روی و تصفیه آب آرشیو مقالات

روی به طور طبیعی در آب موجود است. میانگین غلظت روی در آب دریا0.6-5  ppb  است. رودخانه ها معمولا حاوی بین5  و 10 ppb روی هستند. جلبک ها حاوی 20-700  ppm  و ماهی ها و صدف های دریایی حاوی 3-25 گرم در تن، صدف ها حاوی 100-900  ppm و خرچنگ های دریایی حاوی 7-50  ppm روی هستند.

سازمان بهداشت جهانی محدودیت قانونی 5  میلی گرم بر لیتر را برای Zn2+  تعیین کرده است.

 

روی به چه طریق و به چه صورتی با آب واکنش می دهد؟

روی ابتدایی با مولکول های آب واکنش نمی دهند. این یون با یون های هیدروکسید محلول، یک لایه ی محافظ از جنس هیدروکسید روی نامحلول در آب را تولید می کند، که مطابق مکانیسم واکنشی زیر است:

Zn2+ + 2OH- -> Zn(OH)2(s)

 

روی مطابق با مکانیسم واکنشی زیر با یون H+ واکنش می دهد:

Zn(s) + 2H+ -> Zn2+(aq) + H2(g)

 

این واکنش هیدروژنی آزاد می کند که با اکسیژن واکنشی انفجاری می دهد.

نمک روی در غلظت های بالاتر باعث کدر شدن آب به رنگ شیر می شود. علاوه بر این، روی ممکن است عطر و طعم های ناخواسته ای به آب اضافه کند. این اتفاق در غلظت حدود 2 میلی گرم Zn2+ بر لیتر رخ می دهد.

 

انحلال پذیری روی و ترکیبات آن

حلالیت روی به درجه حرارت و PH آب مورد بحث بستگی دارد. وقتی که pH نسبتا خنثی است، روی نامحلول در آب است. با افزایش اسیدیته انحلال پذیری نیز افزایش می یابد. در pH  بالاتر از 11 نیز حلالیت افزایش می یابد. روی به صورت ZnOH+ (aq)  و یا Zn2+ (aq) در آب حل می شود. حلالیت ZnCO3 آنیونیک 0.21  گرم بر لیتر است. نمونه هایی از حلالیت ترکیبات روی عبارتند از: کلرید روی4320  (ZnCl2) گرم بر لیتر و اکسید روی (ZnO) یا سولفات روی (ZnSO4 . 7H2O) 580 گرم بر لیتر.

 

علت وجود روی در آب چیست؟

مهم ترین سنگ معدن های حاوی روی عبارتند از اسفالریت (ZnS) و اسمیت سونیت (ZnCO3). این ترکیبات در نهایت در مکان هایی که در آن سنگ معدن روی یافت می شود به آب وارد می شوند.

حدود سه چهارم از عرضه ی کل روی در قالب های فلزی به کار می رود. باقی مانده ی آن به صورت ترکیبات مختلف روی در صنایع مختلف استفاده می شود.

فاضلاب های صنعتی حاوی روی ناشی از صنایع آبکاری، تولید باتری و غیره هستند. ترکیبات روی برای مقاصد مختلفی استفاده می شوند. کلرید روی برای تولید کاغذ پوست اعمال می شود، اکسید روی یکی از اجزاء تشکیل دهنده ی پمادها، رنگ ها و کاتالیزورها است، سولفات روی به عنوان یک کود، و باکیتراسین روی به عنوان محرک رشد دام استفاده می شود.

بخش اعظم روی موجود در فاضلاب از منابع مذکور  نشأت نمی گیرد، بلکه از آب های سطحی بزرگتری ناشی می شود که حاوی این عنصر هستند.

به علت جریان یافتن آب غنی از کربن، روی از لوله های روی و لوله های بارانی نشت می کند. رینگ و لاستیک اتومبیل ها حاوی روی و روغن موتور موجود در تانک هایی از جنس روی، باعث انتشار ترکیبات روی در جاده ها می شوند. ترکیبات روی در قارچ کش ها و حشره کش ها موجود اند و نهایتا در آب ریخته می شوند.

هنگامی که اقدامات ایمنی ناکافی صورت می گیرد، روی ممکن است از مکان های دفن زباله های شیمیایی و یا از ملات لاروبی در طبیعت منتشر شود.

 

اثرات زیست محیطی روی بر آب کدام اند؟

روی به هیچ یک از گروه های خطر آبی نسبت داده نشده است، زیرا یک ماده ی خطرناک محسوب نمی شود. اما این تنها مربوط به روی ابتدایی است. بعضی از ترکیبات روی، مانند آرسنات روی و سیانید روی ممکن است بسیار خطرناک باشند.

روی یک ماده غذایی لازم برای انسان و حیوانات است. با این حال، مصرف بیش از حد آن ممکن است بر سلامت انسان و حیوان اثرات منفی داشته باشد و اگر از یک غلظت مرزی تعیین شده تجاوز کند، حتی ممکن است سمی باشد. سمیت آن برای انسان و حیوانات کم است، اما سمیت آن برای نباتات را نباید دست کم گرفت

لجن ناشی از تصفیه فاضلاب در کشاورزی، باغداری و جنگلداری استعمال می شود، و در نتیجه غلظت روی احتمالا از مرز 3 گرم بر کیلوگرم تجاوز نمی کند.

 آزمون های اکوتوکسیکولوجیکال مقدار PNEC  50 میکروگرم بر لیتر را به محلول روی نسبت داده اند. یعنی غلظت کل 150-200   میکروگرم بر لیتر روی در آب. این مقدار PNEC  نشان دهنده ی حداکثر غلظتی است که در آن هیچ عارضه ی زیست محیطی رخ نمی دهد (غلظت بی اثر پیش بینی شده).

 

انتشار روی صنعتی در دهه های گذشته به شدت کاهش یافته است. مقادیر فعلی روی یک خطر بسیار گسترده زیست محیطی نیست. غلظت آن در رودخانه راین به مقادیر مطلوب رسیده است. متاسفانه، مکان های آلودگی تاریخی هنوز هم وجود دارند. در مجموع پنج ایزوتوپ پایدار روی به طور طبیعی موجود است، که 64Zn ، 66Zn  و 68Zn از آن ها هستند. ما در حال حاضر از وجود حدود پانزده ایزوتوپ ناپایدار روی مطمئن هستیم. 65Zn  در آب خنک کننده ی راکتور هسته ای موجود است و در پزشکی نیز استفاده می شود.

به نظر می رسد که روی در برخی موجودات زنده تجمع می یابد.

 

عوارض بهداشتی روی موجود در آب کدام اند؟

بدن انسان حاوی حدود 2.3 گرم روی است، و روی به عنوان یک عنصر کمیاب دارای ارزش غذایی است. کارکرد های آن عمدتا شامل فرایندهای آنزیمی و تکثیر DNAمی شود. هورمون انسولین انسانی حاوی روی است و نقش مهمی در رشد جنسی ایفا می کند. حداقل مصرف روزانه ی آن 2-3 گرم است، و این مقدار از کمبود روی پیشگیری می کند.

 

بدن انسان تنها 20-40٪ از روی موجود در غذا را جذب می کند، در نتیجه بسیاری از مردم آب معدنی های غنی از روی می نوشند. علائم کمبود روی عبارتند از از دست دادن حس چشایی و اشتها. سیستم ایمنی کودکان و سیستم آنزیم ها نیز ممکن است آسیب ببیند. به نظر می رسد مصرف بیشتر روی از انسان در مقابل مسمومیت با کادمیوم محافظت می کند. روی همچنین ممکن است جذب سرب را کاهش دهد. نسبت مس و روی در بدن انسان یک ویژگی مهم است.

 

همچنین ممکن است شخصی مصارف بیش از حد روی را نیز جذب کند. این پدیده معمولا چندان رخ نمی دهد. علائم این بیماری شامل تهوع، استفراغ، سرگیجه، قولنج، تب و اسهال است و عمدتا پس از مصرف 4-8 گرم روی عارض می شود. مصرف یکباره ی 2 گرم سولفات روی باعث سمیت حاد شده و منجر به معده درد و استفراغ می شود.

شگفتا که روی در جدول تناوبی متعلق به همان گروه عناصر است که کادمیوم و جیوه نیز به آن تعلق دارند، و هر دو سمی هستند.

نمونه هایی از عوارض بهداشتی مربوط به روی نیز عبارتند از عفونت غشای مخاطی ناشی از کلرید روی (دوز کشنده 3-5 گرم)، و مسمومیت با سولفات روی (دوز کشنده 5 گرم).

 

برای زدودن روی از آب، کدام یک از تکنولوژی های تصفیه آب را می توان استفاده کرد؟

روی را می توان با استفاده از روش های مختلف تصفیه کرد. برای رسیدن به یک سطحی که با استانداردهای قانونی مطابقت دارد، می توان از روش هایی مانند انعقاد، تبادل یونی و کربن فعال استفاده کرد. فیلتر شنی را نیز ملاحظه کرده ایم و یک راه حل عالی است.