حذف کروم از آب آشامیدنی به سختی در تصفیه خانه های آب شهری انجام شده و به همین دلیل پیشنهاد میشود با تجهیزات جانبی این فلز سنگین خطرناک از آب جدا شود. کروم 6 ظرفیتی یکی از مهم ترین پارامترهای کیفیت آب است که در اغلب مواقع به دلیل ورود فاضلاب های صنعتی به طبیعت در آب افزایش پیدا می کند. در ادامه روش های حذف کروم 6 ظرفیتی از آب آشامیدنی، مقدار مجاز و نحوه اندازه گیری آن را معرفی خواهیم کرد.
خطرات کروم در آب آشامیدنی
کروم Cr یکی از کاربردی ترین فلزات سنگین در طبیعت است که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. این فلز ارزشمند در انواع مختلف کروم 3 ظرفیتی، کروم 6 ظرفیتی و کروم 0 وجود دارد که نوع شش ظرفیتی بیشترین خطر را برای انسان دارد. در تصفیه خانه های بزرگ حذف کامل کروم بسیار هزینه بر است و به همین دلیل در اغلب مواقع به صورت کامل این فلز جداسازی نمی شود.
در صورت عدم حذف کروم 6 از آب خطرات متعددی برای انسان بوجود می آید از قبیل: آسیب به کبد و بروز سرطان، مشکلات پوستی و آلرژی شدید، آسیب به دستگاه تولیدمثل آقایان و خانم ها و مشکل در باروی آنها، کم خونی، تشنج، سوزش چشم و اختلال در سیستم تنفسی.
مقدار مجاز کروم در آب
با توجه به خطرات بسیار زیاد کروم 6 برای انسان، سازمان حفاظ محیط زیست ایالت متحده آمریکا EPA مقدار استاندارد برای آن معرفی کرده است. بر اساس اطلاعات ارائه شده از سوی این سازمان، حداکثر مقدار مجاز کروم 6 در آب آشامیدنی 0.1 میلی گرم بر لیتر است. علاوه بر نوشیدن این آب، تماس آن با بدن و پوست و چشم نیز می تواند خطرات متعددی را به همراه داشته باشد. به همین دلیل حذف و جداسازی کروم از آب در تمام دنیا اهمیت بالایی دارد.
دلیل افزایش کروم 6 در آب
کروم یکی از فلزات موجود در طبیعت است که معادن متعددی از آن در تمام دنیا از جمله ایران وجود دارد. با عبور آب از لایه های سنگ حاوی کروم، این فلز وارد منابع آبی میشود. از ورود کروم 6 از این طریق به منابع آبی نمی توان جلوگیری کرد.
یکی دیگر از دلایل افزایش کروم شش ظرفیتی در آب، ورود فاضلاب های صنعتی به طبیعت است. در بسیاری از فاضلاب های صنعتی کروم به مقدار زیاد وجود دارد و باعث آلوده شدن سفره های آب زیرزمینی و آبهای سطحی میشود.
بیشتر بخوانید: پارامترهای کیفیت آب
نحوه اندازه گیری کروم آب
متاسفانه کروم بو و مزه ندارد و تشخیص آن در آب بسیار سخت است. تنها راه برای تشخیص و اندازه گیری کروم آب استفاده از تجهیزات و روش های آزمایشگاهی است. کیت های اندازه گیری این فلزات نیز در بازار وجود دارد. برای استفاده از این کیت ها کافیست در ظرف نمونه آب قرار دهید. سپس کیت را وارد محلول نمونه کنید.
از دیگر روش های مناسب برای اندازه گیری کرومات در آب می توان به رنگ سنجی بادی فنیل کاربازید و روش یدومتری اشاره کرد. این روش ها در شرایطی کاربرد دارد که مقدار کروم در آب از 10 ppm کمتر باشد. روش یدومتری برای آب با مقدار کروم 10 تا 100 ppm نیز کاربرد دارد.
روش حذف کروم از آب
روش های حذف کروم شش ظرفیتی از آب محدود است و مانند حذف مس از آب و سایر فلزات راهکار برای آن وجود ندارد. از بهترین روش ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. روش‌های شیمیایی حذف کروم 6 از آب
-
حذف کروم با رسوب‌دهی (Precipitation)
در این روش، از مواد شیمیایی مانند هیدروکسید سدیم یا آمونیوم هیدروکسید استفاده میشود تا کروم به صورت هیدروکسید نامحلول رسوب کند. این عمل باعث میشود که کروم از فاز محلول (آب) جدا شده و به صورت جامد در ته ظرف جمع شود. سپس، با استفاده از روش‌هایی مانند فیلتراسیون، این رسوب جامد از آب جدا میشود.
-
حذف کروم با اکسیداسیون/کاهش (Oxidation/Reduction)
کروم می‌تواند در دو حالت اکسیداسیون 3+ و 6+ وجود داشته باشد. هر یک از این حالت‌ها خواص شیمیایی متفاوتی دارند. با استفاده از مواد اکسیدکننده (مانند پرمنگنات پتاسیم) یا کاهنده (مانند دی‌اکسید گوگرد)، می‌توان حالت اکسیداسیون کروم را تغییر داد و آن را به حالتی تبدیل کرد که راحت‌تر از آب جدا شود. برای مثال، با اکسید کردن کروم 3+ به کروم 6+، می‌توان آن را به صورت کرومات رسوب داد.
-
حذف کروم با جذب سطحی(Adsorption)
از دیگر روش های موثر برای جداسازی کروم 6 از آب می توان به جذب سطحی با کربن اکتیو اشاره کرد. کربن اکتیو قدرت بسیار بالایی در جذب فلزات و یون های موجود در آب دارد و به همین دلیل در فیلتر کربنی از آن استفاده میشود. بعد از عبور آب از فیلتر کربنی، یون ها و کروم جذب آن شده و روی منافذ کروم تجمع پیدا می کنند. کربن فعال با گذشت زمان نیاز به احیا دارد تا کارایی و قدرت جذب خود را مجدد بدست آورد.
2. روش‌های فیزیکی حذف کروم آب آشامیدنی
-
حذف کروم با اسمز معکوس (RO)
یکی از موثرترین روشها برای جداسازی کروم از آب، اسمز معکوس است. در این روش ممبران و غشای نیمه تراوا استفاده میشود که از عبور املاح و فلزات سنگین موجود در آب جلوگیری می کند. منافذ روی ممبران ها بسیار کوچک هستند و ذرات کروم نمی توانند از آن عبور کنند. در نتیجه آب تصفیه شده بدون فلزات از دستگاه تصفیه آب صنعتی که از این روش استفاده می کند تخلیه می گردد.
با عبور مداوم آب آلوده از این دستگاه، روی ممبران ها مقدار زیادی گل و لای، فلزات، کروم و غیره انباشته شده و منافذ آن مسدود می شود. به همین دلیل به صورت دوره ای باید شستشوی معکوس و cip انجام شود. با عبور آب در خلاف جهت از روی ممبران ها مواد انباشته شده روی آن جدا شده و فیلتر تمیز میشود.
در دستگاه های تصفیه آب نیمه صنعتی و خانگی این روش استفاده شده و به همین دلیل تا حد مطلوبی می توانند کروم را حذف کنند. البته تمام دستگاه ها این ویژگی را دارا نمی باشند و در زمان خرید باید به این نکته توجه داشت.
-
حذف کروم با رزین
استفاده از دانه های رزین برای حذف کروم از آب آشامیدنی از روش های آزمایشگاهی است و در تصفیه خانه ها به ندرت استفاده میشود. با عبور آب حاوی کروم 6 از روی بستر رزین های آنیونی و کاتیونی تبادل یون رخ داده و جداسازی انجام میشود. در این روش به دلیل تجمع مقدار زیاد کروم روی دانه های رزین، باید احیا به شیوه های مختلف انجام شود. در مطالعات انجام شده رزین های آنیونی بازی قوی کارایی بهتری برای کاهش کروم آب دارند.
یکی دیگر از روش های آزمایشگاهی که برای کاهش کروم 6 آب ارائه شده است، استفاده از پودر آهن می باشد. با توجه به مقدار ph و کروم آب به آن پودر آهن افزوده شده و جداسازی صورت می گیرد. این روش در دستگاه های تصفیه آب اجرا نمیشود و بیشتر جنبه مطالعاتی و پژوهشی دارد.
-
حدف کروم آب با تقطیر (Distillation)
در این روش، آب را تبخیر کرده و بخار آب را جمع‌آوری می‌کنند. با این کار، املاح و ناخالصی‌ها از جمله کروم در مایع باقی مانده و آب خالص به دست می‌آید. تقطیر یکی از روش‌های بسیار موثر برای حذف تمام ناخالصی‌ها از آب است، اما از نظر انرژی‌بر بودن و هزینه بالا، محدودیت‌هایی دارد.
3. روش‌های بیولوژیکی حذف کروم از آب
-
استفاده از میکروارگانیسم‌ها
برخی از میکروارگانیسم‌ها مانند باکتری‌ها و قارچ‌ها، توانایی جذب و تجمع کروم را دارند. با استفاده از این میکروارگانیسم‌ها، می‌توان کروم را از آب جدا کرد. این روش به عنوان بیورمدیاسیون شناخته میشود و یک روش زیست‌محیطی و کم‌هزینه برای تصفیه آبهای آلوده به فلزات سنگین است.
-
گیاهان آبزی
برخی گیاهان آبزی نیز قابلیت جذب و تجمع فلزات سنگین از جمله کروم را دارند. با کشت این گیاهان در آب آلوده، می‌توان میزان کروم را کاهش داد. این روش به عنوان فیتورمدیاسیون شناخته میشود و یک روش طبیعی و کم‌هزینه برای تصفیه آبهای آلوده است.
عوامل موثر در انتخاب روش مناسب حذف کروم آب آشامیدنی
- نوع و غلظت کروم: نوع کروم (3+ یا 6+) و غلظت آن در آب، در انتخاب روش مناسب تاثیرگذار است.
- کیفیت آب: وجود سایر ناخالصی‌ها در آب، بر انتخاب روش مناسب تاثیرگذار است.
- هزینه: هزینه هر روش، یکی از عوامل مهم در انتخاب روش مناسب است.
- کارایی: کارایی هر روش در حذف کروم، از عوامل مهم دیگر است.
- میزان آب مورد نیاز تصفیه: حجم آبی که باید تصفیه شود، در انتخاب روش مناسب تاثیرگذار است.
توجه: انتخاب روش مناسب برای حذف کروم از آب، نیازمند بررسی دقیق شرایط آب و مشاوره با متخصصین گروه صنعتی آبسازه است.
جمع بندی
با توجه به ویژگی های کروم و محدودیت هایی که در جداسازی آن از آب وجود دارد، یکی از بهترین روش ها برای حذف آن روش اسمزمعکوس است. غشای نیمه تراوا با منافذ بسیار ریز از عبور کروم جلوگیری می کند و تصفیه انجام میشود. در آزمایشگاه ها روش های دیگری از قبیل استفاده از رزین آنیونی بازی قوی و پودر آهن نیز برای این منظور استفاده میشود.
