حذف بور از آب در شرایطی که مقدار آن بیش از استاندارد باشد یکی از اقدامات مهم در روند تصفیه آب به شمار می رود. بور، عنصری شیمیایی با خواص منحصر به فرد است که در طبیعت به صورت گسترده یافت میشود. با این حال چون ورود بیش از اندازه بور به بدن انسان باعث بیماری های مختلف از جمله اختلال در عملکرد تیروئید، آسیب به کلیه‌ها، مشکلات استخوانی، عفونت معده شده و در مشکلات جسمی نوزادان نیز نقش دارد. در گیاهان نیز بالا بودن مقدار بور در آب باعث زردی آنها و کاهش کیفیت محصولات کشاورزی می شود. در ادامه روش های حذف بور از آب، نحوه اندازه گیری و مقدار استاندارد آن را بررسی خواهیم کرد.
بور چیست و چگونه وارد آب میشود؟
بور (به انگلیسی Boron) یک عنصر شیمیایی با نماد B و عدد اتمی 5 است. این عنصر به صورت طبیعی در سنگ‌ها، خاک‌ها و آب دریا یافت میشود. فعالیت‌های انسانی مانند کشاورزی (استفاده از کودهای حاوی بور)، صنایع (دفع پساب‌های صنعتی حاوی بور) و استخراج معادن (شستشوی سنگ معدن) می‌توانند منجر به افزایش غلظت بور در منابع آب شوند.
دلایل حذف بور از آب
مشکل آلودگی آب به بور از دهه‌ها پیش مورد توجه قرار گرفته است. با افزایش فعالیت های صنعتی و کشاورزی، غلظت بور در منابع آب شیرین در بسیاری از مناطق جهان افزایش یافته است. سازمان بهداشت جهانی (WHO) و سایر سازمان های بین المللی، استانداردهای مشخصی را برای حداکثر میزان مجاز بور در آب آشامیدنی تعیین کرده‌اند. بور یکی از مهم ترین عناصر طبیعی است که انسان و گیاهان برای رشد به آن نیاز دارند. اما ورود بیش از اندازه آن به بدن به مرور باعث بروز بیماری های مختلف می شود. بور در رشد گیاهان موثر است و کمبود آن منجر به زردی برگ ها می شود. این عنصر ارزشمند در طبیعت به صورت ترکیب با سدیم، کلسیم و منیزیم وجود دارد.
علیرغم مزایای متعدد بور، ورود مقدار زیاد آن به بدن انسان و گیاهان و محصولات کشاورزی مشکلات گوناگونی را ایجاد می کند. به چند دلیل لازم است بور از آب حذف شود و به مقدار استاندارد برسد از قبیل:
- بالا بودن مقدار بور در آب باعث عفونت معده و کلیه در انسان می شود.
- مصرف بیش از اندازه بور مغز انسان را در معرض عفونت قرار می دهد.
- مصرف آب با بور بالا در مادران باردار باعث تولد نوزادان با نقص های جسمانی می شود.
- در صورت بالا بودن مقدار بور در آب مزارع کشاورزی باعث افتادن میوه های کال درختان و بوته های محصولات می شود
- ورود بیش از اندازه بور به گیاهان باعث کوچک شدن ریشه، ضخیم و زرد شدن برگ آنها می شود
به همین دلیل لازم است ابتدا در منابع آبی مقدار بور اندازه گیری شود و در صورت بالا بودن این پارامتر کیفی آب در نهایت برای حذف آن اقدام شود.
اثرات بور بر سلامتی انسان
مصرف طولانی مدت آب حاوی بور می‌تواند عوارض متعددی بر سلامتی انسان داشته باشد، از جمله:
- اختلال در عملکرد تیروئید: بور می‌تواند با تداخل در جذب ید، عملکرد تیروئید را مختل کند و منجر به بیماری های تیروئیدی شود.
- آسیب به کلیه‌ها: بور می‌تواند به سلول های کلیوی آسیب رسانده و عملکرد کلیه ها را کاهش دهد.
- مشکلات استخوانی: بور می‌تواند با تداخل در متابولیسم کلسیم و فسفر، منجر به ضعف استخوان ها و افزایش خطر پوکی استخوان شود.
- تأثیرات بر سیستم عصبی: برخی مطالعات نشان می‌دهند که بور ممکن است بر عملکرد سیستم عصبی مرکزی نیز تأثیرگذار باشد.
گروه های حساس نسبت به بور
کودکان، زنان باردار، سالمندان و افرادی که دارای بیماری های زمینه ای مانند بیماری های کلیوی هستند، نسبت به اثرات مضر بور حساس تر هستند.
مقدار استاندارد بور در آب چقدر است؟
همان طور که اشاره شد، بور برای بدن لازم است و نباید مقدار آن در آب کمتر از حد استاندارد باشد. بر اساس استانداردهای ارائه شده از سوی سازمان بهداشت جهانی، حداکثر مقدار بور در آب 3 میلی گرم بر لیتر است. در اغلب کشورهای دنیا رسیدن به این مقدار بور در آب با چالش مواجه بوده و به همین دلیل 5 میلی گرم بر لیتر استاندارد در نظر گرفته می شود.
روش اندازه گیری بور
برای اندازه گیری بور در آب در آزمایشگاه و با استفاده از دستگاه های جذب اتمی می توان مقدار این عنصر را اندازه گیری کرد. علاوه براین، کیت های مخصوص که به روش تیتراسیون عمل می کنند نیز می توان بور در آب مزارع کشاورزی را اندازه گیری کرد.
روش های حذف بور از آب
برای حذف بور بیشتر از روش های جذبی استفاده میشود. بعد از آنالیز دقیق آب و اندازه گیری مقدار بور می توان نسبت به انتخاب روش حذف آن اقدام کرد. برخی از روش های حذف این عنصر از آب شامل موارد زیر است:
1- حذف بور از آب با رزین
یکی از بهترین و اسان ترین روش ها برای کاهش بور، استفاده از رزین کیلیت کننده است. رزین قدرت تبادل یون بالایی دارد و با عبور آب از آن بسیاری از ترکیبات حاوی بور با سدیم روی رزین تبادل می کنند. با گذشت زمان دانه های رزین نیاز به احیا دارند تا کارایی آنها حفظ شود.
2- حذف بور با زئولیت
زئولیت یکی از عناصر بسیار کاربردی در طبیعت است که قدرت جذب بالایی دارد. برای کاهش بور ابتدا آب از روی بستر حاوی زئولیت عبور داده میشود و حذب انجام شده و مقدار این عنصر تا حد مطلوبی کاهش پیدا می کند. از مزایای این روش می توان به اجرای آسان و عدم تولید ترکیبات مضر جانبی اشاره کرد.
3- حذف بور با کربن فعال
کربن فعال مانند زئولیت قدرت جذب سطحی بالایی دارد. منافذ ریز روی کربن فعال محل مناسبی برای عناصر بور است. این ترکیبات در دستگاه تصفیه آب صنعتی وجود دارد و به همین دلیل با تصفیه این دستگاه ها بور نیز حذف می شود.
4- حذف بور از آب با فیلترهای غشایی
فیلترهای غشایی انتخاب بسیار مناسبی برای حذف املاح و فلزات سنگین و یون های موجود در آب است. منافذ این غشاها بسیار کوچک است و تنها آب امکان عبور از آنها را دارد. با عبور آب از این غشاها، املاح و یون ها روی سطح ممبران تجمع پیدا می کنند. این روش در دستگاه تصفیه آب که با فرآیند اسمز معکوس عمل می کند کاربرد دارد.
5- کاهش بور آب با الکتروکواوگلاسیون
از دیگر روش های نوین در این زمینه می توان به استفاده از فرآیند الکترکواگولاسیون یا انعقاد الکتروشیمیایی اشاره کرد. در این فرآیند ابتدا در مخزن حاوی آب الکترودهای آند و کاتد قرار میگیرد. با برقراری جریان الکتریکی مواد منعقدکننده یون های موجود در آب را خنثی می کنند. در نهایت این ذرات بدون بار التریکی که وزن سنگینی دارند و به مرور در کف مخزن ته نشین می شوند. این روش راندمان بالایی دارد و در بسیاری از دستگاه های جدید از آن استفاده می شود.
6- کاهش بور با روش های هیبریدی
یکی از روش های نوین برای کاهش بور آب استفاده از سیستم های هیبریدی است. در این سیستم ها پلیمر تزریق شده و کملکس انجام میشود. بعد از کمپلکس بور می توان آب را از غشای نیمه تراوا عبور داد تا جداسازی این ذرات انجام شود.
7- حذف بور با مواد منعقدکننده
یون های BOH3 موجود در آب دارای بار الکتریکی منفی بوده و به همین دلیل یکدیگر را دفع می کنند. یکی از روش های موثر برای حذف بور از آب تزریق مواد منعقدکننده از قبیل پلی آلومینیوم کلراید است. بعد از تزریق این مواد انعقاد صورت می گیرد. ذرات متثل به هم بعد از تزریق مواد شیمیایی از روی بستر کربن فعال عبور داده میشوند. در این صورت با جذب سطحی جداسازی انجام میشود.
جمع بندی
بور از عناصر مورد نیاز بدن است و به شدت بر افزایش رشد گیاهان و سلامت انسان ها تاثیر می گذارد. اما افزایش یا کاهش بیش از اندازه آن تاثیر منفی بر گیاهان و انسان دارد و باید مقدار آن در سطح استاندارد 5 میلی گرم بر لیتر تنظیم شود. برای حذف بور اضافه موجود در آب می توان از روش های تبادل یون با رزین های کلیت کننده، جذب سطحی با کربن فعال، الکتروشیمیایی، استفاده از مواد منعقدکننده و جذب سطحی با زئولیت استفاده کرد.
