس هزینه کم و سهولت کاربرد، آهک بهترین انتخاب از رسوب هیدروکسید پایه مورد استفاده در محیط های صنعتی می باشد - جدول - 1فرآیند رسوب هیدروکسید با استفاده از Ca - OH - 2 و NaOH در حذف یون های Cu - II - و Cr - VI - از فاضلاب توسط میرباقری و حسینی در سال 2005 ارزیابی شده است Cr - VI - .با استفاده از سولفات آهن به Cr - III - تبدیل شد.
حداکثر رسوب Cr - III - در pH 8.7 با افزودن Ca - OH - 2 اتفاق می افتد و غلظت کرومات از mg/L 30 به mg/L 0,01 کاهش یافت . کوپرآمونیاک بوسیله ی هوادهی کاهش یافت و بهینه سازی pH برای حداکثر رسوب مس در حدود 12,0 برای هر دو حالت با Ca - OH - 2 و NaOH می باشد و غلظت های مس از mg/L 48,51 به mg/L 0,694 کاهش یافت. با افزایش میزان رسوب آهک، افراشتن خاکستر به عنوان ماده بذر مورد استفاده قرار گرفت. افراشتن آسلیم کربناته موجود اندازه ذرات رسوب شده را افزایش می دهد و به طور قابل توجهی اثر حذف فلزات سنگین را بهبود می بخشد. غلظت های کروم، مس، سرب و روی در پساب ها می تواند غلظت های اولیه را از mg/L 100,0 به ترتیب به 0,14، 0,03 و mg/L 0,45 کاهش دهد.
در فرآیند رسوب هیدروکسید، اضافه کردن انعقاد کننده ها مانند آلوم، نمک های آهن، و پلیمرهای آلی می توانند حذف فلزات سنگین از فاضلاب ها را افزایش دهند Charerntanyarak - 1999 - .شیمی انعقادکننده ها را کشف کرد و رسوب بوسیله ی آهک برای حذف از فاضلاب مصنوعی شامل روی، کادمیوم، منگنز و منیزیم در غلظت های به ترتیب 450، 150، 1085 و mg/L 3154 به دست آمد. او دریافت که pH بهینه بیشتر از 9,5 بود و فاضلاب های تصفیه شده می تواند استاندارهای آب و فاضلاب وزارت صنایع کشور را تأمین کند. علاوه بر این، اگر انعقادگر اضافه شود، غلظت فلزات سنگین باقی مانده می تواند بیشتر کاهش یابد. علارغم اینکه رسوب هیدروکسید به طور گسترده ای استفاده می شود، ولی همچنان برخی محدودیت هایی را دارا می باشد. اول، رسوب هیدروکسید حجم هاینسبتاً پایین ضخامت لجن، که می تواند مشکلات دفع و آبگیری را ایجاد کند را نشان می دهند . دوم، برخی از هیدروکسیدهای فلزی آمفوتریک هستند، و
