پايان‌نامه جهت اخذ درجه کارشناسي ارشد
رشته مهندسي عمران- محيط زيست
موضوع:
جداسازي فلزات سنگين از جمله سرب و کادميوم از محيط آبي با استفاده از پلي‌پيرول و کامپوزيتهاي آن و مقايسه با جاذبهاي متداول
استاد راهنما:
پروفسور حسين عيسي زاده
نگارش:
سيده اشرف مظفري
دي 87
پيش‌گفتار
آب منشأ حيات است و زندگي بدون آن براي موجودات زنده امکان‌پذير نمي‌باشد. نياز انسان به آب، موضوعي کاملاً روشن و واضح مي‌باشد که از قديم مورد توجه انسانها بوده است. آبها مستقيم و غيرمستقيم، توسط فعاليتهاي حياتي انسان در معرض شديدترين آلودگي‌ها قرار دارند. آلودگي عبارت است از وارد کردن مواد توسط انسان در محيط زيست، به طوري که در نتيجه اين عمل منابع حياتي يا سلامتي انسان، حيوانات و نباتات در معرض خطر قرار گيرند. وجود مواد در محيطهاي مختلف در محدوده‌هاي خاصي مجاز و گاهي مطلوب است. آلودگي زماني اتفاق مي‌افتد که اين مقادير به طور ناگهاني افزايش قابل توجهي يابند و اين افزايش موجب اختلال و ايجاد مشکلات در روند طبيعي و معمول پديده‌ها شود. امروزه فاضلابهاي صنعتي به عنوان يکي از معضلات اساسي، علي‌الخصوص در کشورهاي در حال توسعه درآمده است. شايد بتوان گفت که اين آلاينده‌هاي ناشي از صنايع، جزء سمي‌ترين مواد آلوده کننده محيط زيست مي‌باشند[1]. در فاضلابهاي صنعتي مواد مختلفي وجود دارند که مهمترين آنها فلزات سنگين مي‌باشند. فلزات سنگين در صنايع مختلف، از جمله معدني، صنايع توليد تجهيزات الکتريکي، آبکاري فلزات[2]، کشاورزي، شيشه ‌سازي، پالايشگاههاي نفت و مواد حفاظت چوب وارد محيط زيست مي‌شوند[3].
فلزات سنگين عناصري سنگين‌تر از سديم مي‌باشند که وزن مخصوص آنها بيش از 2+ Pbاست. وزن مخصوص بزرگتر از 6 گرم بر سانتي‌متر مکعب و يا جرم اتمي بيش از 50 دارند. فلزات سنگين به دو دسته ضروري1و غير ضروري2 تقسيم مي‌شوند. فلزات ضروري، در مقادير جزئي به عنوان عناصر اصلي تلقي شده و در واقع مقادير جزئي آنها در جيره انسان و ساير موجودات لازم است. حضور اين عناصر در غلظتهاي بيش از حد مجاز، عوارض سوء متعددي هم براي انسان و هم براي ديگر موجودات ايجاد مي‌کند. فلزات غير ضروري، فلزاتي هستند که در غلظتهاي پايين براي انسان و اغلب موجودات زنده مضر و خطرناکند. فلزات سنگين ضروري مانند (کبالت، مس، آهن، روي، سلنيوم) و غير ضروري از قبيل (جيوه، کادميوم، سرب) مي‌باشند[4].
نقاط ذوب و جوش بسيار متفاوتي دارند. در جدول تناوبي، هر چه به طرف گازهاي نادر پيش رويم، اکسيد فلزات سنگين در طبيعت پايدارتر است و در سيستم بيولوژيکي با مولکولهاي آلي ايجاد کمپلکس پايدار مي‌نمايند[2]. فلزات سنگين نظير آهن، روي، مس، براي تعدادي از آنزيم‌ها در حکم يک مرکز فعال مي‌باشند. با اين که اين فلزات در غلظتهاي کمي در بدن يافت مي‌شوند، ولي اثرات فوق العاده‌اي در بدن دارند. آنزيمها توسط فلزات متلاشي شده و قدرت آنزيمي خود را از دست مي‌دهند. فلزات در عمل سوخت و ساز بدن وارد شده و عمل متابوليسم را مختل مي‌کنند. درجه سمي بودن فلزات سنگين را از سوي الکترونگاتيوتيه آنها مي‌توان طبقه‌بندي کرد[4].
اين فلزات به علت حلاليت در آب، منجر به آلودگي منابع آبهاي سطحي و زيرزميني و نهايتاً خاك مي‌شوند[1]. تمامي فلزات سنگين، بسيار سمي و برگشت ناپذير به محيط زيست مي‌باشند. مکانيزم اثر سميت فلزات سنگين، ناشي از تمايل شديد کاتيونهاي اين فلزات به گوگرد بوده و بدين طريق سبب مختل کردن فعاليت آنزيمهاي حياتي در موجودات زنده مي‌شوند[6،5]. اين فلزات با توجه به خاصيت تجمعي و توانايي در ورود به زنجيره غذايي تدريجاً خود را به راس هرم رسانده و مخاطرات زيست محيطي را سبب مي‌شوند[8،7]. آبياري مزارع سبزيکاري و ساير گياهان آلوده به اين فلزات، زندگي آبزيان در اينگونه آبها و در نهايت مصرف فراورده‌هاي حاصل، توسط جانوران و انسان زمينه ابتلاء به انواع بيماريهاي شناخته شده و يا ناشناخته را فراهم مي‌آورد[9]. بنابراين فلزات سنگين در محلول آبي، موضوع مهمي در بهداشت عمومي جامعه محسوب مي‌شود که از دو جنبه اهميت دارد:[10]
1-جداسازي فلزات سنگين از پسابهاي صنعتي، زهاب کشاورزي و معادن و خنثي کردن اثرات آنها.
2-احيا و بازيافت فلزات که با کاهش تدريجي منابع معدني امري ضروري است.
1-1- مقدمه
فاضلابهاي صنايع معدني[11]، نساجي، چرم، دباغي، آبکاري فلزات با روي يا گالوانيزه‌کردن، مواد رنگي و رنگرزي، ذوب و استخراج فلزات و ساير فرايندهاي فلزات و تصفيه آنها[12]، ساخت تجهيزات الکتريکي، آلياژها، باطري، حشره‌کشها، لجن تصفيه خانه فاضلاب، خاکستر حاصل از زباله‌سوزها و فرايندهاي مواد راديواکتيو[11]، در مقياس کوچک يا بزرگ حاوي مقادير قابل توجهي از يونهاي فلزات سمي مي‌باشند[12].
فلزات سنگين مثل روي، سرب، کروم، کاربردهاي زيادي در کارهاي پايه مهندسي مثل توليد کاغذ، دباغي چرم مواد آلي شيميايي و کودهاي حاصل از مواد شيميايي نفتي و غيره دارند. يونهاي فلزات سمي خطرات بالقوه‌اي بر‌ سلامت انسان دارند و سبب ناراحتي‌هاي جسمي و در بعضي اوقات بيماريهاي تهديد کننده شامل خسارت برگشت ناپذير سيستم حياتي بدن مي‌شوند[13].
فلزات سنگين با ايجاد مکانيسمهاي متعدد باعث به هم خوردن تعادل در موجودات زنده به ويژه انسان شده و طيف وسيعي از عوارض و اختلالات را به وجود مي‌آورند[1].
از مهمترين اين عوارض مي‌توان به سرطان‌زائي، اثر بر سيستم اعصاب مرکزي و محيطي، تأثير بر پوست، اثر بر خونسازي، اثر برسيستم قلب و عروق، آسيب کليه‌ها و تجمع در بافتها اشاره کرد. از نقطه نظر سم‌شناسي، خطرناکترين فلزات جيوه، سرب، کادميوم، و کروم(VI) مي‌باشند. در بسياري از موارد اثر فلزات سنگين بر انسان به خوبي شناخته نشده است. يونهاي فلزات در محيط زيست تجمع پيدا کرده و وارد زنجيره غذايي مي‌شوند[14].
جدول (1-1) فهرست کاملي از صنايع به همراه فلزات سنگين احتمالي در پساب آنها را نشان مي‌دهند.
جدول (1-1) فهرست صنايع با فلزات سنگين موجود در پساب
AsBaBCdCrCoCuFePbMnHgNiSeAgZnمعادن فلزي×××××××××ذوب فلزات××××××××آبکاري فلزات×××××××××××ريخته‌گري××××××صنايع شيشه‌سازي××××××××صنايع چيني×××××××××××صنايع پلاستيک××صنايع سراميک××××××××توليد حشره‌کش×××××پالايشگاه نفت×××××حفاظت چوب××××ساخت رنگ××××××××دترجنت××××
1-2- کادميوم
کادميوم با روي و جيوه هم‌گروه مي‌باشد. از فلزات نسبتاً نادر در طبيعت بوده و شصت و هفتمين عنصر از نظر فراواني مي‌باشد. نيمه عمر آن 30-10 سال مي‌باشد. ميانگين غلظت آن در پوسته زمين 2/0، فراواني در خاک 7/0-01/0 و به طور متوسط 06/0 ميلي‌گرم در کيلوگرم تخمين زده شده است. غلظت مجاز در آب آشاميدني 05/0mg/l است. به طور طبيعي ساليانه حدود 25000 تن کادميوم وارد محيط زيست مي‌شود. حدود نيمي از اين کادميوم از طريق هوازدگي سنگ‌ها وارد رودخانه‌ها مي‌شود. آتش‌سوزي جنگلها و آتشفشانها، فعاليت‌هاي بشري مانند شيرابه‌هاي زباله‌هاي صنعتي، توليد کودهاي فسفاته مصنوعي از منابع مهم منتشر کننده کادميوم هستند[15].
مهمترين منبع آن در طبيعت سنگ معدن روي، مانند سولفيد روي و کانيهاي ثانويه مثل کربنات روي است. همچنين فسفريت و ميشل سياه غني از کادميوم هستند. نقش بيولوژيکي مفيدي نيز براي آن شناخته نشده است و در صنعت به عنوان ماده ضد اصطکاک، ضد زنگ و در آلياژها به کار مي‌رود. در نيمه رساناها، محافظ ميله در راکتورهاي هسته‌اي، آبکاري فلزات، سراميک سازي، کارخانجات و صنايع پلاستيک، توليد باطريهاي PVC، رنگدانه‌هاي رنگ، ترکيبات قارچ کش، روغن موتور، لاستيک اتومبيل و عکاسي کاربرد دارد. در زمينهاي کشاورزي که از فسفاتهاي غني از کادميوم به عنوان کود استفاده مي‌شود، غلظت آن در خاک 5 تا 14 برابر افزوده مي‌شود [16].
از نقطه نظر ايجاد آلودگي در محيط بسيار مورد توجه قرار مي‌گيرد. با آب و غذاهايي مانند جگر، قارچ، صدف رودخانه‌اي، ميگو، خرچنگ و ماهي که کادميوم بالايي دارند، وارد بدن انسان شده و بعد از جذب به پروتئينهاي کم وزن متصل شده و در کبد و کليه، دستگاه تناسلي، سيستم عصبي، تنفسي، گوارشي و ماهيچه‌هاي قلبي جمع مي‌شود. به واسطه ايجاد اختلال در جايگزيني کلسيم در استخوان و استخوان سازي، باعث کمردرد شديد و شکننده شدن استخوانها مي‌شود. بيماريهاي ناشي از آن در ژاپن به علت درد شديد ايتاي-ايتاي3 و يا اوچ-اوچ4 ناميده مي‌شود. از عوارض نامطلوب حضور آن در بدن مي‌توان به اسهال، فشار خون بالا، بيماريهاي کبدي، شکم درد و استفراغ شديد، شکستگي استخوان، عقيم شدن، آسيب به سيستم عصبي مرکزي، آسيب به سيستم ايمني، ناهنجاري‌هاي رواني و آسيب احتمالي به DNA و سرطان اشاره کرد[17].
مقدار کادميوم جذب شده توسط گياه و سميت آن به عوامل متعددي شامل فنوتيپ گياه، تحرک، توزيع کادميوم در گياه، مقدار کادميوم خاک، منشاء آن، واکنش و شرايط اکسيدي خاک، ظرفيت جذب خاک و تاُثير ساير عناصر بستگي دارد[19،18].
ممکن است روي سطوح تبادل يوني جذب شده و در غلظتهاي کم مي تواند جذب اختصاصي نيز بشود. کادميوم با يونهاي هيدروکسيل و کلرايد، کمپلکسهاي متحرکي ايجاد مي‌کند[15].
1-3- سرب
سرب به طور طبيعي در محيط زيست وجود دارد، ولي در اکثر موارد حاصل فعاليت‌هاي بشري از قبيل کاربرد در توليد بنزين مي‌باشد. نمک‌هاي سرب از راه اگزوز اتوموبيل‌ها وارد محيط زيست شده و خاک، آب و هوا را آلوده مي‌کند. سرب يکي از چهار فلزي است که بيشترين عوارض را بر روي سلامتي انسان دارد. فراواني سرب در سنگها 16 و دامنه تغييرات غلظت آن در خاک 20-2 و معمولاٌ حدود 10 ميلي‌گرم در کيلوگرم است. حدود بحراني سرب در آب شرب 10 ميکروگرم در ليتر، در هواي تنفسي 1-5/0 ميکروگرم در متر مکعب هوا و در محل کار 60-30 ميکروگرم در متر مکعب هوا گزارش شده است[16].
سرب داراي جلاي فلزي، رسانايي پايين، خاصيت چکش‌خواري و مفتول‌پذيري است و همچنين مقاومت بالايي در برابر خوردگي دارد. بيشترين مصرف سرب در صنايع اتومبيل سازي، توليد آهن و فولاد، توليد باطري‌هاي سربي-اسيدي، آلياژها و مواد رنگي مي‌باشد. کف و غبار ناشي از ذوب سرب، توليد حشره کشها، رنگ و لعاب سفال، فعاليتهاي معدني، پيلهاي الکتريکي، صنايع فلزي، مواد منفجره حاوي سرب و اگزوز اتومبيل فراوان هستند. آزاد شدن سرب به وسيله کلر درون لوله‌هاي آب و تخليه پسابهاي صنعتي و معادن و لجن فاضلاب به خاک و آب افزوده مي‌شود. علاوه بر احتراق سوختهاي حاوي سرب مي‌توان به منابع ديگر آزادسازي در محيط مانند استهلاک لاستيکها، مصرف زغال سنگ و کارخانه‌هاي لاستيک و پلاستيک اشاره کرد. زيمرال و اسکوجربو گزارش نموده است که حلاليت سرب در خاک با افزايش PH کم مي‌شود. کمترين حلاليت در خاکهاي آهکي مشاهده مي‌شود[20].
عوارض سميت با سرب پس از مدت طولاني مشخص مي‌شود. سرب به طور طبيعي توزيع فراواني دارد اما بزرگترين خطر آن زماني است که در محيطهاي زندگي و کار بشر فلز سرب و مشتقات آن منتشر شود. انسان و حيوان با استنشاق سرب از هواي آلوده يا از طريق مواد غذايي و آب آشاميدني مي‌توانند سرب را جذب کنند. تترااتيل سرب در اثر تماس پوستي جذب مي‌شود. سرب جذب شده توسط گلبولهاي قرمز خون به همه نقاط بدن مي‌رسند و در کليه و کبد و پوست تجمع مي‌کنند و سپس دوباره به استخوانها و دندانها و مغز پخش مي‌شوند. قسمت اعظم سرب در استخوان است و در استخوان با کلسيم مبادله شده و ناراحتي استخواني توليد مي‌کند. سرب موجود در استخوان در مواقع تب مي‌تواند به ساير اعضا انتقال يافته و ايجاد مسموميت نمايد. به اين ترتيب که سرب در سنين بالاتر و در اثر عمل کورتيزون در هنگام بيماريهاي تبدار دوباره متحرک مي‌شود. به علت تداخل عمل سرب با خونسازي، زردي اولين نشانه باليني مسموميت است. سرب در گياهان و موجودات آبزي نيز توليد سميت فراواني مي‌نمايد[21].
اختلال بيوسنتز هموگلوبين و کم‌خوني، افزايش فشارخون، آسيب به کليه، سقط جنين و نارسي نوزاد، اختلال سيستم عصبي، آسيب به مغز، ناباروري مردان، کاهش قدرت يادگيري و اختلالات رفتاري در کودکان از عوارض منفي افزايش غلظت سرب در بدن است. مختل شدن عملکرد فيتوپلانکتون‌ها به عنوان يکي از منابع مهم توليد اکسيژن در درياها و در نتيجه بر هم خوردن تعادل جهاني موجودات آبزي از مهمترين عوارض نامطلوب حضور سرب در اکوسيستم‌هاي آبي است. كودكان مسموم معمولاً دچار آنسفالوپاتي5 مي شوند كه غالباً منجر به مرگ مي‌گردد. مسموميت زماني ايجاد مي‌گردد كه ميزان سرب در خون بين 6/0 تا 1 ميلي‌گرم در ليتر باشد. استفاده از ظروف حاوي سرب و نگهداري غذاهاي اسيدي در آن مي‌تواند زمينه‌هاي مسموميت با سرب را به وجود آورد. سوزش دهان، دل درد، استفراغ شيري رنگ، مدفوع خوني يا سياه، ايجاد خط آبي روي لثه از علايم مسموميت با سرب است. اما در مسموميت حاد علاوه بر موارد فوق، يبوست، عدم دفع ادرار و ضايعات كبدي كه معمولاً به دليل توقف گردش خون است، منجر به مرگ مي‌شود. كاهش وزن، رنگ پريدگي، فلج شدن دست، ضعيف شدن حافظه، سرگيجه، كاهش قدرت بينايي، افسردگي و تحريك پذيري در اثر آنسفالوپاتي ديده مي‌شود. اما مسموميت با سرب غالباً بصورت مزمن ايجاد مي‌گردد و تغييرات، بيشتر در استخوان و مغز استخوانها بوجود مي‌آيد كه موجب اختلال در ساخت گويچه‌هاي قرمز خون و كم خوني مي‌گردد. از علائم ديگر اختلالات نوروتوكسيك6 است كه اغلب بصورت فلج تظاهر مي‌نمايد و سرانجام عوارض كليوي هم ايجاد مي‌کند[22].
1-4- آهن
در آبهاي خام و در شبکه هاي آبرساني در جائي که در تماس با لوله هاي آهني قرار گرفته باشد، مقدار ناچيزي از آن يافت مي‌شود. مي‌تواند به شکلهاي گوناگون در آب پيدا شود، در محلولها به صورت مواد کلوئيدي معلق و به صورت کمپلکس با کانيها يا مواد آلي وجود دارد. اين عنصر چندان مضر نيست، ولي از نظر خواص ظاهري آب مناسب نمي‌باشد، زيرا مقدار زياد آن مزه تلخي به آب داده و آنرا نا گوارا مي‌کند. از جمله ترکيبات اصلي ليتوسفر و چهارمين عنصر از لحاظ فراواني در پوسته زمين است که حدود 1/5 درصد آنرا تشکيل مي‌دهند. مقدار متوسط آهن در خاکها 8/3 درصد تخمين زده مي‌شود]21[.
در کانيهاي اوليه آهن بيشتر به صورت کانيهاي فرو منيزيم ظاهر مي‌شود. ضمن هوازدگي اين کانيها حل شده و آهن آزاد مي‌شود که به صورت اکسيد و هيدروکسيد آهن رسوب مي‌کنند. پيريت، سولفيد آهني است که اغلب در مجاورت رسوبات زغال سنگ ديده مي‌شود و در تماس با هوا اکسيد شده و آهن آزاد شده آن باعث آلودگي آبهاي جاري مي‌شود. کانيهاي ثانويه آهن روي سطوح ذرات خاک باعث توزيع اکسيدهاي آهن به صورت پوششهايي روي ذرات کانيها، بويژه در مناطق مرطوب مي‌شوند. تشکيل اين کانيهاي ثانويه، قطعاً سطوح فعالي جهت جذب و تثبيت عناصر غذايي نادر ايجاد مي‌کند. يونهاي ساير عناصر به شکل رسوبات نامحلول روي اين سطوح نگهداشته مي‌شوند[22].
آهن در مقادير کم، عنصري ضروري براي جانداران است ولي مصرف بيش از حد آن فعاليت آنزيمها را مختل مي‌کند. بخار آن سبب فعال شدن ميکروب سينه پهلو مي‌شود. همچنين در آبهاي آهن‌دار امکان تاثير ميکروبهاي رسوب دهنده اکسيد آهن III (سيدروباکترها) زياد شده و در مجاري و منابع آب ايجاد مزاحمت مي‌کند. لازم به ذکر است که بدن انسان در تشکيل هموگلوبين خون به اين عنصر نيازمند است، بخصوص در موارد کم خوني و اواخر دوران بارداري زنان از طرف پزشکان تجويز مي‌شود[21].
1-5- جيوه
‏جيوه تنها فلزي است كه در دماي معمولي به صورت مايع وجود دارد، اين عنصر از آب سنگين‌تر بوده و فراريت آن زياد است، در دماي 20 درجه سانتي‌گراد هوايي كه با جيوه در حال تعادل است مي‌تواند 3mg/m14 جيوه را در خود داشته باشد. فلزي سمي است و جرم مولكولي آن 59/200 گرم مي‌باشد. جيوه علاوه بر تركيبات معدني مي‌تواند به صورت آلي نيز وجود داشته باشد، از جمله اين مواد مي‌توان متيل كوري، اتيل كوري، فنيل كوري و تركيبات آلي ديگر را نام برد. جيوه به دليل خواص سمي و تجمعي خود باعث ايجاد مسموميت، عوارض و بيماريهاي گوناگون در انسان مي‌گردد[23].
از طريق استخراج معادن، کارخانجات تهيه کلر و سود، کاغذسازي، پلاستيک و باطري‌هاي الکتريکي ايجاد شده و بر کليه و سيستم اعصاب اثر مي‌گذارد و همين طور سبب ناهنجاري در اطفال مي‌شودکه از طريق جفت در بدن جنين اثر دارد. جيوه به دليل خواص فيزيكي خاص خود مصارف گوناگوني دارد. جيوه با فلزات سنگيني مانند طلا، نقره، روي و سرب توليد ملغمه مي‌كند كه خود باعث ايجاد مصارف گوناگون و متنوع براي اين عنصر مي‌گردد. براي مثال وجود درصد زيادي از آن در اتمسفر يك منطقه مي‌تواند حتي نشانگر وجود جيوه همراه سنگهاي معدني مانند نقره، روي و سرب ‌باشد. جيوه به صورتهاي مختلفي در هوا، آب و خاك وجود دارد. اين عنصر در هوا معمولاً همراه ذرات معلق و يا به صورت گازي و در آب و خاك به صورت تركيبات آلي و معدني وجود دارد[24].
جيوه مي‌تواند به دو طريق در بدن انسان وارد شده و ايجاد مسموميت ‌نمايد:
الف- قرار گرفتن در معرض بخارات جيوه، معمولاً در افرادي ظاهر مي‌گردد كه به دليل شغلي در محيط كار در معرض بخارات اين فلز و تماس پوستي با آن قرار مي‌گيرند.
ب- قرار گرفتن در معرض متيل مركوري با اين مسموميت از طريق زنجيره غذايي و با مصرف غذاهاي دريايي و يا آبزيان كه از محيطهاي آلوده صيد شده‌اند صورت مي‌گيرد. افرادي كه در معرض غلظت بالايي از بخار جيوه قرار مي‌گيرند، تحت تاثير شديد ناراحتيهاي ريوي قرار خواهند گرفت، كه در بعضي مواقع به ذات‌الريه مي‌انجامد، كه مشابه بيماري آنفولانزا ممكن است به صورت علائمي مانند تب حاصل از بخارات فلز ظاهر شود[25].
1-6- مس
مس يکي از عناصر ضروري براي گياهان و حيوانات است كه در طبيعت بصورت سولفيد، سولفات و کربنات مس مشاهده مي‌شود. از نظر فراواني در ليتوسفر بيست و ششمين عنصر و بعد از روي مي‌باشد. فرإواني آن در ليتوسفر 70 و در خاکها معمولاً 100-2 و بطور متوسط 30 ميلي‌گرم در كيلوگرم گزارش شده است[26].
مواد مادري شيستهاي كريستالي(گارنت وگرانوليت) حاوي1/0 درصد مس و افق خاكهاي حاصل از آنها حاوي بيش از 100 ميلي‌گرم در کيلوگرم مس گزارش شده‌اند[27].
مس هم به فرم خالص و هم آلياژي مصرف زيادي دارد. عنصر مس در آب، و رسوبات و موجودات زنده برخي مناطق مجاور فعاليتهاي حفاري و صنايع تغليظ، در قارچ کشهاي مسي براي ضد عفوني ميوه و سيب زميني، کودهاي شيميايي (CuSo4.5H2O)لجن فاضلاب و کودهاي حاصل از مرغداري وخوکداري مشاهده مي‌شود[28].
ووستا و مورگان گزارش نمودند كه در غياب عوامل كمپلكس كننده يا غلظت ناچيز آنها مس دو ظرفيتي از طريق جذب سطحي رسوب مي‌كند. مهمترين گونه‌هاي مس موجود بسته به شرايط ويژه محيط Cu(OH)2 يا CuCO3 مي‌باشند[30،29].
در غلظت کم و متعارف مس سمي نيست و حتي براي تمام موجودات زنده ضروري شناخته شده است، ولي در غلظت هاي زياد براي انسان، حيوان، گياهان و حتي براي فعاليتهاي ميکروارگانيسمها نيز سمي است. بطوريكه غلظت 5/0 ميلي‌گرم در ليتر آن جلبكها و قارچ‌ها را مسموم مي‌كند[31].
باعث آسيب روده‌اي- معده‌اي، آسيب‌هاي کبدي- کليوي و کم‌خوني مي‌شود. مس محلول در آب سبب ايجاد رنگ و طعم نامطلوب در آب آشاميدني مي‌شود. جذب زياد مس در انسان باعث خوردگي شديد مخاطي، آسيب گسترده مويرگي، تغييرات نكروتيك كبدي و كليوي، دستگاه گوارشي و سيستم عصبي مركزي شده و منجر به افسردگي مي‌شود. آب موجود در ظروف مسي منجر به حفظ كيفيت باكتريايي بدون فساد مي‌شود[32].
شواهدي ‏دال بر تجمع مس در زنجيره غذايي ديده نمي‌شود، لذا بيشترين اثرات سمي آن از مصرف آني غلظتهاي زياد آن حاصل مي‌گردد. در جانداران آلي تخريب سيستم عصبي، گوارشي و خونسازي ويژگي اصلي سميت مس است[20].
1-7- روي
فراواني روي در ليتوسفر حدود 80، در خاکها به طور متوسط 50 ميلي گرم در کيلوگرم مي‌باشد. نيمه عمر روي باقيمانده در بدن انسان، يک سال است. روي عنصري حياتي براي تمامي ارگانيسمهاي زنده است. روي تمايل زيادي در پيوند با سولفيدها دارد که منجر به تشکيل معمول‌ترين کاني روي اسفالريت7 مي‌شود[27].
روي به مقدار کم در تمام سنگ‌هاي آتشفشاني وجود دارد. ميزان روي طبيعي در خاک، حدود mg/kg 30-1 مي‌باشد. اين عنصر طعم نامطلوب تلخ و گزنده‌اي به آب مي‌دهد. فلز روي که بعد از فولاد، آلومينيوم و مس پر مصرف‌ترين فلز صنعتي تلقي مي‌شود، به عنوان محافظ فولاد در صنعت آبکاري، به‌صورت فلز آلياژ کننده با مس جهت توليد برنج، در ريخته‌گري‌ها و همچنين به صورت ترکيبات شيميايي در لاستيک و رنگها به کار مي‌رود. مهمترين مورد کاربرد عنصر روي به عنوان پوشش محافظ، روي ساير فلزات مانند آهن و فولاد گالوانيزه است که در لوله هاي انتقال آب و ناودانها استفاده مي‌شود. همچنين در ترکيب مواد مختلفي مثل مرکب، کاغذ کپي، مواد آرايشي، رنگ و لاستيک بکار مي‌رود. علاوه بر صنايع ذوب فلزات، تاثير بارانهاي اسيدي و مواد ساختماني حاوي روي، منابع عمده ورود اين عنصر به محيط زيست است. مي‌توان فعاليتهاي حفاري و تغليظ فلزات، کاربرد لجن فاضلاب، کمپوست، کودهاي شيميايي، حشره‌کشها و آفت‌کشها در کشاورزي را نيز به اين منابع اضافه کرد[33].
روي قابل جذب، شامل يونهاي2+Zn و کمپلکس محلول روي مي‌باشد. ساير اشکال روي بصورت تبادلي جذب شده روي کانيهاي رسي، مواد هوميک، هيدروکسيدها و کربناتها هستند. نوع و مقدار سطوح جذبي، غلظت کل ليگاندها، PH، پتانسيل اکسيداسيون و احياء و فاز جامد روي مي‌توانند غلظت يون 2+Zn در محلول را کنترل نمايند. در PH کمتر از 7/7 يون 2+Zn و PH بالاتر از آن گونهZnOH+ در محلول، غالب هستند. از نظر قدرت جذب، عنصر روي بيشتر وابسته به مواد آلي است و با افزايش کود و بقاياي گياهي به خاک، با وجود افزايش غلظت کل روي ميزان فرم محلول روي کمتر مي‌شود[9].
آلن و تيمپرلي8 در سال 1974 به اين نتيجه رسيدند که روي هم به صورت سولفيد فلزي هم کمپلکس آلي فلزي رسوب مي‌کند. جکسون9 با انجام آزمايشاتي روي چند فلز در سال 1978با تاييد مطلب فوق اضافه کرد که عنصر روي نسبت به کادميوم بيشتر وابسته به مواد آلي است. روي و مس غالبا با رسهاي از نوع سزكوئي اسيد، كه بخشي كوچك ولي از نظر بيولوژيكي مهم مي‌باشد، پيوند برقرار مي‌كند[34].
در بدن انسان، در غلظت بالا، در پروستات، استخوان، عضله و کبد پيدا شده است. بعضي از عوارض نامطلوب آن عبارتند از مسموميت، تب، دل آشوبه، تهوع، استفراغ و اسهال متعاقب مصرف نوشيدني‌هاي اسيدي يا غذاهايي که در ظروف گالوانيزه تهيه و نگهداري مي‌شوند. در درك مزه و طعم، عنصر ضروري به شمار مي‌رود و كمبود آن سبب بي‌اشتهايي، اختلال در فعاليت متالوآنزيم‌ها، كمبود رشد، اعمال بينايي، تاخير در بهبود زخمهاي بدن، هضم غذا، توليد مثل، تنفس، اعمال كليه و تنظيم قند خون مي‌گردد. در هنگام زخم شدن بدن، روي در اطراف زخمهاي ‌پوستي افزايش مي‌يابد و باعث بهبود آن مي‌شود. جذب بسيار بالاي روي (2-1 گرم) در انسان با سر درد، تهوع، دردهاي شكم و اسپاسم گوارش همراه است. مس و روي در جذب بدن با يكديگر رقابت دارند. افزايش روي در محدوده 300 -100 ميلي گرم در روز با كم خوني سلولي همراه است و منجر به كاهش جذب مس در بدن مي‌شود [27].
روي در غلظت پايين براي انسان، حيوان و اغلب گياهان ضروري است. روي به عنوان كاتاليزور و يا بخش ساختماني در اكثر آنزيمهاي فعال در متابوليسم انرژي عمل مي‌نمايد. معمولاً عنصر كم‌خطري در نظر گرفته مي‌شود، ولي در مقادير زياد و در حضور آرسنيك، سرب، كادميوم و آنتيموان سميت آن افزايش مي‌يابد[18].
اثرات سمي روي ناشي از بخارات و كف از مخازن گالوانيزاسيون و پساب فاضلابهاي صنعتي مشاهده شده است. تب روي، ناشي از مسموميت روي بوده است و علائم آن زكام، تب و تهوع است. بخار كلريد روي باعث خشك شدن ريه‌ها مي‌شود. نگهداري غذا بويژه با واكنش اسيدي در ظروف گالوانيزه باعث انحلال مقاديري سمي از روي ظرف در غذا مي‌شود. عاملي كه سميت روي را نسبت به جيوه و كادميوم يا سرب كاهش مي‌دهد، دفع تدريجي روي از بدن و زنجيره غذايي است. غلظت بالاي روي مي‌تواند به سيستم گوارشي، غدد درون ريز، خونسازي و بافت پوست صدمه بزند[35].
روي در غلظتهاي بالا براي ماهيها و ساير موجودات آبزي بسيار سمي است همچنين گارتون علت مسموميت روي در گياهان آبزي را تخليه پساب صنايع فولاد و فلزكاري در محيط گزارش كرده است[20].
سميت روي براي موجودات آبزي با افزايش سختي آب كم مي‌شود چرا كه روي با كلسيم اثر آنتاگونيسي دارد، از سوي ديگر ظاهراً عنصر مس اثر سينوژيسمي روي جذب روي دارد[36].
زيانهاي ناشي از فلزات سنگين و آلودگي‌هاي زيست محيطي حاصل از آنها سبب گرديده است تا توجه ويژه به حذف فلزات سنگين از فاضلابهاي صنعتي معطوف گردد و روشهاي گوناگوني براي حذف اين آلاينده‌ها توسعه يابد. در حال حاضر روشهاي تصفيه شامل: ترسيب، انعقاد،‌شناورسازي، ته‌نشيني، فيلتراسيون، ‌عمليات غشائي،‌ تکنيکهاي الکتروشيميايي،‌ تعويض يوني، عمليات زيستي و فعاليتهاي شيميايي مي‌باشد. در عمل هر روش داراي مزايا و محدوديتهايي است. همه روشهاي فوق در حذف فلزات سنگين به نحوي کارا و موثر مي‌باشند، ولي روشهاي شيميايي به طور گسترده‌تري مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در سال 1995 معلوم گرديد که تصفيه شيميايي روش مناسبي براي کاهش غلظتهاي فلزات در فاضلاب قبل از تخليه به سيستمهاي جمع‌آوري فاضلاب مي‌باشد. تصفيه شيميايي به اندازه کافي غلظت فلزات محلول را کاهش مي‌دهد. عمليات جذب سطحي با کربن فعال، به علت تاثيرگذاري در حذف يونهاي فلزي در مقادير کم مورد توجه بسياري از محققين قرار گرفته است. يکي از محدوديتهاي استفاده از اين روش هزينه بالا مي‌باشد. به همين علت از مواد ارزان قيمت به عنوان جاذب سطحي براي حذف فلزات سنگين نيز استفاده شده است. اخيراً کوششهاي بسياري براي تکامل يافتن و گسترش جاذبهاي جديد و بهبود جاذبهاي فعلي، کربن فعال شده دانه‌اي و جاذبهاي ديگر از جمله: اکسيد فلزات پوشش شده با ماسه، سلولز نفوذپذير اصلاح شده با پلي‌اتيلن ايميد، فلز پوشش شده با کربن فعال دانه‌اي به عمل آمده است[37].
يکي از فعاليتهاي مفيد استفاده از ضايعات طبيعي است. مواد مورد تحقيق پنبه، ضايعات فندق، پوست بادام، ضايعات سيب،‌ پشم،‌ سبوس و ساقه برنج، پوست درخت و مواد سلولزدار و ساقه و دانه گياه فلاکس10 هستند. به علت ارزاني و در دسترس بودن اين مواد و عدم نياز به عمليات پيچيده بازيابي، اين روشها بيشتر مورد توجه محققين قرار گرفته است[38].
آقايان نسيم11 و تهير12 به حذف سرب از محيطهاي آبي به وسيله بنتونيت پرداختند و توانستند در شرايط بهينه تا 98 درصد سرب را حذف کنند و آنها همچنين بيان کردند که وجود الکتروليتها باعث کاهش راندمان حذف مي‌شود[39].
آقايان ريو13 و دلبر14 به حذف جيوه دو ظرفيتي از فاضلاب به کمک جذب به وسيله خاکستر پرداختند، نتايج آزمايشات نشان داد که جذب جيوه با افزايش PH‌ افزايش مي‌يابد[40].
آقاي سينگ15 و همکارانش از هماتيت جهت حذف کادميوم دو ظرفيتي از محيط‌هاي آبي پرداختند. آنها بيان کردند از عوامل تاثيرگذار در فرايند جذب، PH محلول، اندازه ذرات هماتيت، سرعت اختلاط و دماي سيستم مي‌باشد[41].
آقايان کاتسويانس 16و زوبوليس17 به حذف آرسنيک از آب به کمک مواد پليمري نظير پلي‌استيرن که سطح خارجي آنها توسط اکسيد آهن پوشيده شده بود پرداختند. آنها توانستند به اين روش غلظت آرسنيک را به کمتر از mg/l 10 در آب برسانند. آنها همچنين پيشنهاد کردند که وجود آنيونهايي نظير کربنات، کلرايد و نيترات حذف آرسنيک را محدود مي‌کنند[42].
2-1- ترسيب
متداولترين روش براي حذف فلزات سنگين در محدوده بالاي ppm است. بعضي از نمکهاي فلزات در آب نامحلول‌اند، در صورتي که فلز به آن يون مناسب اضافه شود، ته‌نشين مي‌گردد[12].
بازدهي فرايند توسط PHپايين و وجود ساير نمکها تحت تأثير قرار مي‌گيرد. فرايند نياز به افزودن مواد شيميايي ديگري دارد كه در نهايت منجر به توليد لجن فراوان با مقدار آب زياد مي‌شود که حاوي ترکيبات سمي است و دفع آن به شدت هزينه‌بر است[43].
ترسيب در غلظتهاي پايين يون فلزات مؤثر نمي‌باشد. واضح است که وقتي که دو يا چند فلز سنگين در محيط وجود داشته باشند، PH بهينه براي ته نشيني هر يک از آنها ممکن است، متفاوت باشد، لذا به کمک ساخت پايلوت در استفاده از مواد رسوب‌ساز مختلف شرايط بهينه را مي‌توان يافت. مواد شيميايي که بيشترين مصرف را در رسوب‌سازي دارند عبارتند از: آهک، سود، کربنات سديم و سولفيد سديم، که آهک بيشترين مصرف را دارد. معمولاً لخته سازهايي نظير آلوم، کلريد، فريک، پلي الکتروليتها در هنگام رسوب‌سازي براي کاهش نيروهاي دافعه بين ذرات و ايجاد تراکم و ته‌نشين شدن ذرات استفاده مي‌شود. ترسيب به عنوان روش متداول و سنتي در حذف فلزات سنگين شناخته مي‌شود و داراي معايب زير است:
1- توليد حجم زيادي از لجن که در برخي شرايط، آبگيري و ته‌نشيني آنها بسيار مشکل است.
2- هزينه‌ بالاي دفع لجن که خود به عنوان يک ماده خطرناک تلقي مي‌شود.
3- چنانچه آب يا پسابي حاوي مخلوطي از فلزات سنگين باشد، اين روش قادر به حذف تمامي فلزات به مقادير دلخواه نمي‌باشد و اين امر به علت اختلاف PH بهينه هر يک از فلزات مي‌باشد.
در مورد برخي از فلزات لازم است قبل از عمل رسوب‌دهي، درجه اکسيداسيون فلز را تغيير داد. براي مثال براي ترسيب Cr+6ابتدا بايد آنرا به کروم Cr+3تبديل و سپس عمل رسوبدهي را انجام داد.
بنابراين با توجه به قوانين سخت براي تصفيه، تخليه و دفع فاضلابها و آبهاي آلوده به محيط زيست، نمي‌توان از آن به عنوان روش نهايي در تصفيه و حذف فلزات سنگين استفاده نمود[43].
2-1-1- رسو بدهي هيدروکسيدي
حلاليت فلزات در PHمختلف، متفاوت است، به صورتي که در PH اسيدي محلول و در PH قليايي نامحلول هستند و با استفاده از اين خاصيت در اين روش سعي مي‌شود با ايجاد محيط قليايي، رسوب نامحلولي از هيدروکسيد فلز تشکيل گردد.
Me+n+OH>Me(OH)n
در روش رسوبدهي PHبالا، محيط را قليايي نموده و رسوب هيدروکسيدي با افزايش ماده تنظيم کننده PH تشکيل مي‌گردد. معمولاً در PHبالاتر از 9 اکثر قريب به اتفاق فلزات رسوب مي‌نمايند و پتاس، سود، آمونياك و هيدروکسيد سديم جهت رساندن PH محلول به اين سطح مناسب هستند، ولي عمومي‌ترين ماده آمونياک است كه مزيت آن به ديگر مواد مشابه، بي‌خطر بودن و ارزان‌تر بودن است.
در حقيقت با افزايش آهک، يون فلز سنگين به صورت نامحلول حذف مي‌شود و كلسيم وارد محلول مي‌شود و اين تعويض يون خطرناک و سمي فلز سنگين (نظير سرب)، با فلز غيرسمي كلسيم مي‌باشد كه واكنش انجام گيرنده به صورت ساده به شكل زير مي‌باشد:
Me2+ + Ca(OH)2 Me(OH)n + Ca2+
Men+ + n NaOH Me(OH)n + nNa+
در مورد رسوب‌دادن Cr+6 با اين روش بايد اشاره شود كه ابتدا Cr+3 سه ظرفيتي احيا كرد و سپس هيدروکسيد آنرا رسوب داد[44].
2-1-2- رسوبدهي سولفيدي
حلاليت رسوب سولفيد فلزي (MeS) بسيار كمتر از حلاليت رسوب سولفيد فلزيMe(OH)2 مي‌باشد و اين باعث شده است كه تشكيل رسوب با بنيان سولفيد فلزي (S) هم به عنوان يكي از روشهاي حذف فلزات سنگين از آب ‌باشد. براي اين منظور از عوامل سولفيد ساز نظير H2Sو ديگر نمکهاي سولفيدي مي‌توان استفاده كرد. از معايب اين روش ايجاد گاز سولفيد هيدروژن که سمي بوده و با افزايش PH ميزان آن کاهش مي‌يابد. در ميان سولفيدها استفاده ازFeS به دليل حلاليت مناسب آن، رايج‌تر است. ترکيب سولفيدي نسبت به هيدروکسيدي و انواع ديگر آن داراي کارايي بهتري براي حذف فلزات سرب و کادميوم و جيوه مي‌باشد[44].
2-1-3- رسو‌دهي بوسيله كربناتها
از اين تركيبات بيشتر براي رسوب دادن فلزات بخصوصي مانند سرب و كادميوم استفاده مي‌شود. زيرا در مورد اين فلزات اگر بخواهيم از روش هيدروکسيدي استفاده كنيم، بايد PH را به بالاتر از 10 برسانيم. اما با استفاده از کربنات در PH 5/7 تا 5/9 عمل رسوبدهي انجام مي‌شود. واکنش به صورت زير مي‌باشد:
Na2CO3+M2+ MCO3 +2Na+
بايد توجه داشت كه اين روش براي برخي از فلزات نظير روي و نيكل داراي هيچ امتيازي نسبت به روش هيدروکسيدي نمي‌باشد و حتي در برخي از موارد از آن ضعيف‌تر است[44].
2-1-4- رسوبدهي توسط تركيبات فسفات
تركيبات فسفات بيشتر به صورت تري فسفات سديم Na3PO4 يا فسفات كلسيم و منيزيم قادر به حذف فلزات سنگين به خصوصPb2+ از محلولهاي آبي مي‌باشد. تري فسفات سديم قادر است كه سرب را به صورت Pb3(PO4)2 رسوب نمايد. اين روش قادر است سرب را تا ميزان mg/l 5/0 برساند. بهترين سيستم رسوب سازي ترکيب تري‌ فسفات سديم و سود به نسبت 1 به 5/2 مي‌باشد[45].
2-2- تبادل يوني
تبادل يوني، روش ديگري است که در صنعت براي حذف فلزات سنگين از به طور موفق استفاده مي‌شود. در اين فرايند، يونهاي فلز داخل محلول رقيق با يونهاي نگه داشته شده توسط نيروهاي الکترواستاتيک در رزينهاي تبادل يوني، معاوضه مي‌شوند[43]. اين روش در مقايسه با روشهاي ديگربه نسبت گران است، اما توانايي حذف در محدوده نسبتاً بالا را دارد[46]. در اين فرايند بعضي از کاتيونها و آنيونهاي نامطلوب با يونهاي سديم، هيدروژن و يا ساير يونهاي مواد رزيني تعويض مي‌شوند. مبدل يوني يک ماده جامد است که توانايي تبادل کاتيون يا آنيون با مواد اطراف خود را دارد مبدل يوني متداول مورد استفاده، رزين‌هاي تبادل يوني آلي مصنوعي مي‌باشند. فرايند تبادل يون در اصل براي کاهش سختي آب آبرساني خانگي به کار مي‌رفت. اما اخيراً براي تصفيه فاضلابهاي صنعتي نظير فاضلابهاي آبکاري فلز به کار مي‌رود[47].
به طور کلي استفاده از اين فرايند براي حذف و جداسازي فلزاتي مانند کادميوم، کروم، روي، مس، جيوه، نيکل، باريم و آرسنيک گزارش شده است.
از مشکلات اين روش مي‌توان به موارد زير اشاره کرد:
1- براي محلول غليظ فلزات و يا آلوده شده توسط مواد آلي به کار نمي‌رود. به علاوه قابليت انتخاب يون را ندارد، داراي هزينه بالاتر مي‌شود.
2- وجود عملکرد دقيق و نظارت و سرپرستي در تمام اوقات به علت وجود واکنشهاي پيچيده شيميايي لازم مي‌باشد.
3- مواد شيميايي مصرفي براي کارکنان خطرناک مي‌باشند.
4- مواد شيميايي مصرف شده در فعال کردن بسترهاي رزين نيز ممکن است نياز با تصفيه مخصوص پيش از دفن داشته مي‌باشند[48].
2-2-1- زئوليتهاي طبيعي
کلمه زئوليت از دو لغت يوناني به معني سنگ و جوشاندن مشتق شده است. از نظر شيميايي داراي فرمول تجربي M2/n.Al2O3.XSiO2.YH2O ، که Mهر کاتيون قليايي يا قليايي خاکي Y، ضريب از 2 تا 7 مي‌باشد، n ظرفيت کاتيون و Xضريب از 2 تا 7 است. از لحاظ ساختاري زئوليتهاي پليمرهاي معدني، کريستال پيچيده‌اي هستند که بر مبناي ساختار توسعه يافته نامحدودSiO4 وAlO4 به صورت چهار وجهي قرار گرفته‌اند و توسط قسمتي از يونهاي اکسيژن به يکديگر پيوند داده مي‌شوند. اين ساختار پايه به صورت شبکه‌ها يا منافذ به هم متصل شده است که منافذ توسط کاتيونها و مولکولهاي آب پر مي‌شوند. کاتيونها متحرك بوده و معمولاً در معرض تبادل يوني قرار مي‌گيرند. آب عموماً ممکن است به وسيله استفاده از گرما از منابع خارج شود. در برخي زئوليتها، خارج کردن آب از درون منافذ آنها ممکن است برخي اختلالات ساختاري از قبيل جابجايي کاتيونها و تا حدي تغيير شکل ساختاري را سبب شود[49].
2-2-2- مبادله کننده‌هاي سنتزي يا رزين
اکثر رزين هاي تعويض يوني که در تصفيه آب به کار مي‌روند سنتزي هستند که با پليمريزاسيون ترکيبات آلي حاصل مي‌شوند. در تعويض کننده‌ها با محلولهاي الکتريک فقط يکي از يون‌ها متحرك و قابل تعويض است و در اثر تعويض يوني، کاتيون يا آنيونهاي موجود در محلول با کاتيونها و آنيونهاي موجود در رزين تعويض مي‌شوند، به گونه‌اي که هم محلول و هم رزين از نظر الکتريکي خنثي باقي مي‌مانند.
يک رزين سينتتيکي مناسب بايد از مشخصات زير برخوردار باشد:
1- رزين بايد بطور مناسبي سه بعدي بوده و حلاليت آن در آب و حلال‌هاي آبي قابل اغماض باشد.
2- رزين بايستي به خوبي آب را جذب کند و رطوبت پذير باشد همچنين بايد به حد کافي متخلخل بوده و يون‌ها بتوانند در آن وارد يا خارج گردند.
3- رزين بايد داراي تعداد کافي از گروه‌هاي يوني باشد به طوري که ظرفيت تبادل يوني قابل ملاحظه‌اي را ارائه نمايد.
4- رزين بايد از لحاظ شيميايي پايدار باشد.
5- چگالي رزين متورم بايد زيادتر از آب باشد[50].
بطور کلي در غلظتهاي کم هرچه ظرفيت يون بيشتر باشد با تمايل بيشتري جذب رزين مي‌شود، مثلاً يون سه ظرفيتي و يون دو ظرفيتي بيش از يون يک ظرفيتي توسط رزين جذب مي‌شوند، حتي براي يونهاي با ظرفيت يکسان نيز هرچه وزن مولکولي يون بيشتر باشد تمايل جذب افزايش مي‌يابد[48].
2-3- اسمز معکوس
در اين فرايند فلزات سنگين توسط يک غشاي نيمه نفوذپذير در رفتار بالاتر از رفتار اسمزي ناشي شده از مواد جامد محلول در فاضلاب جدا مي‌شوند. مشکل اين روش گران بودن آن است. از نفوذ غشايي براي جداسازي آب نسبتاً خالص يا حلال ديگر از محلول داراي خلوص کمتر استفاده مي‌شود. در اين روش محلول از روي سطح غشأ نيمه تراواي خاصي با فشاري بيشتر از فشار مؤثر اسمزي محلول تغذيه عبور مي‌کند. محلول تراوش کننده به عنوان محصول جمع آوري و محلول تغذيه غليظ شده عموماً دور ريخته مي‌شود[46].
2-4- الکترودياليز
دياليز عبارت از جدا کردن مواد حل شده با استفاده از نفوذ غير مساوي آنها از غشاها. موثرترين را براي بازيابي محلولهاي خالص جهت استفاده مجدد در فرايندهاي توليد کالاست. در دياليز نيروي محرکه جداسازي نفوذ طبيعي به واسطه شيب غلظت است، در الکترودياليز اين نيروي طبيعي با کاربرد انرژي الکتريکي زيادتر مي‌گردد[46].
در اين فرايند، ترکيبات يوني (فلزات سنگين)، از طريق استفاده از غشاهاي نيمه نفوذپذير (انتخاب کننده يون) که بين الکترودها در مولکولهاي الکتروليت قرار داده مي‌شوند جدا مي‌شوند و به کمک جريان الکتريک يکنواخت، پتانسيل الکتريکي بين دو الکترود باعث حرکت کاتيونها و آنيونها به سمت الکترودها مي‌شود و يونهاي مربوط به هر غشاء جمع آوري مي‌شوند و باز يافت فلزات انجام مي‌شود. مشکل اين روش تشکيل هيدروکسيدها مي‌باشد که باعث مسدود شدن غشا مي‌شود[20].
2-5- جذب سطحي
به طور کلي حرکت يک جز از يک فاز به سمت فصل مشترك اين فاز با فاز دوم و تجمع اين جزء بر روي سطح فصل مشترك، فرايند جذب سطحي ناميده مي‌شود. به عبارت ديگر لازمه انجام اين فرايند تماس دو فاز با يکديگر است. فاز اول که جزئي از آن جدا شده و به سمت فاز دوم حرکت مي‌کند، سيال (مايع يا گاز) و فاز دوم که جزء يا اجزايي بر روي سطح آن جمع مي‌شوند، مي تواند به يکي از دو حالت مايع و يا جامد باشد. چنانچه فرايند جذب بر روي سطح يک مايع انجام شود آن را جذب بر روي مايع18 و چنانچه بر روي سطح يک جامد انجام گيرد آن را جذب بر سطح جامد19 ناميده و جزئي از فاز سيال را که جذب جسم جامد مي‌شود جزء جذب شونده20، و جسم جامد را که معمولاً بسيار متخلخل است، جاذب 21مي‌نامند. حرکت جزء از فاز سيال و تجمع و تغليظ آن بر روي سطح جسم جاذب تا



قیمت: تومان


پاسخ دهید