مقالات گروه شیمی آب

---

• 

  مشاهده 21 بهمن 1395 1808 بازدید

  موردنیت و تصفیه آب

  آلومینوسیلیکات معدنی سدیم، پتاسیم، و کلسیم هیدراته شده (Na2,K2,Ca) Al2Si10O24·7H2O  از خانواده ی زئولیت ها است. این ماده یکی از فراوان ترین زئولیت های موجود در رسوبات آتشفشانی تغییر یافته است و معمولا به صورت سوزن های شیشه ای سفیدرنگی موجود است که رگ ها و حفره های سنگ های آذرین را پر می کنند. این ماده همچنین در رسوبات دریایی موجود در کوه های اورال و در سد هایی که آب به آن ها حمله کرده است و در شیشه های آتشفشانی تغییر یافته موجود در جزیره آران در اسکاتلند یافت می شود.   ساختار مولکولی موردنیت، یک چارچوب حاوی زنجیره ای از حلقه های پنج عضوی از سیلیکات ها و تتراهدرا آلومینات های (چهار اتم اکسیژن به طور منظم در نقاط یک هرم مثلثی در اطراف یک اتم سیلیکون یا آلومینیوم مرکزی قرار گرفته اند) متصل است. نسبت بالای سیلیکون به اتم آلومینیوم موجو در آن باعث می شود که در مقابل حمله ی اسیدهای تر، مقاوم تر از بسیاری از زئولیت های دیگر باشد.

• 

  مشاهده 19 بهمن 1395 6015 بازدید

  آهن و تصفیه آب

  آب دریا حاوی حدود  PPB 1-3 آهن است. این مقدار شدیدا متفاوت است و در اقیانوس اطلس و اقیانوس آرام تفاوت می کند. رودخانه ها حاوی حدود 0.5-1 ppm ، و آب های زیرزمینی شامل 100 ppm آهن هستند. آب آشامیدنی ممکن است حاوی بیش از 200 PPB آهن نباشد.   اکثر جلبک ها حاوی بین 20 تا 200 ppm آهن، و برخی از جلبک های قهوه ای ممکن است 4000 ppm از آن را در خود جمع کنند. فاکتور غلظت زیستی جلبک در آب دریا در حدود 104 - 105 می باشد. ماهی های دریایی حاوی حدود 10-90 ppm و بافت صدفی شامل حدود 195 ppm آهن می باشد (همگی بر اساس جرم خشک هستند).   آهن محلول تحت شرایط اسیدی و خنثی غنی از اکسیژن عمدتا به صورت Fe(OH)2+ (aq) موجود است. این ماده در شرایط کم اکسیژن عمدتا به صورت آهن دوگانه وجود دارد. آهن بخشی از بسیاری از ترکیبات کی لیت آلی و غیر آلی است که به طور کلی محلول در آب هستند.   آهن به چه طریق و به چه صورتی با آب واکنش می دهد؟ آهن در آب خالص و یا در هوای خشک تغییر واضحی نمی کند، اما زمانی که آب و اکسیژن هر دو موجود باشند (هوای مرطوب)، آهن زنگ می زند. رنگ نقره ای آن به رنگ قرمز قهوه ای تبدیل می شود، زیرا اکسید هیدراته تشکیل شده است. الکترولیت محلول به مکانیسم واکنش سرعت می بخشد، که به شرح زیر است: 4 Fe + 3 O2 + 6 H2O -> 4 Fe3+ + 12 OH- -> 4 Fe(OH)3 or 4 FeO(OH) + 4 H2O   معمولا لایه اکسید، آهن را از زنگ زدگی بیشتر محافظت نمی کند، اما زمانی که پاک شود اکسیدهای فلز بیشتری می تواند تشکیل شود. الکترولیتها اکثرا آهن (II) سولفات هستند که در طول خوردگی توسط SO2 در اتمسفر تشکیل می شوند. در مناطق دریایی ذرات نمک اتمسفر ممکن است نقش مهمی در این روند ایفا کنند. هیدروکسید آهن (II) اغلب در آبهای طبیعی رسوب می کند.   انحلال پذیری آهن و ترکیبات آن آهن ابتدایی در شرایط عادی در آب حل می شود. بسیاری از ترکیبات آهن این مشخصه را دارند. اکسید آهن، هیدروکسید آهن، کاربید آهن و پنتا کربونیل آهن طبیعی در آب نامحلول هستند. انحلال پذیری برخی از ترکیبات آهن در آب در pH پایین تر افزایش می یابد. انحلال پذیری سایر ترکیبات آهن در آب ممکن است بیشتر از نمونه های مذکور باشد. انحلال پذیری کربنات آهن در آب 60 mg/L، سولفید آهن 6 mg/L و حتی برای سولفات آهن 295 g/L است. بسیاری از ترکیبات کی لیت آهن محلول در آب هستند. معمولا بین ترکیبات محلول در آب Fe2+ و به طور کلی ترکیبات نامحلول در آب Fe3+تفاوتی وجود دارد. گروه دوم تنها در محلول های به شدت اسیدی انحلال پذیر در آب هستند، اما هنگامی که این مواد تحت شرایط خاصی به Fe2+ کاهش داده شوند، انحلال پذیری شان در آب افزایش می یابد.   علت وجود آهن در آب چیست؟ عمده ترین مواد معدنی حاوی آهن طبیعی عبارتند از مگنتیت، هماتیت، گوتیت و سیدریت. فرآیندهای هوازدگی این عنصر را وارد آبهای آزاد کرده است. هم آب معدنی و هم آب آشامیدنی حاوی کربنات آهن هستند. در مناطق عمیق دریا، آب اغلب حاوی تکه های به اندازه ی یک کف دست آهن ، منگنز، مقدار کمی آهک، دی اکسید سیلیکون و ترکیبات آلی می باشد. آهن در سراسر جهان برای مقاصد تجاری استفاده شده و به مقدار 500 میلیون تن در سال تولید می شود. حدود 300 میلیون تن نیز بازیافت می شود. دلیل اصلی این است که آهن بیش از هر فلز دیگری قابل استفاده در مناطق مختلف است. آلیاژهای آن خوردگی فلز را کاهش می دهند. تولید کنندگان فولاد مقادیر مختلفی از کربن را به آن می افزایند. در نهایت از آلیاژهای آهن، ظروف، اتومبیل ها، ماشین های لباسشویی، پل ها، ساختمان ها، و حتی چشمه های کوچک تهیه می شود. ترکیبات آهن به عنوان رنگدانه در تولید شیشه و ایمیل استفاده شده و یا برای استفاده های دارویی، مواد شیمیایی، کود آهن، یا آفت کش ها پردازش می شوند. همچنین در اشباع چوب و عکاسی نیز استفاده می شوند. در زمان های قدیم ضایعات آلومینیوم که حاوی آهن نیز بودند در آب های سطحی تخلیه می شدند. امروزه، این ضایعات حذف شده و به عنوان بتونه ی خاک مورد استفاده قرار می گیرند. ترکیبات آهن در واکنش های بارش استعمال می شوند تا ترکیبات موجود در آب را طی فرآیندهای تصفیه بزدایند. ایزوتوپ 59Fe در پژوهش های پزشکی و فیزیک هسته ای استفاده می شود.   اثرات زیست محیطی آهن بر آب کدام اند؟ آهن ماده ی غذایی مورد نیاز اکثر موجودات است و نقش مهمی در فرآیندهای طبیعی دو گانه و سه گانه ایفا می کند. موجودات نمی توانند آهن سه گانه ی اکسیده را به صورت آزاد استفاده کنند، مگر در pH بسیار پایین. با این حال، آهن معمولا به این صورتی موجود است که عموما در آب نامحلول می باشد.   افزودن آهن انحلال پذیر ممکن است بهره وری لایه های سطحی اقیانوسی را به سرعت افزایش دهد. این موضووع ممکن است نقش مهمی در چرخه کربن بازی کند. آهن برای ترکیب نیتروژن و کاهش نیترات ضروری است و ممکن است یک عامل محدود کننده برای رشد فیتوپلانکتون ها باشد. انحلال پذیری آن در آب نمک بسیار کم است. چرخه آهن به معنی کاهش آهن درجه سوم توسط لیگاندهای آلی (فرایندی که عکس کاتالیزور در آبهای سطحی است) و اکسیداسیون آهن دو گانه است. آهن ترکیبات شلات را تشکیل می دهد که اغلب نقش مهمی در طبیعت بازی می کنند، مانند هموگلوبین، عامل ایجاد رنگ قرمز در خون، که در فرآیندهای تنفس، به ترکیب و انتشار اکسیژن می انجامد. موجودات مقادیر بالاتری از آهن دوگانه را نسبت به آهن سه گانه مصرف می کنند، و مقدار جذب به طور عمده به درجه ی اشباع ذخایر فیزیکی آهن بستگی دارد. آهن اغلب یک عامل محدود کننده برای موجودات آبزی در لایه های سطحی است. هنگامی که لیگاند کی لیت وجود ندارد، هیدروکسیدهای آهن سه گانه ی نامحلول در آب رسوب می یابند. به نظر نمی رسد که این موضوع برای زندگی آبزیان خطرناک باشد، زیرا راجع به خطرات آهن منتقله از راه آب چیز زیادی نمی دانیم.   حلزون دندان هایی از جنس مگنتیت گوتیت دارد گیاهان سبز  آهن را برای فرآیندهای تبدیل انرژی استعمال می کنند. گیاهانی که به عنوان خوراک دام استفاده شود ممکن است حاوی بیش از 1000 ppm آهن باشند، اما این میزان در گیاهانی که برای مصرف انسان به کار می روند بسیار کمتر است. به طور کلی گیاهان حاوی  20 تا 300 ppm آهن هستند (جرم خشک)، اما گلسنگ ممکن است تا 5.5 درصد از آهن تشکیل شده باشد. هنگامی که خاک حاوی آهن یا آهن محلول در آب کمی باشد، گیاهان ممکن است با مشکلات رشد مواجه شوند.   ظرفیت جذب گیاه به شدت متفاوت است، و این تفاوت نه تنها به غلظت آهن خاک ، بلکه به مقدار pH، غلظت فسفات و رقابت بین آهن و سایر فلزات سنگین نیز بستگی دارد. خاک آهکی اغلب با کمبود آهن مواجه است، حتی زمانی که مقادیر کافی از آهن موجود باشد. علت این امر مقدار pH بالای آن است که منجر به رسوب آهن می شود.   آهن معمولا در خاک به شکل سه گانه موجود است، اما در خاک های سیراب شده به آهن دوگانه تبدیل شده و بدین ترتیب امکان جذب گیاهی آهن فراهم می شود. گیاهان ممکن است با انتشار یون های H+ ترکیبات آهن نامحلول در آب را جذب کرده و باعث حل شدن آن ها شوند. میکرو ارگانیسم ها سایدرکروم آهن آزاد می کنند که می تواند به طور مستقیم توسط گیاهان جذب شود. آهن ممکن است در غلظت خوراکی بین 5 تا 200 ppm برای گیاهان مضر باشد. زمانی که مقدار کمی آب خاک وجود دارد، این مقدار آهن را نمی توان در شرایط عادی در طبیعت یافت. تعدادی از باکتری ها ذرات آهن را جذب کرده و آنها را به مگنتیت تبدیل  می کنند، تا از آن به عنوان یک قطب نمای مغناطیسی برای جهت یابی استفاده کنند. ترکیبات آهن ممکن است اثرات زیست محیطی بسیار جدی تر از خود عنصر به دنبال داشته باشند. شماری از مقادیر LD50  برای موش شناخته شده است (مصرف خوراکی): آهن (III) استیل استونات 1872 میلی گرم بر کیلوگرم، آهن (II) کلرید 984 میلی گرم بر کیلوگرم، و آهن پنتا کربونیل 25 میلی گرم بر کیلوگرم. به طور طبیعی چهار ایزوتوپ غیر رادیواکتیو آهن و هشت ایزوتوپ ناپایدار آهن وجود دارد.   عوارض بهداشتی آهن موجود در آب کدام اند؟ مقدار کل آهن در بدن انسان حدود 4 گرم است که 70٪ آن در عوامل ایجاد سرخی رنگ خون موجود است. آهن از مواد غذایی مورد نیاز انسان و همچنین بسیاری از موجودات دیگر است. مردان روزانه حدود 7 میلی گرم آهن و زنان به 11 میلی گرم نیاز دارند. این تفاوت توسط چرخه قاعدگی تعیین می شود. هنگامی که مردم به طور معمول تغذیه می شوند، این مقدار را می توانند به سرعت تامین کنند. بدن حدود 25 درصد از تمام آهن موجود در مواد غذایی را جذب می کند. وقتی کسی از غذاهایی که آهن شان کم است تغذیه می کند، جذب آهن را می توان با استفاده از قرص های ویتامین C افزایش داد، زیرا این ویتامین آهن سه گانه را به آهن دوگانه کاهش می دهد. فسفات و فیتات ها میزان آهن دوگانه را کاهش می دهند.   در غذا آهن به صورت آهن دوگانه ی ترکیب با هموگلوبین و میوگلوبین و یا به صورت آهن سه گانه موجود است. بدن احتمالا به خصوص نوع دوگانه ی آهن را جذب می کند. آهن جزء اصلی هموگلوبین است که به اکسیژن متصل شده و آن را از ریه ها به سایر قسمت های بدن منتقل می کند. سپس CO2   را به ریه ها منتقل می کند، که در آنجا می توان آن ها را از راه تنفس از بدن خارج کرد. برای ذخیره سازی اکسیژن نیز به آهن نیاز است. آهن بخشی از چندین آنزیم ضروری است و در سنتز DNA نقش دارد. عملکرد طبیعی مغز به آهن وابسته است.   در بدن آهن به شدت به ترانسفرین وابسته است، که تبادل فلز بین سلول ها را فعال می کند. این ترکیب یک آنتی بیوتیک قوی است، و مانع از رشد باکتری ها بر روی عنصر حیاتی می شود. زمانی که یکی توسط باکتری آلوده شود، بدن مقادیر بالایی از ترانسفرین تولید می کند. هنگامی که میزان آهن از حد مورد نیاز تجاوز می کند، در کبد ذخیره می شود. مغز استخوان حاوی مقادیر بالایی از آهن است زیرا هموگلوبین تولید می کند. کمبود آهن منجر به کم خونی شده و خستگی، سردرد و از دست دادن تمرکز را به دنبال دارد. سیستم ایمنی بدن را نیز تحت تاثیر قرار می دهد. در کودکان این تاثیر منفی بر رشد ذهنی، منجر به تحریک پذیری شده و موجب اختلال تمرکز می شود. کودکان خردسال، زنان باردار و زنان در دوره قاعدگی خود را اغلب برای درمان کمبود آهن شان نمک های آهن (II) مصرف می کنند.   هنگامی که غلظت بالایی از آهن جذب شود، برای مثال توسط بیماران مبتلا به هیموکروماتوس، آهن در پانکراس، کبد، طحال و قلب ذخیره می شود. این امر می توانید به این اندام های حیاتی آسیب برساند. افراد سالم عموما مورد تاثیر مصرف بیش از حد آهن قرار نمی گیرند، که به طور کلی بسیار نادر است. این حالت زمانی ممکن است رخ دهد که شخصی آبی با غلظت آهن بیش از 200 ppm بیاشامد.   ترکیبات آهن ممکن است نسبت به خود این عنصر بی ضرر اثرات جدی تری بر سلامت شخص داشته باشند. ترکیبات آهن دوگانه محلول در آب مانند FeCl2  و FeSO4  ممکن است در غلظت های بیش از 200 میلی گرم اثراتی سمی داشته باشند، و در دوز 10-50 گرم برای بزرگسالان مرگبار هستند. تعدادی از املاح آهن ممکن است سمی باشد، و سم عصبی پنتا کربونیل آهن به خاطر مکانیسم سمی قوی اش شناخته شده است. گرد و غبار آهن ممکن است منجر به بیماری ریه شود.   برای زدودن آهن از آب، کدام یک از تکنولوژی های تصفیه آب را می توان استفاده کرد؟ حذف آهن از آب عمدتا در تهیه ی آب آشامیدنی انجام می شود زیرا آب معدنی حاوی مقادیر بالایی از یون های آهن است. این موضوع بر رنگ، بو و شفافیت آب اثر می گذارد. آهن در تمام فاضلاب ها موجود است. حذف آهن از فاضلاب ممکن است توسط اکسیداسیون آهن دوگانه به آهن سه گانه صورت پذیرد. هیدرولیز پس از آن باعث تشکیل پوسته پوسته هایی شده، و این پوسته ها را می توان با فیلتر شنی حذف کرد. با افزودن اکسیژن یا سایر اکسیدان ها مانند کلر یا پرمنگنات پتاسیم می توان به اکسایش دست یافت. سرعت واکنش به مقدارpH بستگی داشته و تحت شرایط اسیدی کندتر از شرایط قلیایی است. برای سرعت بخشیدن به واکنش تحت شرایط اسیدی، می توان به منظور از بین بردن دی اکسید کربن و بازیابی pH آب را هوادهی کرد. واکنش کل باعث تشکیل اسید شده و در نتیجه کاهشی است. آهن اغلب به همراه منگنز کاهش می یابد. استفاده از مبدل یون برای حذف آهن از آب آشامیدنی و آب مصرفی راه حلی دیگر است، اما این روش برای از بین بردن غلظت بالای آهن چندان مناسب نیست. ترکیبات آهن معمولا به عنوان منعقد کننده در تصفیه فاضلاب استفاده می شود. یک نمونه از کاربردهای آن استفاده از سولفات آهن برای زدودن فسفات است.

• 

  مشاهده 16 بهمن 1395 1537 بازدید

  فیلیپزیت و تصفیه آب

  فیلیپزیت، آلومینوسیلیکات معدنی کلسیم، سدیم و پتاسیم هیدراته شده از خانواده زئولیت ها است [(K,Na,Ca)1-2(Si,Al)8O16·6H2O]. این ماده معمولا به صورت بلورهای سفید شکننده که حفره ها و شکاف های موجود در باسالت و گدازه ی فونولیت را پر می کنند، یافت می شود که در نزدیکی رم، در سیسیل، در ویکتوریا، استرالیا؛ و در آلمان موجود اند.   ساختار مولکولی فیلیپزیت، چارچوبی متشکل از حلقه های چهار یا هشت تایی سیلیکات یا تتراهدرا آلومینات متصل می باشد (که هر کدام از چهار اتم اکسیژن تشکیل شده اند که به طور منظمی در نقاط یک هرم مثلثی در اطراف یک اتم سیلیکون یا آلومینیوم مرکزی جای گرفته اند). باز بودن این ساختار و وجود اتم آلومینیوم (که هر کدام به شکل گیری پیوندگاه هایی با بار منفی کمک می کنند) به فیلیپزیت خواص تبادل کاتیون  می بخشد (پتاسیم، کلسیم، و منیزیم محلول در این ساختار به آسانی جایگزین یکدیگر می شوند)، و فیلیپریت را به ماده ای مفید در نرم کننده های آب تبدیل می کند.

• 

  مشاهده 16 بهمن 1395 4408 بازدید

  کاربرد زئولیت در تصفیه آب

  زئولیت چیست؟ زئولیت یکی از مواد معدنی کمیاب است که دارای بار منفی طبیعی است. ترکیب ساختار لانه زنبوری و بار منفی خالص به زئولیت اجازه می دهد مایعات را جذب کند و عناصر را بر اساس مقاومت پیوند شیمیایی جذب کند. جذب مغناطیسی یک عنصر به زئولیت، مقدار CEC یا توانایی تبادل یونی نامیده می شود، همچنین این ساختار لانه زنبوری از غربال مولکولی، برای فیلتر کردن ترکیبات استفاده می کند. به طور کلی، زئولیت طبیعی از یک ساختار قفس مانند سه بعدی باز و شبکه گسترده ای از کانال های باز تشکیل شده است. این کانالهای جاری در سرتاسر هر گرانول باعث می شوند که زئولیت به یک جاذب توانا تبدیل شود. هنگامی که اتم ها (کاتیون ها) با بار مثبت از بین یک کانال عبور می کنند، به ساختار لانه زنبوری با بار منفی متصل می شوند. زئولیت دارای چارچوب آلومینوسیلیکات است. به معنای ساده تر مواد معدنی متشکل از آلومینیوم، سیلیکون و اکسیژن است. این چارچوب مقاومت و پایداری استثنایی را در ساختار لانه زنبوری ایجاد می کند.      عملکرد زئولیت در تصفیه آب و فاضلاب ایمنی آب آشامیدنی یکی از جدی ترین مشکلات بهداشتی در سراسر جهان و به ویژه برای آن دسته از افراد در مناطق نسبتاً توسعه نیافته است. خطرات بهداشتی ممکن است در اثر مصرف آب آلوده به آلاینده های بیشماری مانند فلزات سنگین ، آلاینده های آلی پایدار ، مواد زائد دارویی ، ویروس ها و عوامل بیماری زای میکروبی ایجاد شود. سیستم تصفیه آب یک راهکار بهداشت عمومی برای بهبود کیفیت آب آشامیدنی است. برخلاف آلاینده های آلی، فلزات سنگین در آب به سختی قابل مشاهده هستند. اما تهدیدی طولانی مدت برای انسان محسوب می شوند. آب آلوده به فلزات سنگین، معمولاً در مقایسه با آب آشامیدنی سالم تفاوت قابل مشاهده ای ندارد. با این حال فلزات سمی و سنگین در بدن انسان جمع می شوند. به همین خاطر از نانوکریستال های زئولیت در جذب آلاینده های فلزات سنگین در آب استفاده می شود. این فیلتر دارای راندمان بالا در عملکرد است و همچنین ظرفیت و قدرت تمیز کنندگی بالایی دارد. فیلتر زئولیت برای کارکرد، به منبع انرژی احتیاج ندارد و از طریق عبور آب از آن به سادگی عمل می کند. قدرت بالای زئولیت ها در تبادل یونی و حذف یون های فلزات سنگین، می تواند نتیجه مطلوبی در افزایش کیفیت آب و حذف رنگ، بو و کدورت آن ایجاد کند.  زئولیت طبیعی به عنوان جاذب مفیدی برای تصفیه فاضلاب و حذف کاتیونها شناخته شده است. امروزه آلودگی آب جدی تر شده است و علاوه بر اقتصاد، می تواند سلامت عمومی، صنعت و تولیدات کشاورزی را نیز تهدید کند. روش های متداول در حذف آلاینده ها از آب شامل تصفیه بیولوژیکی، فیلتراسیون، انعقاد شیمیایی ، رسوب گذاری ، انعقاد الکتریکی ، تبلور و جذب می باشد. برای تصفیه فاضلاب، زئولیت طبیعی نه تنها می تواند کدورت را حذف کرده و رنگ آب را نیز از بین ببرد، بلکه باعث تخریب آمونیوم ، کاتیون های فلزات سنگین و سایر آلاینده های کاتیونی نیز می شود. زئولیت های اصلاح شده برای تصفیه فاضلاب، نه تنها به دلیل عملکرد خوب و قابل توجه، بلکه به دلیل هزینه کم، مورد توجه علاقه مندان قرار گرفته است .   وظیفه زئولیت ظرفیت بالا در  تبادل کاتیونی سبب افت فشار آب نمی شود اضافه کردن مواد معدنی در آب قابلیت کاهش سختی و نرم کردن آب    ویژگی های زئولیت در تصفیه آب و فاضلاب حذف کدورت آب حذف فلزات سنگین حذف هیدروکربن ها حذف باکتریها حذف آمونیاک حذف نیترات و فسفات حذف روغنها حذف بوی نامطبوع در آب مقرون به صرفه بودن نسبت به رزین سایر کاربردهای زئولیت در صنعت عبارتند از: پالایش نفت ، تولید سوخت و صنعت پتروشیمی. زئولیتهای مصنوعی مهمترین کاتالیزور در پالایشگاههای پتروشیمی هستند. مکمل مواد غذایی در صنعت دام و طیور تولید اکسیژن در استخرهای پرورش ماهی تصفیه آب در استخرهای شنا بهبود خاک کشاورزی و باغبانی   در صورت هر گونه سوال و یا سفارش تلفنی میتوانید از طریق شماره تلفن های 02186027905  و  09129418377 ، ایمیل info@wfiltration.com و شبکه های اجتماعی با کارشناسان تصفیه آب بهاب در ارتباط باشید.                         **m / ***

• 

  مشاهده 08 بهمن 1395 2433 بازدید

  نیترات موجود در آب آشامیدنی

  نیترات (NO3) منبع اصلی نیتروژن (N) برای گیاهان است. یک ماده مغذی که گیاهان بدون آن نمی توانند زندگی کنند. نیترات به طور طبیعی در خاک و آب موجود است. کشاورزی گسترده می تواند منبع طبیعی نیتروژن خاک را بزداید، به همین دلیل کشاورزان اغلب کود نیترات به خاک اضافه می کنند. نیتروژن اگر به درستی استفاده شود، نه تنها سلامت را به خطر نمی اندازد، بلکه می تواند تولید محصول را افزایش دهد. با این حال، هنگامی که نیتروژن بیشتر از مقدار مصرف گیاهان، به خاک اضافه شود، نیترات زیادی می تواند به آب های زیرزمینی نشت کرده و آب چاه ها را آلوده کند. سیستم های فاضلاب در محل (مانند مخازن سپتیک و تالاب ها) نیز می توانند منبع آلودگی نیترات باشند. از آنجا که نیترات در سیستم گوارش نوزاد انسان و برخی از دام ها به یک ماده بسیار سمی (نیتریت) تبدیل می شود، آب آلوده به نیترات یک مشکل جدی است.   نیترات چگونه سلامتی افراد را تحت تاثیر قرار می دهد؟ نوزاد انسان به دلیل باکتری های خاصی که ممکن است در طول چند ماه اول زندگی در دستگاه گوارش شان زندگی کنند، بسیار مستعد مسمومیت حاد نیترات هستند. این باکتری ها نیترات را به نیتریت سمی (NO2)  تبدیل می کنند. نیتریت با هموگلوبین (که اکسیژن را به تمام قسمت های بدن می برد) واکنش داده و متهموگلوبین را تشکیل می دهد، که اکسیژن را حمل نمی کند. سطح اکسیژن در حال انتقال در سراسر بدن، به نسبت میزان هموگلوبینی که به متهموگلوبین تبدیل شده است، کاهش می یابد. با کاهش سطح اکسیژن، نوزاد خفه می شود. این بیماری متهموگلوبینمی نام دارد. بارز ترین علامت مسمومیت نیترات، این است که رنگ پوست، به خصوص در اطراف چشم ها و دهان به آبی مایل می شود. این پدیده سیانوز نام دارد. کودکی که این علائم را از خود نشان دهد را باید بلافاصله به یک مرکز اورژانس پزشکی برد. دکتر یک نمونه خون از نوزاد می گیرد تا مطمئن شود که دچار مسمومیت نیترات نشده است. نمونه خون یک کودک مبتلا به این مسمومیت، به جای قرمز سالم، به رنگ قهوه ای شکلاتی است. مسمومیت نیترات را می توان درمان کرد و در بیشتر موارد بهبودی کامل کودک حاصل می شود. با این حال بسیار مهم است که بلافاصله برای مقابله با این مشکل اقدام کنید زیرا کودک اگر درمان نشود ممکن است بمیرد. در حدود سه ماهگی، افزایش مقدار اسید هیدروکلریک در معده ی نوزاد اکثر باکتری هایی که نیترات را به نیتریت تبدیل می کنند را می کشد. وقتی کودک شش ماهه است، سیستم گوارشی اش به طور کامل رشد یافته و هیچ یک از باکتری های تبدیل نیترات باقی نمی مانند. با این حال، کودکان زیر یک سال و زنان باردار در معرض خطر عوارض جانبی هستند. در کودکان بزرگتر و بزرگسالان، نیترات جذب شده و دفع می شود و متهموگلوبینمی دیگر یک نگرانی محسوب نمی شود.   نیترات چگونه دام ها را تحت تاثیر قرار می دهد؟ حیوانات نشخوار کننده (مانند گاو و گوسفند) و نوزادان تک معده ای (مانند بچه خوک ها و مرغ ها) هم در سیستم گوارشی شان باکتری تبدیل نیترات دارند. به همین دلیل، مسمومیت نیترات آنها را نیز درست مانند نوزاد انسان تحت تاثیر قرار می دهد. از آنجا که تک معده ای های بالغ، به طور کلی باکتری تبدیل نیترات ندارند، دچار متهموگلوبینمی نمی شوند. اما اسب یک استثنا است. آنها تک معده ای هستند، اما آنها نیز یک روده ی کور دارند که شبیه به یک شکمبه است. باکتری تبدیل نیترات که در روده ی کور زندگی می کند، خطر ابتلا به مسمومیت نیترات را افزایش می دهد. دام ها از طریق خوراک هم به اندازه ی آب در معرض نیترات قرار دارند. به ویژه محصولات زراعی برداشت شده پس از تنش آب و هوا (مانند خشکسالی) به احتمال زیاد حاوی نیترات بالایی هستند. برای محافظت از دام، می توان قبل از تغذیه، از علوفه، تست نیترات گرفت.   علائم مسمومیت نیترات حیوانات عبارتند از : تغییر رنگ مناطق غیر رنگی (در اطراف دهان و چشم ها) یا غشاهای مخاطی به رنگ مایل به آبی یا قهوه ای راه رفتن تنبل گونه و سرسام آور ضربان قلب سریع تکرر ادرار تنفس سختی که غش کردن به دنبال آن رخ می دهد. در موارد شدید، تشنج و کما ممکن است رخ دهد، و به دنبال آن، در یک تا سه ساعت پس از پدیدار شدن اولین نشانه، مرگ رخ می دهد. به محضی که متوجه هر یک از این علائم شدید، باید با یک دامپزشک تماس بگیرید. در حالی که حیوان زنده است و یا در عرض دو ساعت پس از مرگش، باید برای تشخیص خون کشیده شود. خون حیوانات آسیب دیده به رنگ قهوه ای شکلاتی است. اگر مشکل به موقع تشخیص داده شود، حیوان را می توان درمان کرد و اغلب به طور کامل بهبود می یابد. حیوانات بارداری که بهبود می یابند ممکن است در عرض چند روز سقط جنین کنند.   چه مقدار نیترات خطرناک است؟ دولت استانداردهای کیفیت آب آشامیدنی را برای ارائه بیشترین حفاظت از نوزادان، تعیین کرده است. استاندارد ۱۰ میلی گرم در لیتر نیترات، یک مرز کوچک ایمنی در درون خود دارد. به دلیل این ضریب ایمنی، برخی از افراد می توانند آبی بنوشند که از این استاندارد تجاوز کرده و هیچ گونه عوارض جانبی از خود نشان ندهند. با این حال، سطوح بالاتر از این استاندارد به طور بالقوه خطرناک محسوب می شوند. در حال حاضر، هیچ استاندارد کیفیت آب آشامیدنی نظارتی برای دام وجود ندارد. محققان سطح 100 میلی گرم بر لیتر نیترات را پیشنهاد کرده اند. حیوانات قوی ممکن است سطوح بالاتر را تحمل کنند، اما این سطح برای حفاظت از حیواناتی که ناسالم، بسیار جوان و حامله هستند، یا اینکه از غذایی کم انرژی استفاده می کنند، طراحی شده است. سطوح نیترات موجود در خوراک و علوفه نیز باید در جیره ی غذایی حیوانات نشخوار در نظر گرفته شود.   نیترات چگونه به آب راه پیدا می کند؟ زمانی که نیترات موجود در خاک، از مقداری که گیاهان می توانند استفاده کنند، بیشتر باشد و هنگامی که آب بتواند به راحتی در درون خاک و سنگ زیرین حرکت کند، آلودگی نیترات رخ می دهد. نیترات بیش از حد توسط آبیاری، آب باران و ذوب برف از خاک به منابع آب های زیرزمینی می رسد. این اتفاق به خصوص در مکان هایی که خاک آن شنی، حفره حفره، و یا کم عمق بوده و بر روی سنگ بستر سنگ آهک متخلخل است، می افتد. نیترات بیش از حد می تواند به راه های مختلفی در خاک ذخیره شود.  کود و پساب سیستم سپتیک شامل هر دو شکل آمونیاک و نیتروژن آلی است. نیتروژن آلی ممکن است در خاک به آمونیاک تبدیل شود. این آمونیاک، به همراه هرگونه کود شیمیایی آمونیاک که استعمال می شود، توسط باکتری های خاک طی فرآیندی به نام نیتریفیکاسیون به نیترات تبدیل می شود. نیتریفیکاسیون مهم است، زیرا گیاهان تنها می توانند از نیتروژنی استفاده کنند که به شکل نیترات باشد. با این حال، هنگامی که مقدار آمونیاکی که به نیترات تبدیل می شود بیشتر از مقداری باشد که گیاهان می توانند مصرف کنند، نیترات استفاده نشده در خاک تجمع می یابد. افزودن کود نیترات به خاک، بیش از مقداری که محصول می تواند استفاده کند، سطح بالایی از نیترات را موجب می شود. در نهایت، گیاهان خوراکی مانند یونجه، می توانند نیتروژن را از هوا بیرون کشیده و آن را از طریق گره ریشه شان به زمین وارد کنند. این فرآیند تثبیت نیتروژن نام دارد. مقدار کمی از نیترات هم در زمان طوفان های الکتریکی، همراه با بارش باران، وارد خاک می شود. هیچ یک از این مراحل به خودی خود، موجب آلودگی نیترات نمی شود، اما در هنگام تعیین میزان کود مورد نیاز، هر دو شان را باید در نظر گرفت.   چگونه دریابیم که آب با نیترات آلوده شده است؟ از آنجا که نیترات بی رنگ، بی مزه، و بی بو است، آب را باید به صورت شیمیایی تست کرد تا بتوان تشخیص داد که آیا آلوده است یا خیر. بسیاری از آزمایشگاه ها منابع آب خصوصی را برای تشخیص نیترات تست خواهند کرد. به منظور تست آب تان، باید یک ظرف نمونه برداری از آزمایشگاه دریافت کنید، به همان صورتی که در آزمایشگاه راهنمایی تان کرده اند نمونه گیری کنید و با بیشترین سرعت ممکن نمونه را به آزمایشگاه تحویل دهید، تا بتوانید از قابل اعتماد بودن نتیجه ی تست اطمینان حاصل کنید.  تعیین دقیق سطح نیترات موجود در آب چاه می تواند مشکل باشد زیرا سطح نیترات با توجه به زمان سال تفاوت می کند. به همین دلیل، بهترین زمان برای تست طول دوره ی آبیاری، بارش زیاد باران و یا ذوب برف است که در این شرایط، به احتمال زیاد، انتقال بیش از حد نیترات به آب های زیرزمینی صورت می گیرد. تست آب انجام شده در اواخر پاییز می تواند گمراه کننده باشد زیرا اگر هیچ باران شدیدی نباریده باشد ممکن است سطح نیترات چاه موقتا کم باشد. برای حفاظت از سلامت خانواده و دام هایتان، همچنین باید برای تشخیص باکتری ها، کل مواد جامد محلول و pH ، از آب خانه یا آب چاه تست های سالانه بگیرید. اگر آب چاه را تست کردید و گزارشات نشان داد که آب با سطوح بالای نیترات آلوده شده است، باید فورا خوراندن آن آب به نوزادان را متوقف کنید. به عنوان جایگزین هایی برای آب آلوده، می توانید بر روی شیر مادر یا شیر خشک تهیه شده با آب معدنی برنامه ریزی کنید، و یا نوزادتان را با شیرخشک های از پیش مخلوط شده تغذیه کنید.   چگونه می توان نیترات آب را کاهش داده و یا حذف کرد؟ نیترات یک ماده بسیار انحلال پذیر است، به راحتی در آب حل شده و حذف آن بسیار سخت است. بنابراین، تصفیه نیترات بسیار پیچیده و گران قیمت است. سه روش برای کاهش یا حذف نیترات از آب عبارتند از :  املاح زدایی توسط تقطیر یا اسمز معکوس تبادل یونی ترکیب   املاح زدایی، نیترات و سایر مواد معدنی را از آب حذف می کند. تقطیر یکی از قدیمی ترین و موثرترین انواع املاح زدایی است.   فرایند تقطیر تنها سه مرحله است: آب را می جوشانند. بخار حاصل را می گیرند. بخار را بر روی یک سطح سرد تغلیظ کرده و تبدیل به آب می کنند. در نهایت، نیترات و سایر مواد معدنی به صورت غلیظ شده در مخزن جوش باقی می ماند. تصفیه آب به روش اسمز معکوس راه دیگری برای املاح زدایی آب است. این روش مقدار نیترات را کاهش می دهد اما همه آن را حذف نمی کند. در یکدستگاه تصفیه آب اسمز معکوس ، آب را تحت فشار قرار داده و  با فشار از یک غشا نیمه تراوا عبور می دهند که باعث تصفیه شدن مواد معدنی و نیترات می شود. یک دوم تا دو سوم آب به عنوان آب رد شده در پشت غشا باقی می ماند. بازده آب تصفیه شده نسبت به آب رد شده، به مقدار فشار اعمال شده بستگی دارد. هرچه فشار آب پایین تر باشد، حجم آب رد شده بیشتر می شود. سیستم هایی با بازده عالی از فشار آبی بیش از 150  PSI بهره می برند. سیستم هایی که از فشار آب خانگی استاندارد (35 تا 45  PSI) استفاده می کنند، مقداری از آب را تصفیه می کنند، اما مقدار زیادی از آب هم به صورت تصفیه نشده از دریچه ی تخلیه خارج می شود، که می تواند بهره وری سیستم های سپتیک خانگی را کاهش دهد. دستگاه تصفیه آب خانگی نظیر دستگاه تصفیه آب RO و دستگاه تصفیه آب فیلتراسیون معمولا به اندازه ای کوچک هستند که در زیر سینک آشپزخانه نصب می شوند. هر دوی این سیستم های تصفیه آب برای فعالیت مؤثر به مقدار زیادی نیرو نیاز دارند و سیستم هایی با نیاز شدید به مراقبت هستند. آنها همچنین سیستم های کم بازده ای هستند که ممکن است آب کافی برای یک خانواده را تامین کنند، اما نمی توانند مقادیر زیاد مورد نیاز دام ها را تهیه نمایند. نوع دوم تصفیه آب برای آلودگی نیترات، تبادل یونی است. تبادل یونی مواد دیگری را معرفی می کند که مکان هایشان را با نیترات عوض می کنند. اغلب اوقات کلرید با نیترات مبادله می شود. واحد تبادل یونی یک مخزن پر از دانه های رزین ویژه ای است که با کلرید باردار شده است. زمانی که آب حاوی نیترات در مخزن جریان می یابد، رزین، نیترات ها را در ازای کلریدهایش بر می دارد. در این زمان، تمام کلرید با نیترات مبادله خواهد شد. پس از آن می توان رزین را توسط شستن با یک محلول آب نمک (کلرید سدیم) مجددا باردار کرد و مورد استفاده ی مجدد قرار داد. از آنجا که سیستم های تبادل یونی می توانند حجم زیادی از آب را تصفیه کنند، برای تصفیه منبع آب دام مناسب تر از املاح زدایی می باشند. با این حال، سیستم های تبادل یونی هم اشکالاتی دارند. نخست، دانه های رزین علاوه بر تبادل نیترات، سولفات ها را هم در ازای کلرید بر می دارند. بنابراین، اگر سولفات در آب موجود باشد، ظرفیت رزین برای حذف نیترات کاهش می یابد. دوم، رزین نیز ممکن است آب را خورنده کند. به همین دلیل، آب باید پس از گذشتن از درون دستگاه تبادل یونی، از یک سیستم خنثی سازی هم عبور داده شود. در نهایت، آب نمک های لازم برای شستشوی معکوس، که سطح نیترات شان بالا است، باید به درستی دور ریخته شوند، به طوری که منابع آب زیرزمینی  را دوباره آلوده نکنند. راه سوم و رایج ترین راه برای کاهش نیترات این است که آب آلوده به نیترات را از طریق ترکیب کردن آن با آب منبع دیگری که غلظت نیتراتش پایین است، رقیق کنیم. از ترکیب دو آب، آبی تولید می شود که غلظت نیتراتش کم است. آب ترکیب شده برای نوزادان امن نیست اما اغلب برای دام استفاده می شود. هیچ راه ساده ای برای حذف تمام نیترات موجود در آب وجود ندارد. گرچه خیلی از افراد به جوشاندن، نرم کردن و یا فیلتراسیون به عنوان یک وسیله ی تصفیه  آب فکر می کنند، هیچ کدام از این روش ها آلودگی نیترات را کاهش نمی دهد. جوشاندن آب در واقع بدترین کاری است که می توانید انجام دهید، زیرا با این کار در واقع غلظت نیترات بیشتر می شود. نرم کردن و فیلتراسیون هم در کل کاری برای حذف نیترات انجام نمی دهند.   چگونه می توان یک منبع آب را در مقابل آلودگی با نیترات محافظت کرد؟ در هنگام انتخاب یک محل جدید برای چاه ، مطمئن شوید که منابع احتمالی آلودگی را در نظر گرفته اید. به طور کلی، آب هرچه بیشتر از خاک عبور کند ایمن تر می شود زیرا آلاینده ها رقیق و یا فیلتر می شوند. نیترات یک استثنا است که توسط خاک فیلتر نمی شود، بنابراین برای جلوگیری از آلودگی آب چاه جدید، باید آن را به طور کامل در مقابل آبشویی نیترات ایزوله کرد. از آنجا که توانایی تصفیه خاک های مختلف، متفاوت است، استانداردهای عمق چاه و فاصله ی بین چاه ها و آلودگی ها، نمیتواند یک چاه ایمن را تضمین کند. حداقل استانداردهای حاکم بر سیستم های فاضلاب در محل تعیین شده توسط وزارت محیط زیست، برای ارائه حداقل فاصله ها و استانداردهای لازم برای حفاظت از منابع آب سطحی و زیر زمینی خصوصی در نظر گرفته شده اند. چاه های جدید و موجود نیز باید در مقابل آب های سطحی محافظت شوند. برای مثال،  رواناب سطحی محوطه ی اطراف انبار، می تواند به طور مستقیم به درون یک چاه محافظت نشده تخلیه شود و باعث آلودگی جدی گردد. همچنین، اگر مکان چاه به درستی تعیین نشده باشد، زهکشی زیرزمینی می تواند در کنار مکان چاه به سمت پایین حرکت کرده و  آب های زیرزمینی را آلوده کند. چاه های متروکه نیز برای جلوگیری از آلودگی های مشابه آب های زیرزمینی باید به درستی مهر و موم شوند. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره ی تعیین مکان و حفاظت از چاه، با وزارت محیط زیست یا دفتر توسعه تعاون محل تماس بگیرید.    چگونه می توان نیتروژن را مدیریت کرد؟ از آنجا که نیترات از طریق خاک به آب های زیرزمینی نشت پیدا می کند، تنها راه برای حصول اطمینان از سلامت آب این است که استفاده از نیتروژن در سطح زمین را کنترل کنید. کلید مدیریت خوب نیتروژن این است که کاربرد نیتروژن را با نیازهای محصول مطابقت دهید. کشاورزان نباید ارزش مغذی کود دامی خود را نادیده بگیرند. کود حیوانی دارای ارزش مواد مغذی مهمی است و باید آن را در نظر گرفته و هنگام محاسبات از مقدار کود مورد نیاز کم کرد. کود حیوانی می تواند هزینه های کود را کاهش داده و همچنین نیتروژن کافی برای محصولات کشاورزی ارائه دهد، در حالی که به نیترات کمی اجازه می دهد که به آب های زیرزمینی راه پیدا کند. کاربردهای کود حیوانی همچنین می تواند بر انتقال نیترات به آب های زیرزمینی تاثیر بگذارد. برای مثال، اگر کود را زودتر از زمانی که محصول می تواند از آن استفاده کند، به زمین بیفزایید، بخش بزرگی از نیترات از طریق آبشویی ( حرکت نیترات به همراه آب به عمق خاک ) از دست می رود. برای ذخیره کود برای بهترین زمان کاربردی، باید واحد ذخیره سازی که به خوبی طراحی و ساخته شده است تهیه کرد. واحد های ذخیره سازی باید به اندازه کافی بزرگ باشند تا کود ها را بتوان در آن ریخت بی آن که پر شود و باید به درستی ساخته شود تا از نشت کود به آب های زمینی جلوگیری کند. سیستم های مدیریت کود حیوانی برای عملیات بزرگ توسط سازمان های محیط زیست تنظیم می شوند.  آب می تواند حاوی سطوح نیتراتی بالاتر از استاندارد EPA باشد و هیچ عارضه ی آشکاری هم بر خانواده تان نگذاشته باشد. این امر به چند دلیل عجیب نیست. متهموگلوبینمی تنها نوزادان، تک معده ای ها (حیواناتی که تنها یک معده دارند، مانند خوک، اسب، و مرغ) و حیوانات نشخوار کننده را دچار می کند. استاندارد کیفیت آب دارای یک مرز ایمنی کوچک برای محافظت از نوزادان است. علائم مسمومیت نیترات ممکن با علایم بیماری های مادرزادی قلبی یا بیماری هایی مانند مشکلات تنفسی اشتباه گرفته شود. یک آزمایش خون برای تایید بیماری مورد نیاز است. به علت نوسانات سالانه در سطح نیترات، یک منبع آب سالم ممکن است ناسالم شود.   دو راه گزارش غلظت نیترات: تفاوت را بدانید! هنگامی که گزارش تست آب را از آزمایشگاه گرفتید، غلظت نیترات ممکن است به صورت نیترات (NO3) و یا به صورت نیترات نیتروژن (NO3-N) گزارش شود. مطمئن باشید که می دانید از کدام سیستم گزارش دهی استفاده می شود زیرا غلظت قابل قبول هر کدام بطور قابل توجهی با دیگری متفاوت است. اگر آزمایشگاه نتایج را به صورت نیترات گزارش دهد، استاندارد کیفیت آب آشامیدنی 45 میلی گرم بر لیتر است. اگر آزمایشگاه نتایج را به صورت نیترات نیروژن گزارش دهد، استاندارد کیفیت آب آشامیدنی 10 میلی گرم بر لیتر است. یک میلی گرم در لیتر (mg/l) همچنین با یک قسمت در میلیون (ppm) برابر است. اگر مطمئن نیستید که این گزارش را چگونه تفسیر کنید، با آزمایشگاه تماس بگیرید. بررسی دقیق گزارش آزمایشگاه مهم است زیرا دو سیستم اغلب تغییر می کنند.   واژه نامه سیانوز: رنگ آبی پوست ناشی از کمبود اکسیژن. املاح زدایی: حذف تمام مواد معدنی از آب. نیتروژن غیر آلی: نیتروژن به شکل آمونیاک و نیترات؛ که به صورت تجاری به صورت گاز آمونیاک، اوره و کود آمونیوم نیترات در دسترس است. آبشویی: حرکت مواد (مانند نیترات) به همراه آب به پایین (عمق) خاک. متهموگلوبین: تشکیل شده توسط ترکیب نیترات با هموگلوبین موجود در خون؛ اکسیژن را به سلول های بدن انتقال نمی دهد. متهموگلوبینمی: حضور متهموگلوبین در خون؛ می تواند از طریق مسمومیت با نیترات ایجاد شود؛ معمولا بیماری نوزاد آبی نام دارد. تک معده ای ها: حیواناتی که تنها یک معده دارند، مانند خوک، اسب، و مرغ. نیتریفیکاسیون: تبدیل آمونیاک به نیترات توسط باکتری موجود در خاک. نیتروژن آلی: نیتروژن به دست آمده از مواد گیاهی و حیوانی، مانند کود حیوانی و بقایای محصولات. رزین:  یک ماده از جنس پلاستیک مصنوعی که در سیستم های تبادل یونی مانند نرم کننده های آب و دستگاه های تصفیه ی نیترات استفاده می شود. نشخوارکنندگان: حیواناتی که در دستگاه گوارش شان یک شکمبه وجود دارد، باکتری های موجود در شکمبه نیترات را به نیتریت تبدیل می کنند. استاندارد کیفیت آب: سطح آلاینده ها که از نظر قانونی ایمن در نظر گرفته می شود. استاندارد ها برای منابع آب عمومی تعیین شده و باید اجرا شوند.     در صورت هرگونه سوال و یا سفارش تلفنی می توانید از طریق شماره تلگرام تصفیه آب 09129418377  و یا ایمیل info@wfiltration.com با کارشناسان تصفیه آب بهاب در ارتباط باشید.       **ن

• 

  مشاهده 04 بهمن 1395 3500 بازدید

  کروم و تصفیه آب

  محتوای کروم آب دریا به شدت متفاوت و معمولا بین 0.2 و 0.6 ppb است. رودخانه ها حدودا حاوی 1 PPB کروم می باشند، با این وجود افزایش شدید غلظت نیز ممکن است، برای مثال در سال 1988 5-20 ppb در رودخانه راین، و 10-40 ppb در رودخانه البه مشاهده شده است. فیتوپلانکتون حاوی حدود 4 ppm ، ماهی دریایی حاوی مقداری بین 0.03 و 2ppm ، و بافت صدف حاوی حدود 0.7 ppm  کروم است (تمام مقادیر بر اساس جرم خشک). میزان فاکتور غلظت زیستی فیتوپلانکتون در دریا حدود 104 می باشد.   کروم محلول یا به صورت آنیون سه ظرفیتی Cr(OH)3  و یا به صورت آنیون شش ظرفیتی CrO42- موجود است. مقدار یون های محلول Cr3+  نسبتا کم است زیرا این یون ها ترکیبات پایدار را تشکیل می دهند. اکسایش نیز از Cr(II) تا Cr(VI) ترتیب می یابد. در آبهای طبیعی کروم سه ظرفیتی فراوان ترین نوع است.   کروم به چه طریقی و به چه صورتی با آب واکنش می دهد؟ کروم ابتدایی در دمای اتاق با آب واکنش نمی دهد.   انحلال پذیری کروم و ترکیبات آن بسیاری از ترکیبات کروم در آب نسبتا نامحلول هستند. ترکیبات کروم (III) در آب نامحلول هستند زیرا این ترکیبات تا حد زیادی در بند ذرات معلق در آب می باشند. کروم (III) اکسید و کروم (III) هیدروکسید تنها ترکیبات محلول در آب هستند. کروم (VI) اکسید نمونه ای عالی از ترکیبات محلول  در آب کروم بوده و انحلال پذیری آن 1680 گرم بر لیتر است.   علت وجود کروم در آب چیست؟ کروم آزاد در طبیعت وجود ندارد. ماده معدنی اصلی حاوی کروم، کرومیت است. همانطور که قبلا ذکر شد، ترکیبات کروم را تنها به مقدار بسیار کم می توان در آب یافت. این عنصر و ترکیبات آن را می توان از طریق صنایع مختلف در آب های سطحی تخلیه نمود. برای مثال در پالایش سطحی فلز و در آلیاژها از آن استفاده شده است. فولاد ضد زنگ متشکل از 12-15٪ کروم می باشد. فلز کروم در سراسر جهان به مقدار حدود 20000 تن در سال استعمال می شود. میتوان آن را جلا داد و در تماس با هوا نیز زنگ نمی زند.   صنایع فلزی عمدتا کروم سه ظرفیتی تخلیه می کنند. کروم شش ظرفیتی موجود در فاضلاب های صنعتی به طور عمده از دباغی و نقاشی سرچشمه می گیرد. ترکیبات کروم به عنوان رنگدانه مورد استفاده قرار گرفته و 90٪ از چرم ها با استفاده از ترکیبات کروم دباغی می شوند. فاضلاب معمولا حاوی حدود 5ppm  کروم است. می توان در اشباع چوب، در محصولات صوتی و تصویری و در لیزر از آن به عنوان یک کاتالیزور استفاده کرد. کرومیت ماده ی اولیه برای تولید مواد قابل اشتعال و مواد شیمیایی است.   کروم ممکن است در زباله های خانگی حاصل از مواد مختلف مصنوعی موجود باشد. در صورت حفاظت ناکافی ممکن است از طریق سوزاندن زباله به محیط زیست گسترش یابد. در شکافت هسته ای ایزوتوپ 51Cr منتشر شده و می تواند برای اهداف پزشکی مورد استفاده قرار گیرد.   اثرات زیست محیطی کروم بر طبیعت کدام اند؟ کروم یک ماده غذایی لازم برای تعدادی از موجودات زنده است. اما این گفته فقط راجع به کروم سه ظرفیتی صدق می کند. کروم شش ظرفیتی برای گیاهان و جانوران بسیار سمی است. هر چند در گذشته تخلیه فاضلاب تصفیه نشده حاوی کروم در رودخانه ها فجایع زیست محیطی به بار آورده است، آلودگی آب توسط کروم از اصلی ترین و شدید ترین مشکلات زیست محیطی به شمار نمی آید.   کروم (III) اکسید فقط کمی محلول در آب است، بنابراین غلظت آن در آبهای طبیعی محدود می باشد. یون های Cr3+  به ندرت در pH بیش از 5 موجود اند، زیرا کروم اکسید هیدراته (Cr(OH)3)  به سختی در آب حل می شود.   ترکیبات کروم (VI) تحت شرایط هوازی پایدار هستند، اما تحت شرایط بی هوازی به ترکیبات کروم (III)  کاهش می یابند. اما در یک محیط اکسید کننده، عکس این فرایند محتمل است. کروم تا حد زیادی در بند ذرات معلق در آب است.   مقدار LC50 برای کروم در ماهی دریایی بین 7 و 400  ppm، برای دافنه بین 0.01-0.26 ppm و برای جلبک بین 0.032-6.4 ppm است. ترکیبات کروم (VI) در گروه شماره 3 خطرات آب قرار گرفته و بسیار سمی در نظر گرفته شده اند.   سمیّت کروم برای گیاهان نامشخص است. در غلظت های بین 500 تا 6000 ppm در خاک، گیاهان آسیبی ندیده اند. آهک یا فسفات موجود در خاک احتمالا حساسیت کروم را کاهش می دهند. خاکِ هوا خشک به طور کلی شامل 2-100 ppm کروم است. حلالیت کروم در رطوبت خاک کمتر از سایر فلزات سمی است. این امر نشان می دهد که جذب گیاهی آن نسبتا کم است. در شرایط عادی گیاهان حاوی حدود 0.02-1 ppm  کروم  هستند (جرم خشک)، اگر چه این مقدار ممکن است تا 14 پی پی ام   افزایش یابد. در خزه و گلسنگ، غلظت های نسبتا بالای کروم را می توان یافت.   ترکیبات کروم (VI) در غلظت های پایین، هم برای گیاهان و هم برای حیوانات سمی هستند. مکانیسم سمیت بسته به میزان pH است. تحرک این ترکیبات در خاک بیش از ترکیبات کروم (III) می باشد اما معمولا طی مدت زمان کوتاهی تحرک شان کم شده و به ترکیبات کروم (III) کاهش می یابند. کرومات های محلول به نمک های نامحلول کروم(III) تبدیل و به تبع آن، در دسترس بودنشان برای گیاهان کاهش می یابد. این مکانیسم از زنجیره غذایی در مقابل مقادیر بالای کروم محافظت به عمل می آورد.   تحرک کرومات در خاک به pH خاک و ظرفیت جذب خاک و درجه حرارت آن بستگی دارد. حد استاندارد میزان کروم موجود در خاک های کشاورزی حدود 100 ppm است. کروم به طور طبیعی دارای چهار ایزوتوپ پایدار و هشت ایزوتوپ ناپایدار است. 51Cr که برای اهداف عیب شناسی استعمال می شود، دارای میزان متوسطی از رادیواکتیویته است.   عوارض بهداشتی کروم موجود در آب کدام اند؟بدن انسان شامل حدود 0.03 ppm  کروم است. مصرف روزانه به شدت به میزان خوراک بستگی دارد و معمولا حدود 15-200 میکروگرم است، اما ممکن است به 1 میلی گرم نیز برسد. جذب کروم 0.5-1٪ و به عبارتی بسیار کم است. مشیمه اندامی است که بالاترین مقدار کروم را دارد.   کروم سه ظرفیتی یک عنصر کم مقدار و ضروری برای انسان است. این ماده به همراه انسولین قند را از خون زدوده و همچنین در سوخت و ساز چربی نقشی حیاتی ایفا می کند. کمبود کروم ممکن است علائم دیابت را افزایش دهد. کروم در RNA نیز یافت می شود. کمبود کروم بسیار نادر است، و مکمل های غذایی کروم اغلب مصرف نمی شوند.   حداقل زمانی که کروم (III)از طریق غذا و آب آشامیدنی مصرف شود، بعید است سمی باشد. حتی ممکن است سلامت را بهبود بخشیده و نوروپاتی و انسفالوپاتی را درمان کند.   کروم شش ظرفیتی به خاطر اثرات منفی زیست محیطی و بهداشتی و سمیت شدید آن شناخته شده است. این ماده باعث ایجاد واکنش های آلرژیک و آسم شده، سرطان زا بوده و 1000 برابر از کروم سه ظرفیتی سمی تر است. عوارض بهداشتی مربوط به قرار گرفتن در معرض کروم شش ظرفیتی عبارتند از: اسهال، خونریزی معده و روده، گرفتگی عضلات و آسیب دیدگی کبد و کلیه. کروم شش ظرفیتی جهش زا است. اثرات سمی ممکن است از طریق مشیمه به کودکان منتقل شود.   اکسید کروم (VI) یک اکسید کننده قوی است. پس از انحلال آن اسید کروم تشکیل می شود که اندام ها را می خورد. این امر ممکن است باعث گرفتگی و فلج شدن اندام ها شود. دوز کشنده ی آن حدود 1-2 گرم است. بسیاری از کشورها حد قانونی 50 PPB را برای استفاده از کروم در آب آشامیدنی اعمال می کنند.   بیماری حرفه ای در صنایع کروم، عبارت است از زخم کروم پس از تماس پوست با کرومات ها. جذب گرد و غبار تری اکسید کروم در محل کار ممکن است باعث ایجاد سرطان و آسیب به دستگاه تنفسی شود.   کدام یک از تکنولوژی های تصفیه آب را می توان برای زدودن کروم از آب به کار برد؟ کروم تأثیر زیادی بر کیفیت آب آشامیدنی دارد. این ماده به طور معمول در آب های زیرزمینی و آب های سطحی در غلظت قابل توجهی یافت نمی شود. بنابراین زدودن ویژه ی آن در تصفیه آب و فاضلاب غیر معمول است. انتخاب روش حذف کروم از آب اختیاری است، چرا که هر دو روش مبدل یون و کربن فعال را می توان برای این منظور استفاده نمود.   کروم (III) ممکن است به صورت هیدروکسید رسوب نماید. انعقاد برای زدودن کروم (VI) مکانیسم چندان موثری نیست. هنگامی که از سولفات آهن استفاده شود، کروم (VI)  ممکن است با استفاده از یون های آهن به کروم (III)  کاهش یابد، و از آب سپس حذف می شود. با این حال استفاده از این روش برای تهیه ی آب آشامیدنی بسیار غیر معمول است.

• 

  مشاهده 03 بهمن 1395 2029 بازدید

  شابازیت و تصفیه آب

  شابازیت، آلومینوسیلیکات معدنی رایج سدیم و کلسیم هیدراته شده، در خانواده ی زئولیت. کریستال های رومبوهدرال شکننده، شیشه ای، سفید و یا قرمز گوشتی آن اغلب در حفره های بازالت یا آندزیت پیدا می شوند، همانطور که در ترنتینو، ایتالیا؛ ایرلند شمالی؛ ملبورن، استرالیا؛ و در نوا اسکوشیا، منطقه ی نزدیک خلیج فاندی، یافت شده اند. در درون کریستال، اتم های سیلیکون، آلومینیوم، و اکسیژن در یک شبکه ی (و نه به صورت زنجیر ها یا ورقه های) سه بعدی قفس مانند سفت و سخت یافت می شوند که توسط کانال های بازی محصور شده اند که خود به اشغال یون های سدیم، کلسیم و مولکول های آب در آمده اند.   وجود اتم آلومینیوم در جایگاه اتم های سیلیکون در این ساختار، پیوندگاه هایی با بار منفی را در چارچوب ساختاری ایجاد می کند و به شابازیت خاصیت تبادل کاتیون می بخشد (سدیم، پتاسیم، منیزیم و کلسیم محلول به راحتی در هر یک از شکاف ها جایگزین می شوند)، که در نرم کننده های آب مهم است.   شابازیت، یکی از زئولیت های غالب در رسوبات آتشفشانی تغییریافته، عضو اصلی گروهی از مواد معدنی زئولیت است که حالات وقوع، خواص فیزیکی و شیمیایی و سازه های داخلی بسیار مشابهی دارند. این گروه شامل گملینیت، اریونیت و لوین (لوینیت) است. این مواد معدنی از نظر  الگوی هندسی چارچوب های سه بعدی شان با شابازیت و با یکدیگر متفاوت اند.

• 

  مشاهده 29 دی 1395 2295 بازدید

  حضور نیترات در آب چگونه بر ما تاثیر می گذارد

  آیا حضور نیترات در آب، کیفیت آن را تحت تاثیر قرار می دهد ؟ برخلاف حرارت و اکسیژن محلول، حضور سطوح طبیعی از نیترات­ ها، معمولاً تاثیر مستقیم بر حشرات آبی یا ماهیان ندارد. هر چند که سطوح مازاد نیترات­ ها در آب می­تواند شرایطی را ایجاد کند که آن را برای زنده ماندن ماهی یا حشرات آبی مشکل سازد.   جلبک­ها و سایر گیاهان از نیترات به عنوان منبع غذایی استفاده می­ کنند. اگر جلبک منبعی نامحدود از نیترات را داشته باشند، رشد آن­ها بدون کنترل خواهد بود. پس چرا این یک مشکل تلقی می­ شود؟ یک خلیج یا خور کوچک که رنگ شیری دارد نتیجه غلظت بالای جلبک ­ها است. مقادیر زیادی از جلبک ها، می­توانند موجب نوسانات زیاد در اکسیژن حل شده شوند. فتوسنتز توسط جلبک و سایر گیاهان می­تواند منجر به ایجاد اکسیژن در طول روز شود. هر چند که ممکن است در شب، به دلیل تعداد زیاد اکسیژن مصرفی توسط باکتری­ های تغذیه کننده از جلبک مرده یا در حال تجزیه و سایر گیاهان، اکسیژن محلول به سطوح خیلی کم کاهش یابد.   یوتروفیزیک : فرآیندی که در آن یک منبع آب، غلظت بالایی از نیترات، به ویژه فسفات ­ها و نیترات­ ها را به دست می آورد. معمولاً این­ ها موجب رشد بیشتر جلبک ­ها می­ شوند. زمانی که یک جلبک مرده و تجزیه می­شود، سطوح بالای مواد آلی و اورگانیسم­ های تجزیه کننده به آب با دسترس ­پذیری بالا به اکسیژن وارد می ­شوند و موجب مرگ سایر ارگانیسم ­ها مانند ماهیان می­ شوند.   رویداد کمبود اکسیژن : آنوکسیا فقدان اکسیژن ناشی از مواد مغذی مازاد در مجراهای آبی است که موجب افزایش رشد جلبک ­ها می ­شوند. زمانی که گیاهان مرده و تجزیه می ­شوند، اکسیژن از آب جدا می­شود که سپس تبدیل به سبز یا سفید شیری رنگ شده و بوی شدید تخم مرغ گندیده از خود ساطع می­کند. فقدان اکسیژن گاهاً برای مهره داران، ماهی و صدف کشنده است.   آیا حضور نیترات در آب، سلامت انسان را تحت تاثیر قرار می­ دهد؟ مردمی که از چاه ­ها به عنوان منبع آب آشامیدنی استفاده می­کنند نیاز به بررسی سطح نیترات در آب چاه دارند. اگر شما آبی را بنوشید که سطح نیترات بالایی دارد، ممکن است موجب ایجاد اختلال در توانایی گلبول ­های قرمز برای انتقال اکسیژن می­ شود. نوزادانی که از چنین آبی می ­نوشند، ممکن است به "کبودی" بگرایند و از آنجایی که بدن آن­ها اکسیژن کافی دریافت نمی­ کند، در نفس کشیدن دچار مشکل شوند. درست مانند اکسیژن محلول، دما، pH و میزان نیترات موجود در آب با فرآیندهای طبیعی و دخالت­ های انسانی، تعیین می­ شود. یک منبع آب ممکن است به طور ذاتی از لحاظ نیترات بالا باشد یا سطوح نیترات افزایش یافته ای در اثر فعالیت ­های بی دقت انسانی داشته باشد.   چرا ما به نیتروژن نیاز داریم؟ منابع نیتروژن چه چیزهایی هستند؟ نیتروژن برای تمام موجودات زنده، جانوران و گیاهان ضروری است. نیتروژن بخشی از پروتئین و دی ان ای DNA را تشکیل می­دهد که در سلول­ها یافت می­شوند. حیوانات نیتروژن را با خوردن گیاهان و حیوانات دیگر به دست می ­آورند. درست مانند حیوانات، گیاهان به منظور رشد و زنده ماندن به نیتروژن نیاز دارند. گیاهان نیتروژن را از آب و خاک به دست می­ آورند. نیتروژن را با جذب آن به شکل نیترات ­ها و آمونیوم به دست می ­آورند. نیترات­ها منابع اصلی نیتروژن برای گیاهان آبی هستند. نیترات­ ها توسط اورگانیسم ­های آبی مانند ماهی و حشرات آبی مصرف نم ی­شوند اما نیترات ­ها توسط گیاهان آبی استفاده می­شوند.   نیترات ها از کجا منشا می گیرند ؟ تمام اورگانیسم ­های آبی، مواد زائد و گیاهان آبی و اورگانیسم­ ها را دفع می­ کنند، نهایتاً می ­میرند. این فعالیت ­ها موجب تشکیل آمونیوم می ­شوند. برخی باکتری ­های موجود در آب، این آمونیوم را به منظور تولید نیترات تغییر می­دهند که سپس توسط سایر باکتری ­ها به نیترات تبدیل می ­شود. نیترات­ها (3-NO) یک فرم اکسید شده از نتیروژن هستند و از ترکیب اکسیژن و نیتروژن ساخته می ­شوند. همچنین نیترات ­ها از زمین سرچشمه می­ گیرند. خاک محتوی مواد آلی است که شامل ترکیبات نیتروژنی نیز می­ شوند. درست مانند آمونیوم موجود در آب، این ترکیبات نیتروژنی موجود در خاک توسط باکتری ­ها به نیترات تبدیل می ­شوند.  اگرچه نیترات ­ها به طور طبیعی در خاک و آب دیده می ­شوند، یک سطح مازاد از نیترات ­ها می ­توانند به عنوان آلاینده های آب ­های سطحی و زیر زمینی در نظر گرفته شوند. بیشتر منابع نیترات مازاد از فعالیت­ های انسانی ناشی می ­شوند. منبع نیترات مازاد می­تواند در فعالیت های کشاورزی، فاضلاب ­های انسانی یا آلودگی صنعتی، ردیابی شود. کودهای نیتروژنی به حیاط ­ها، مزارع، زمین ­های گلف به منظور افزایش رشد گیاهان افزوده می ­شود. آب باران می­تواند نیترات ­های موجود در کود را به درون نهرها و رودها بشویید یا نیترات­ ها می­توانند وارد آب های زیرزمینی شوند. این حالت در مورد فضولات حیوانی و کودهای حیوانی نیز اتفاق می ­افتد. علاوه بر فضولات حیوانی، فاضلاب تصفیه نشده انسانی نیز می­تواند به سطوح نیترات در آب ­های سطحی و زیر زمینی کمک کند. نشت یا عملکرد نادرست سیستم تخمیر فاضلاب می­تواند منبع چنین نیترات­ هایی باشد. کارخانه های تصفیه فاضلاب­ های شهری، فاضلاب را به منظور غیر مضر کردن آن تصفیه می ­کنند اما هنوز کارخانه­ های تصفیه هم، نیترات را به درون مسیرهای آبی آزاد می ­کنند. به علاوه، کارخانه ­های صنعتی و عملیات­ های فرآوری کشاورزی منابع مستعد آلودگی نیتراتی هستند.   نیترات ها چگونه سلامت انسان را تحت تاثیر قرار می دهند ؟ غلظت ­های نیترات در ذخایر آب، به منظور جلوگیری از در معرض قرار گرفتن مردم با اثرات مضر احتمالی سطوح بالای نیترات ­ها، بررسی می ­شود. نیترات­ ها به شدت محلول هستند، به این مفهوم که آن­ها به راحتی در آب حل م ی­شوند. برای بسیاری از مردم در مناطق روستایی منبع آب ابتدایی، چاه ­ها هستند که ممکن است با نیترات آلوده شده باشند و نیترات­ ها بدون رنگ و بو هستند بنابراین حضور آن­ها بدون استفاده از تجهیزات سنجش خاص، قابل ردیابی نیست.  نیترات­ ها می ­توانند با توانایی گلبول­ های قرمز ما برای حمل اکسیژن مداخله کنند. نوزادان با احتمال بالاتری نسبت به کودکان و بزرگسالان در معرض مسمومیت با نیترات هستند. ممکن است کودکان زمانیکه اکسیژن کافی برای انتقال در خون آن­ها وجود نداشته باشد، به "رنگ آبی" در بیایند." این سندرم نوزاد آبی" (که به طور اختصاصی مت هموگلوبینوما خوانده می­شود) شرایطی جدی است که ممکن است منجر به مرگ یا آسیب به مغز شود. یک دستگاه تصفیه آب خانگی دقیق مانند دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس که دارای فیلتر کربن فعال نظیر فیلتر کربن پودری و فیلتر کربن جامد اورجینال باشد می تواند با دقت بسیار بالایی نیترات و نیتریت را از آب آشامیدنی شما حذف نماید. کارشناسان بهاب دستگاه های تصفیه آب زیر را  توصیه می کنند. شما می توانید با کلیک روی لینک مربوطه مشخصات مدل های پیشنهادی کارشناسان ما را مطالعه نمایید. دستگاه تصفیه آب فلوکستک دستگاه تصفیه آب فلوکستک کیسی FLUXTEK دستگاه تصفیه آب فلوکس تک FLUXTEK دستگاه تصفیه آب سافت واتر کیسی دستگاه تصفیه آب آکوا سافت دستگاه تصفیه آب آکوا دستگاه تصفیه آب CCK کیسی اورجینال در صورت هرگونه سوال و یا سفارش تلفنی می توانید از طریق شماره تلگرام تصفیه آب 09129418377  و یا ایمیل info@wfiltration.com با کارشناسان تصفیه آب بهاب در ارتباط باشید.    نیترات چگونه موجب آسیب به جانوران آبی می ­شود؟ ماهی و حشرات آبی می­توانند به طور غیر مستقیم با غلظت­ های افزایش یافته نیترات در آب متاثر شوند. اساساً، هر نیترات اضافی در آب یک منبع کود برای گیاهان آبی و جلبک ­ها محسوب می­ شوند. در بسیاری از موارد، میزان نیترات در آب عامل محدود کننده میزان گیاهان و جلبک­ هایی است که می­توانند رشد کنند. اگر سطح مازادی از نیترات ­ها وجود داشته باشند، گیاهان و جلبک ­ها به میزان مازادی رشد خواهند کرد. گیاهان مازاد در منبع آب (رودخانه، رود، دریاچه، اقیانوس) می­توان مشکلاتی را ایجاد کند. افزایش در رشد گیاهان و جلبک ­ها یک مقدار ناپایدار از اکسیژن محلول را ایجاد می ­کند. در طول روز، معمولاً سطوح بالایی از اکسیژن محلول وجود خواهد داشت و در شب سطوح اکسیژن می­تواند به طور قابل توجهی کاهش یابد. این حالت یک شرایط استرس زا را برای ماهی­ ها فراهم خواهد کرد. اگر برای بخش قابل توجهی از روز استرس وجود داشته باشد، آن­ها نمی­توانند به طور طبیعی رفتار کرده و تولید مثل کنند. اگر این وضعیت برای یک دوره زمانی طولانی ادامه یابد، گونه های ماهی­ان در معرض استرس، ممکن است تصمیم به ترک منطقه بگیرند یا اینکه بمیرند.  رشد مازاد گیاهان یا جلبک ­ها نیز بد منظره است. اگر شما تا بحال در یک ساحل بودید که پوششی از جلبک­ های گندیده همراه با علف­ های هرز در سمت ساحل یا انتهای دریاچه شسته شده باشد، دلیل آن احتمالاً نیترات مازاد است که منجر به رشد بیش از حد جلبک ­ها شده است.     گیاهان و جلبک ­های مازاد، همچنین شرایطی را ایجاد خواهند کرد که مواد آلی تجمع یابند. تراکم­ های بالای جلبک­ ها شرایطی را ایجاد خواهد کرد که نور خورشید نمی­تواند خیلی دورتر به درون آب بتابد. از آنجایی که گیاهان و جلبک­ ها به مقداری نور نیاز دارند، آن­ هایی که نور دریافت نمی­ کنند، خواهند مرد. این مواد گیاهی مرده در انتهای آب مجتمع خواهند شد و باکتری ­هایی که از مواد آلی در حال تجزیه تغذیه می ­کنند، به تعداد زیادی افزایش خواهند یافت. این باکتری ­ها از اکسیژن مصرف خواهند کرد و بنابراین، سطح اکسیژن محلول در آب به درجه ای کاهش خواهد یافت که بسیاری از ماهی ها و حشرات آبی، قادر به زنده ماندن در آن نیستند. همچنین این رویدار می­تواند منجر به تغییر اساسی در زیستگاه شود. ماهی­انی که به سنگ ریزه یا شن برای تخم ریزی نیاز دارند، ممکن است نتوانند چیزی به جز پوشش­ های گیاهی و لجن بیابند بنابراین نمی­توانند زاد و ولد کنند.     **ن

• 

  مشاهده 27 دی 1395 2580 بازدید

  آلومینیوم و تصفیه آب

  مقدار آلومینیوم موجود در آب دریا از حدودا 0.013 تا 5 ppb متغیر است. می دانیم که روی موجود در اقیانوس اطلس بیشتر از اقیانوس آرام است.ذآب رودخانه ها معمولا حاوی 400 ppb آلومینیوم است. آلومینیوم معمولا در شرایط اسیدی به صورت Al3+ (aq)و در شرایط خنثی و قلیایی به صورت Al(OH)4- (aq) یافت می شود. سایر فرم های آن عبارتند از AlOH2+ (aq) و Al(OH)3 (aq).   آلومینیوم به چه طریق و به چه صورتی با آب واکنش می دهد؟ فلز آلومینیوم به سرعت یک لایه نازک چند میلی متری از اکسید آلومینیوم تشکیل می دهد که مانع از از واکنش این فلز با آب می شود. هنگامی که این لایه خورده شود یک واکنش صورت می گیرد و گاز هیدروژن به شدت قابل اشتعال منتشر می شود. کلرید آلومینیوم در آب هیدرولیز می شود و زمانی که با هوا تماس پیدا می کند یک مه تشکیل می دهد، زیرا هنگامی که با بخار آب واکنش می دهد قطره های اسید هیدروکلریک تشکیل می شود. یون های آلومینیوم در سایر ترکیبات هم هیدرولیز می شوند، و این فرایند تا اتمام زمانی که بار کاتیونی ادامه می یابد و با تشکیل هیدروکسید به واکنش خاتمه می دهد. آغاز واکنش هیدرولیز به شرح زیر است: Al3+(aq) + 6H2O(l) <-> [Al(H2O)6]3+ (aq)   انحلال پذیری آلومینیوم و ترکیبات آن اکسید آلومینیوم و هیدروکسید آلومینیوم فراوان ترین ترکیبات آلومینیوم هستند و هر دو نامحلول در آب می باشند. اکسید آلومینیوم ممکن است به هر دو به صورت قلیایی (2Al2O3 (s) + 6H+ (aq) -> Al3+ (aq) + 3H2O (l)) و اسیدی (2Al2O3 (s) + 2OH- (aq) -> AlO2- (aq) + H2O (l)) در آب وجود دارند. به عنوان یک نمونه از ترکیبات آلومینیوم محلول در آب، می توان سولفات آلومینیوم با حلالیت در آب 370 گرم بر لیتر را نام برد.   علت وجود آلومینیوم در آب چیست؟ آلومینیوم در طول هوازدگی کانی های فلدسپار، مانند ارتوکلاز، آنورتیت، آلبیت، میکا و بوکسیت تشکیل می شود و سپس به کانی های رسی وارد می شود. تعدادی از سنگ های قیمتی حاوی آلومینیوم هستند، برای مثال  یاقوت و یاقوت کبود از این دسته اند. در حال حاضر، تنها آهن و فولاد در مقادیری بیشتر از آلومینیوم تولید می شود. به علاوه، آلومینیوم تا حد زیادی بازیافت می شود، زیرا این کار به وضوح امکان پذیر است. از این ماده به عنوان مثال در قاب، دستگیره ی در، بدنه ی خودرو، قطعات هواپیما (رابطه وزن / قدرت آن بسیار مطلوب است)، موتور، کابل و قوطی کنسرو استفاده می شود. آلومینیوم منعکس کننده خوبی است و به همین دلیل در آینه خورشیدی و پتوهای منعکس کننده ی حرارت به کار می رود. آلومینیوم برای تهیه ی قوطی کنسرو، سیم کشی و آلیاژها استعمال می شود. نمک های آلومینیوم اغلب به آب اضافه می شوند تا واکنش ته نشین سازی برای حذف فسفات را آغاز کنند. در نتیجه، لجن فاضلاب موجود در تصفیه ی آب با PH بین 6.8 و 7.3 به صورت هیدروکسیدها موجود است. آلوم ها به عنوان کود در مزارع چای و سایر ترکیبات آلومینیوم در تولید کاغذ استفاده می شوند. آلیاژهای مانند دورالمینیوم به این دلیل که از آلومینیوم قوی تر هستند استعمال می شوند. فوم آلومینیوم را در تونل ها به عنوان ماده ی مانع نفوذ صدا به کار می برند.   نمونه های دیگر از کاربردهای آلومینیوم عبارتند از استفاده از کلرید آلومینیوم در فرآیندهای ترک خوردگی، اکسید آلومینیوم به عنوان یک ساینده و یا برای تولید اشیاء قابل اشتعال، آلومینیوم سولفات به عنوان یکی از مواد اولیه در تهیه ی چسب کاغذ، چرم، ماده ثابت کننده و لاستیک مصنوعی، و هیدروژن آلومینیوم به عنوان یک عامل هیدراته کننده و کاهنده.   آلومینیوم به عنوان یک آئروسل در لایه های سطحی اقیانوسی و در آب موجود است. علتش هم این است که گرد و غبار آلومینیوم در آب می ریزد. ذرات از طریق رواناب سطحی یا انتقال جوی به آب وارد می شوند. به طور کلی، با افزایش عمق آب غلظت آلومینیوم نیز افزایش می یابد.   اثرات زیست محیطی آلومینیوم بر آب کدام اند؟ آلومینیوم ممکن است به روش های مختلفی بر زندگی خشک زیان و آبزیان تاثیر منفی بگذارد. غلظت معمول آلومینیوم در آب های زیرزمینی حدود 0.4 ppm است، زیرا در خاک به صورت هیدروکسید نامحلول در آب موجود است. در pH زیر 4.5 ، حلالیت به سرعت افزایش می یابد، و همین امر باعث می شود که غلظت آلومینیوم به بالاتر از 5 ppm برسد. این اتفاق همچنین ممکن است درهای  pH بسیار بالا رخ دهد. یون های محلول Al3+ برای گیاهان سمی هستند. این یون ها بر ریشه ها تاثیر گذاشته و مصرف فسفات را کاهش می دهند. همانطور که در بالا ذکر شد، زمانی که مقدار pH افزایش می یابد آلومینیوم حل می شود. این امر ارتباط بین باران های اسیدی و غلظت آلومینیوم خاک را توضیح می دهد. به هنگام افزایش رسوب نیترات، مقدار آلومینیوم نیز افزایش می یابد، اما این مقدار در زیر سطوح بزرگ خلنگ زار ها و زمین های کشاورزی کاهش می یابد. این مقدار در خاک جنگل نیز افزایش می یابد. آلومینیوم یک ماده غذایی لازم برای گیاهان نیست، اما ممکن است اثرات مثبتی بر رشد برخی از گونه ها داشته باشد و به دلیل توزیع گسترده آن در خاک، توسط تمام گیاهان مصرف می شود. گونه های چمن ممکن است غلظت های آلومینیوم بالاتر از  از 1٪  جرم خشک را در خود ذخیره کنند. باران اسیدی مواد معدنی را در خاک حل می کند و آن ها را به منابع آب می ریزد. این امر ممکن است باعث افزایش غلظت آلومینیوم در رودخانه ها و دریاچه ها شود. آلومینیوم به طور طبیعی در غلظت های بسیار پایینی در آب موجود است. غلظت های بالاتر ناشی از زباله های استخراج معدن ممکن است اثرات منفی بر جامعه ی زیستی آبزیان بگذارد. وجود آلومینیوم با غلظت 0.1 میلی گرم و بیشتر، در آب های اسیدی و بدون میان گیر برای ماهی ها سمی است. کمبود الکترولیت نیز به طور همزمان بر نفوذپذیری مرغان دریایی تاثیر گذاشته و به سلول های سطحی آن ها آسیب می رساند. عمدتا آلومینیوم سمی در pH 5.0-5.5 برای ماهی ها سمی است. یون های آلومینیوم در مرغان دریایی ذخیره شده و راه خروجشان با یک لایه لزج مسدود می شود که تنفس را محدود می کند. هنگامی که مقدار pH کاهش می یابد، یون های آلومینیوم از طریق کلسیم بر مقررات نفوذپذیری مرغان دریایی تاثیر می گذارد. این امر فقدان سدیم را افزایش می دهد. کلسیم و آلومینیوم متضاد هستند، اما افزودن کلسیم نمی تواند فقدان الکترولیت را جبران کند. این امر عمدتا در حیوانات جوان به وقوع می پیوندد. معلوم شده است که غلظت آلومینیوم 1.5 میلی گرم بر لیتر منجر به مرگ ماهی قزل آلا می گردد. این عنصر همچنین رشد ماهی استخوانی آب شیرین را تحت تاثیر قرار می دهد.   فیتوپلانکتون حاوی حدود 40-400 ppm آلومینیوم است (جرم خشک)، که در مقایسه با آب دریا منجر به عامل غلظت زیستی 104-105  می شود. موجودات زمینی نیز حاوی مقادیری از آلومینیوم هستند. برای مثال: پشه لارو 7-33 ppm و دم فنری 36-424 ppm (جرم خشک). مقادیرpH  و غلظت آلومینیوم، با هم مرگ و میر لارو را تعیین می کنند.   تعدادی از مقادیر LD50 آلومینیوم برای موش ها شناخته شده است. برای مصرف خوراکی، این دوز 420 میلی گرم بر کیلوگرم برای کلرید آلومینیوم و3671  میلی گرم بر کیلوگرم برای آلومینیوم نوناهیدرات است. مکانیسم سمیت عمدتا بر مبنای مهار آنزیم است. فقط یک ایزوتوپ غیر رادیواکتیو آلومینیوم به طور طبیعی وجود دارد. هشت ایزوتوپ ناپایدار نیز دارد.   عوارض بهداشتی آلومینیوم موجود در آب کدام اند؟ غلظت کل آلومینیوم در بدن انسان حدود 9 ppm است (جرم خشک). در برخی از اندام ها، به ویژه طحال،کلیه و ریه، تا غلظت 100 ppm(جرم خشک) نیز ممکن است وجود داشته باشد. مصرف روزانه آلومینیوم حدود 5 میلی گرم است که تنها بخش بسیار کوچکی از آن جذب می شود. به همین دلیل سمیت حاد آن نسبتا کم است. جذب آن حدود 10 میکروگرم در روز است. این مقدار برای انسان بی ضرر در نظر گرفته می شود. سیلیسیوم ممکن است جذب آلومینیوم را کاهش دهد. با این حال، زمانی که عنصر خورده شده و وارد بدن شد، به راحتی نمی توان آن را حذف کرد.   مصرف زیاد آلومینیوم ممکن است اثرات منفی بر سلامت بگذارد. این ماده با آسیب های عصبی ارتباط دارد. به ویژه افراد مبتلا به آسیب کلیوی در معرض ابتلا به مسمومیت آلومینیوم هستند. خطر آلرژی نشان دادن نیز وجود دارد. آلومینیوم احتمالا جهش زا و سرطان زا است. ارتباط بین جذب آلومینیوم و افزایش تعداد موارد آلزایمر مشکوک است. با این حال، هنوز مشخص نیست زیرا غلظت آلومینیوم همیشه با افزایش سن افزایش می یابد. افزایش مصرف آلومینیوم همچنین ممکن است باعث نرمی استخوان (کمبود ویتامین D و کلسیم) شود.   مصرف آلومینیوم عمدتا از طریق غذا و آب آشامیدنی صورت می گیرد. جدید ترین استانداردها بین 50 تا 200 میکروگرم بر لیتر است. ذرات آلومینیوم ممکن است موجب اختلال عملکرد ریه شوند. هیچ بیماری شناخته شده ای با کمبود آلومینیوم در ارتباط نیست. کلرید آلومینیوم ممکن است موجب خوردگی پوست، تحریک غشاء مخاطی چشم، تعریق، تنگی نفس و سرفه شود. آلوم لخته شدن خون را افزایش می دهد.   برای زدودن آلومینیوم از آب، کدام یک از تکنولوژی های تصفیه آب را می توان استفاده کرد؟ آلومینیوم را می توان با استفاده از تبادل یونی یا انعقاد از آب زدود. نمک های آلومینیوم برای واکنش های ته نشینی در تصفیه آب استعمال می شوند. افزودن سولفات آلومینیوم و آهک به آب باعث تشکیل آلومینیوم هیدروکسید شده و منجر به ته نشین شدن آلاینده ها می گردد. هیدروکسید نامحلول در آب است، بنابراین تنها 0.05 ppm آلومینیوم محلول باقی می ماند. این مقدار زیر حد قانونی اعلام شده توسط سازمان بهداشت جهانی (WHO) برای آب آشامیدنی، یعنی 0.2  ppm آلومینیوم است.

• 

  مشاهده 27 دی 1395 1746 بازدید

  روی و تصفیه آب

  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.

• 

  مشاهده 26 دی 1395 1838 بازدید

  استرونتیوم وتصفیه آب

  آب دریا به طور متوسط حاوی 8 ppm استرونتیوم است. آب رودخانه به طور کلی حاوی حدود 50 ppb  استرونتیوم است و در بافت صدفی 10 ppm استرونتیوم یافت شده است (جرم خشک). استرونتیوم هنگامی که در آب حل می شود عمدتا به صورت Sr2+ (aq) وجود دارد. SrOH+ (aq) یک شکل ممکن دیگر آن است.   استرونتیوم به چه طریق و به چه صورتی با آب واکنش می دهد؟ استرونتیوم به آرامی با آب واکنش می دهد و عموما به هیدروکسید کلسیم و گاز هیدروژن تبدیل می شود. این ماده نسبت به کلسیم که در جدول تناوبی مستقیما در بالای استرونتیوم قرار دارد، سریعتر با آب واکنش می دهد، و نسبت به باریم که درست در زیر آن قرار دارد کندتر با آب واکنش می دهد. مکانیسم واکنشی آن به صورت زیر است: Sr (s) + 2H2O (g) -> Sr(OH)2 (aq) + H2 (g)   انحلال پذیری استرونتیوم و ترکیبات آن استرونتیوم در آب نامحلول است، اما با آب واکنش می دهد. ترکیبات استرونتیوم می تواند محلول در آب باشند. برای مثال می توان به کربنات استرونتیوم با حلالیت در آب 10 میلی گرم بر لیتر، و کرومات استرونتیوم با حلالیت در آب 9 میلی گرم بر لیتر اشاره کرد.   علت وجود استرونتیوم در آب چیست؟ سلستیت (سولفات استرونتیوم؛ SrSO4) مهم ترین ماده معدنی حاوی استرونتیوم است، و پس از آن می توان استرونتیانیت (کربنات استرونتیوم؛ SrCO3) را نام برد. سالانه حداقل 140000 تن از این ماده استخراج می شود. از این ماده می توان فلز استرونتیوم تولید کرد، کاربرد گسترده ای ندارد، اما می تواند هوای مانده در لوله های خلاء را خارج کند. از آنجایی که استرونتیوم کربنات عمدتا برای تولید صفحه نمایش تلویزیون استعمال می شود، این مورد کاربرد اصلی این عنصر محسوب می شود. این ماده اشعه های X ایجاد شده توسط تابش برقی در لوله های اشعه کاتدی را از همدیگر مجزّا می کند. با این حال به دلیل افزایش محبوبیت تلویزیون های صفحه تخت، نیاز به این ماده روز به روز کمتر می شود. استرونتیوم در پالایشگاه آلیاژ استفاده می شود و سولفات استرونتیوم برای تولید الماس مصنوعی به کار می رود. به دلیل التهابات قرمز رنگش نیز برای استفاده در آتش بازی مناسب است. فریت استرونتیوم در آهنرباهای سرامیکی پایا استفاده می شود که بسیار اضطراری هستند و همچنین به دلیل مقاومتش در برابر حرارت و خوردگی، می توان از آن در موتورهای کوچک استفاده کرد. از 89Sris   رادیواکتیو در فیزیک هسته ای و در پزشکی هسته ای استفاده می شود. 90Sr  محصول انفجار هسته ای است و در سال های 1950 و 1960 زمین را به شدت آلوده کرده بود زیرا انفجارهای آزمایشی را بر روی زمین انجام می دادند. این ماده هم یکی از فراورده های جانبی راکتورهای هسته ای است و از تابش بسیار پر انرژی آن، به عنوان مثال در وسایل نقلیه فضایی استفاده می شود.   اثرات زیست محیطی استرونتیوم بر آب کدام اند؟ استرونتیوم تنها یک ماده غذایی لازم برای چند مورد استثنایی است. تعدادی از موجودات اعماق دریا از سولفات استرونتیوم را در لاک های خود استفاده می کنند و مرجان سنگ نیز به این عنصر نیاز دارد. گیاهان حاوی بین 3 و 400 ppm استرونتیوم هستند (جرم خشک). استرونتیوم معمولا در محیط بی حرکت است، زیرا به سرعت به صورت کربنات استرونتیوم ته نشین می شود، و یا شاید به این دلیل است که در لاک ها از آن استفاده می شود. بالاترین غلظت استرونتیوم در بیابان ها و خاک جنگل یافت می شود. استرونتیومبه طور طبیعی به صورت چهار ایزوتوپ پایدار جداگانه و نوزده ایزوتوپ ناپایدار موجود است. پس از آزمایشات انفجار هسته ای در قرن بیستم،90Sr  در سراسر جهان در انسان گسترش یافت، اتمسفر را کاملا در بر گرفت، و به خاک، محصولات کشاورزی، چراگاه گاو و حیوانات دیگر و در نهایت به بدن انسان راه پیدا کرد. تقریبا هر موجود زمینی مقادیر قابل اندازه گیری از آن را خورد و هنوز هم شدت مکانیسم های سرطان زا و جهش زای آن را به اندازه ی کافی توصیف نکرده اند.   عوارض بهداشتی استرونتیوم موجود در آب کدام اند؟ بدن انسان حاوی حدود 4.6 ppm  استرونتیوم است. این مادهه هیچ عملکرد خاصی ندارد، اما به دلیل شباهت آن به کلسیم جذب می شود. در نتیجه، قسمت اعظم  استرونتیوم جذب شده به استخوان ها وارد می شود. استرونتیوم غیر سمی است و مصرف روزانه ی حدود 0.8-5 میلی گرم از طریق غذا بی ضرر است، البته هنگامی که تنها حاوی استرونتیوم غیر رادیواکتیو باشد. در قرن 20 این ماده به مواد غذایی و آب آشامیدنی راه پیدا کرد. پس از آن، به طور عمده در دندان نوزادان یافت می شد. خطر ناشی از مصرف استرونتیوم رادیو اکتیو عمدتا به علت مکانیزم سرطان زا و جهش زای آن است که مشکلاتی در تقسیم سلولی به وجود می آورد و ممکن است مرگ و میر نوزادان را افزایش دهد. فروپاشی 90Sr  به تولید ایتریم رادیواکتیو می انجامد که در هیپوفیز و تخمدان تجمع  یافته و سپس توسعه هورمونی نوزاد و رشد نوزاد را مختل می کند.   برای زدودن استرونتیوم از آب، می توان از یکی از تکنولوژی های تصفیه آب استفاده کرد.

• 

  مشاهده 26 دی 1395 7570 بازدید

  نیتروژن و تصفیه آب

  آب دریا حاوی حدود 0.5 ppm نیتروژن است (ترکیبات نیتروژن غیر آلی محلول بدونN2). واضح است که در سطح آب این مقدار کم تر است و حدود 0.1 ppb می باشد. غلظت آب رودخانه به شدت متفاوت است، اما به طور کلی حدود 0.25 پی پی ام می باشد. با توجه به ویژگی های آب، ترکیبات مختلف نیتروژن غیر آلی ممکن است در آن یافت شود. در آب های هوازی نیتروژن عمدتا به صورت N2  و NO3-یافت می شود و بسته به شرایط محیطی، ممکن است به صورت  N2O، NH3، NH4+ ،HNO2 ، NO2- یا HNO3نیز موجود باشد. آب در مناطق ساحلی به طور عمده شامل گاز نیتروژن ابتدایی (N2) است. جای تعجبی هم نیست، زیرا هوا شامل 78٪ نیتروژن است و در مناطق ساحلی به دلیل عمق کم آب و جریان های فعال، آب به طور منظم با هوا تماس پیدا می کند. آمونیوم، نیترات و نیتریت مهم ترین نقش را در فرآیندهای بیوشیمیایی بازی می کنند، اما برخی از ترکیبات آلی نیتروژن در آب نیز ممکن است مهم باشند. نیتروژن کل نشان دهنده مجموع ترکیبات آلی و غیر آلی نیتروژن است. کجلدال نیتروژن به طور کلی به عنوان یک اقدام به فاضلاب افزوده می شود. مقدار TKN (مجموع کجلدال نیتروژن) نشان دهنده ی غلظت کل نیتروژن است، که مجموع ترکیبات نیتروژن آلی و نیتروژن آمونیوم می باشد (TKN = org-N + NH4-N [mg/L]). نیتروژن به طور عمده به این شکل در فاضلاب موجود است و پس از تصفیه فاضلاب بیولوژیکی، عمدتا به صورت نیتریت اکسید شده موجود است.   نیتروژن به چه طریق و به چه صورتی با آب واکنش می دهد؟ گاز نیتروژن با آب واکنش نمی دهد اما در آب حل می شود.   انحلال پذیری نیتروژن و ترکیبات آن انحلال پذیری نیتروژن (N2) در دمای 20 درجه سانتی گراد و فشار 1 بار حدود 20 میلی گرم بر لیتر است. انحلال پذیری نیتروژن ممکن است بین ترکیبات آن متفاوت باشد. انحلال پذیری نیتروژن (I) اکسید 12 گرم بر لیتر، و انحلال پذیری نیتریلو استات (نمک) 640 گرم بر لیتر است، در حالی که کلرید نیتروژن در آب انحلال ناپذیر است. نیترات ها و آمونیاک به آسانی در آب حل می شودند.   علت وجود نیتروژن در آب چیست؟ نیتروژن به طور عمده از طریق فرآیندهای کشاورزی به محیط زیست راه پیدا کرده و در نتیجه به آب نیز وارد می شود. منبع اصلی ترکیبات نیتروژن در آب، کود است که به طور عمده حاوی نیترات می باشد، اما آمونیاک، آمونیوم، اوره و آمین ها نیز در آن موجود است. احتمالا پر کاربرد ترین کودهای حاوی نیتروژن عبارتند از: NaNO3  (سدیم نیترات) و NH4NO3  (آمونیوم نیترات). بعد از کود دهی، محصولات زراعی تا بخش نسبتا کوچکی از ترکیبات نیتروژن افزوده شده، یعنی 25-30٪ را جذب می کنند. باقیمانده ی آن از طریق خاک به آب های سطحی و زیرزمینی وارد می شود، زیرا نیترات ها در آب انحلال پذیر هستند. کودهای آلی عمدتا حاوی نیتروژن به صورت پروتئین، اوره یا آمین هستند، که مکانیسم جذب هریک متفاوت است. چلغوز یک کود طبیعی و حاوی مقادیر کافی از نیتروژن است. در آخر، آفت کش های مختلفی که به زمین های کشاورزی افزوده می گردد حاوی نیتروژن هستند. ترکیبات نیتروژن در چندین صنعت مختلف استفاده می شود. بیشترین مقدار  نیتروژن برای سنتز آمونیاک توسط فرایند هابر-بوش به کار می رود که در نتیجه ی آن، سایر ترکیبات نیتروژن، مانند اکسید نیتروژن که در بیهوشی کاربرد دارد، تولید می شود. نیتریک اسید ، اوره، هیدرازین و آمین ها سایر محصولات حاصل از صنایع نیتروژن هستند. ترکیبات نیتروژن جزء فراورده های جانبی رنگ سازی و تولید عامل سنتز هستند. مقادیر زیادی از نیتروژن مایع برای یخ زدن مواد غذایی استعمال می شود. نمونه های یخ زدگی عمیق و مواد شیمیایی با همین روش به دست می آید. نیتروژن مایع همچنین یک عامل جالب برای تولید ابررسانا و سرامیک است. نیتروژن به عنوان یک گاز محافظ در جوشکاری برای تولید نیمه هادی استفاده می شود. همچنین در اسپری و کپسول آتش نشانی استفاده می شود. N2O4  یک اکسید کننده ی سوخت موشک است. این عنصر از مواد تشکیل دهنده ی مواد منفجره است و در معدن استفاده می شود. مقدار قابل توجهی از نیتروژن را می توان در فاضلاب خانگی یافت. غلظت دقیق آن به میزان مصرف پروتئین مردم بستگی دارد. معمولا حدود یک سوم از کل نیتروژن، از ترکیبات نیتروژن آلی و عمدتا از اوره تشکیل می شود. مابقی آن نمک های آمونیوم می باشد. فاضلاب خانگی به طور کلی چیزی بیشتر از 3٪ نیترات و نیتریت را شامل نمی شود. مواد حاصل از تجزیه ی دو مرحله ی اول تصفیه ی فاضلاب عمدتا آمونیوم و نیترات است. نیترات و نیتریت به عنوان افزودنی های خوراکی برای حفظ رنگ قرمز گوشت، و برای جلوگیری از تشکیل سم. استفاده می شود. NTA (نیتریلو استات) جایگزینی برای فسفات موجود در مواد شوینده است. نیتروژن ممکن است از محل های دفن زباله به آب و خاک راه یابد. چرخه ی نیتروژن، وجود نیتروژن در آب و خاک را تا حد زیادی تشریح کرده است.   اثرات زیست محیطی نیتروژن بر آب کدام اند؟ نیتروژن یک ماده غذایی لازم برای تمام موجودات زنده است، زیرا تشکیل دهنده تمام پروتئینها و اسیدهای نوکلئیک است. گیاهان متشکل از حدود 7.5٪ نیتروژن هستند (جرم خشک). نیتروژن برای گیاهان ضروری است و به مقدار زیاد در هوا یافت می شود. نیتروژن ابتدایی را نمی توان مستقیما خورد. نیتروژن ابتدا باید ترکیب و تبدیل شود، به عنوان مثال به شکل نیترات درآید. این امر که به اصطلاح روند نیتریفیکاسیون نام دارد، توسط باکتری هایی انجام می شود که آمونیاک و آمونیوم را به نیترات و نیتریت تبدیل می کنند. این فرایند انرژی منتشر کرده و به ایجاد مقداری نیترات در خاک می انجامد که می تواند مورد استفاده ی گیاهان قرار گیرد. هنگامی که کود نیتروژن استفاده شود، مقدار نیتروژن گیاه افزایش می یابد. تعدادی از محصولات زراعی، مانند اسفناج، حتی ترکیبات نیتروژن را در خود ذخیره می کنند. هنگامی که کودهای نیتروژن در فصولی غیر از فصل رشد استفاده شود، کاملا بی فایده بوده و تاثیرات منفی بر محیط زیست می گذارد. کود ها را نمی توان از زمین گرفته یا بی حرکت کرد، که همین موضوع باعث می شود به آبهای زیرزمینی و آب آشامیدنی راه پیدا کنند. پتانسیل گسترش نیتروژن بسیار بالا است. تعدادی از گیاهان نسبتا به NO2حساس هستند. اسید نیتریک جزیی از بارش است که همراه با H2SO4  باعث باران اسیدی می شود، که تاثیرات منفی بر محصولات زراعی و خاک دارد. نیتروژن از اجزاء ضروری پروتئین بوده و در نتیجه در بافت حیوانی به مقدار زیاد موجود است. نیتروژن ابتدایی هیچ تأثیر مستقیمی بر موجودات خونگرم ندارد. غلظت بالای نیتروژن در هوا ممکن است به خفگی منجر شود، چون در این صورت غلظت اکسیژن کاهش می یابد. خود نیتروژن هنگامی که در آب موجود باشد خطرناک نیست و بنابراین هیچ آسیب زیست محیطی به دنبال ندارد. نیترات، نیتریت و آمونیاک موجود در آب دریا از مواد غذایی مورد نیاز پلانکتون هستند که باعث می شود غلظت نیتروژن در سطح آب پایین تر از غلظت آن در عمق آب باشد. در غلظت های رو به افزایش نیتروژن در لایه های سطحی، تولید پلانکتون افزایش می یابد و منجر به به وجود آمدن شکوفه های جلبک می شود. این ماده ممکن است در هر نوع آب سطحی وجود داشته باشد. مقادیر زیاد نیترات ممکن است منجر به اتروفیکاسیون شود، که به معنی بیش از حد بودن مواد مغذی و در نتیجه محرومیت از اکسیژن و مرگ و میر ماهی ها است (اکسیژن و آب را ببینید). نیتروژن رشد جلبک را محدود نمی کند، چون فسفر به طور کلی یک عامل محدود کننده در آب است. یعنی فسفر عامل تعیین کننده ی گسترش جلبک از طریق آبهای سطحی است. کسری اکسیژن در آب های سطحی به طور کلی باعث کاهش نیترات به نیتروژن ابتدایی یا اکسید نیتروژن می شود. این فرایند که به اصطلاح روند نیتروژن دهی نامیده می شود، در زمانی که مقدار اکسیژن موجود به صفر کاهش یابد، باعث آزاد شدن ذخایر اکسیژن می شود. در برخی از موارد، حتی ممکن است نیترات به صورت بیولوژیک به آمونیاک کاهش یابد. ترکیبات آمونیوم غلظت اکسیژن آب را کاهش می دهند، چرا که این ترکیبات از نیتریت به نیترات اکسیده می شوند. غلظت های کم آمونیاک آزاد ممکن است برای ماهی ها سمی باشد.   نیتریفیکاسیون نیز ممکن است نقش مهمی در آب بازی کند. این فرایند به معنی اکسیداسیون آمونیاک به نیتریت و نیترات است. غلظت نیتریت کاهش می یابد، که این موضوع برای گیاهان برتر مفید است، زیرا نیتریت در pH پایین سمی است. ترکیبات NOx با آب واکنش داده و به اسید نیتریک انحلال پذیر تبدیل می شوند. این به این معنی است که اقیانوس ها می توانند غلظت اکسید نیتروژن اتمسفر را کاهش دهند. ترکیبات PAN(پراکسی استیل نیترات) از آلودگی های زمینی محیط زیست گرفته شده، اما ممکن است به تروپوسفر و اقیانوس ها نیزمنتقل شود. در نهایت، این ترکیبات به NOx تجزیه می شوند. مکانیسم واکنشی به صورتی است که در بالا توضیح داده شد.   چندین نمونه از ترکیبات نیتروژن سمی موجود است. NTA که به طور کلی به صورت ترکیب با فلزات سنگین موجود است، می تواند برای متابولیسم الکترولیت مزاحمت ایجاد نماید. در موش در غلظت های بالاتر از 14 میلی گرم بر کیلوگرم وزن بدن، ممکن است به کلیه ها آسیب برساند. مقدار LD50 برای موش 1.5  گرم بر کیلوگرم و برای میمونهای رزوس 0.75  گرم بر کیلوگرم است. در شرایط  این ویترو ممکن است باعث نقص کروموزوم شود. مقدار LD50 نیترو آنیلین برای جوندگان 1-3.6 میلی گرم بر کیلوگرم است. غلظت غیر سمی آن برای ماهی ها حدود 10 میلی گرم بر لیتر (در 48 ساعت) است. نیتروژن دارای دو ایزوتوپ طبیعی پایدار و همچنین شش ایزوتوپ ناپایدار است.   عوارض بهداشتی نیتروژن موجود در آب کدام اند؟ بدن انسان متشکل از حدود 2.6٪ نیتروژن است که تشکیل دهنده ی اکثر پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک می باشد. یعنی نیتروژن یکی از مواد غذایی لازم است. نیتروژن ماده تشکیل دهنده ی اصلی هوایی است که ما تنفس می کنیم. افزایش غلظت نیتروژن در هوا ممکن است منجر به خفگی شود، اما علت اصلی این امر این است که موجب کاهش غلظت اکسیژن می شود. ما عمدتا نیتروژن  را به صورت پروتئین جذب می کنیم. این مواد را نمی توان ذخیره کرد و در نتیجه زمانی که نیاز باشد، مستقیما به انرژی تبدیل می شود. کلیه ها نیتروژن  را به صورت اوره دفع می کنند. ما همچنین نیتروژن را از طریق پوست و دستگاه گوارش آزاد می کنیم. هنگامی که نارسایی کلیه رخ می دهد، شخص گرفتار مواد حاصل از تجزیه ی پروتئین می شود. عامل محاسبه ی نیتروژن به پروتئین 6.25 است. این مقدار قابلیت هضم پروتئین را نشان نمی دهد. نیترات ها به طور کلی سمی در نظر گرفته نمی شوند، اما در غلظت های بالا بدن ممکن است نیترات را به نیتریت تبدیل کند. نیتریت نمکی سمی است که از طریق اختلال در تبدیل هموگلوبین به متهموگلوبین، حمل و نقل اکسیژن خون را مختل می کند. این امر در بزرگسالان باعث تهوع و معده درد شده و برای نوزادان ممکن است بسیار خطرناک باشد، چرا که به سرعت باعث محرومیت خون از اکسیژن می شود. حداکثر غلظت توصیه شده ی نیترات 10 میلی گرم بر لیتر، و برای نیتریت 1 میلی گرم بر لیتر است (استاندارد های EPA).   نیتریت و آمین ناشی از غذای غنی از پروتئین، موادی که به اصطلاح نیتروسامین نامیده می شوند را تشکیل می دهند، که مواد سرطان زا هستند. می توان توسط خواص کاهش دهنده و آنتی اکسیدان ویتامینC  از این واکنش پیشگیری کرد. نمونه هایی از ترکیبات نیتروژن سمی عبارتند از ترکیبات PAN، که پنجاه برابر سمی تر از ترکیبات نیتروژنی هستند که از آن ها تشکیل شده اند (ترکیبات نیتریل و نیتریلو). NATها در معده جذب نمی شود، زیرا با فلزات سنگین ترکیب شده اند. با این حال باز هم ممکن است متابولیسم الکترولیتی را مختل سازند. اکسیدهای نیتروژن در هوا نقش مهم تری ایفا می کنند تا در آب. این مواد می توانند منجر به اختلال در تنفس شوند. گازهای نیتروژن هیدروژن اسید ممکن است موجب حساسیت، مشکلات قلبی و سکته شوند.   برای زدودن نیتروژن از آب، کدام یک از تکنولوژی های تصفیه آب می توان استفاده کرد؟ در تصفیه خانه های فاضلاب، طی دو مرحله اول تصفیه آب ممکن است تنها 50٪ از غلظت نیتروژن حذف شود. برای تصفیه ی بیشتر، از افزودنی های آهک و HOCl استفاده شد. اما معلوم شد که چندان موثر نیست. در نتیجه، مرحله سوم تصفیه ی فاضلاب عبارت است از حذف نیتروژن بیولوژیکی؛ یعنی ترکیبی از فرآیندهای نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون که توسط میکرو ارگانیسم های مختلف انجام می شود. نیتریفیکاسیون یعنی اکسیداسیون آمونیوم حاصل از فرآیندهای تجزیه ی پروتئین توسط باکتری ها، و تبدیل آن به نیترات. این فرایند نیازمند اکسیژن است، که از طریق هوادهی اضافه می گردد. آب را باید برای یک دوره کافی از زمان هوادهی کرد. آمونیوم به نیتریت و سپس به نیترات تبدیل می شود. مکانیسم واکنش به شرح زیر است: 2 NH4+ + 3 O2 -> 2 NO2- + 2 H2O + 4 H+ - by nitrosomonas 2 NO2- + O2 -> 2 NO3- - by nitrobacter   در طول دنیتریفیکاسیون، باکتری ها نیترات را به نیتروژن تجزیه می کنند. این فرایند به هوادهی نیاز ندارد، زیرا یک فرایند بی هوازی است. در نهایت نیتروژن در هوا منتشر می شود. اغلب یک منبع کربن اضافه می شود تا به فرایند تجزیه سرعت ببخشد. یک نمونه مکانیسم واکنشی محتمل به صورت زیر است: 6 NO3- + 5 CH3OH -> 3 N2 + 5 CO2 + 7 H2O + 6 OH-    این فرآیندها یکدیگر را حذف می کنند، زیرا یکی به اکسیژن نیاز دارد و دیگری نیاز ندارد. در نتیجه، تصفیه خانه فاضلاب هم به هوادهی نیاز دارد و هم به وجود فضاهایی برای افشاندن اکسیژن. هنگامی که این فرایند ها به عنوان مرحله ی سوم تصفیه آب استفاده شود، احتمالا حدود 90 درصد نیتروژن حذف می شود. در کشورهایی مانند برزیل، سنبل آب به عنوان گام سوم تصفیه آب استفاده می شود. این امر هم به حذف نیتروژن و هم فسفر از آب می انجامد. فیلتر های هلوفیت را می توان برای تصفیه ی آب های سطحی کوچک استفاده نمود آمونیاک را می توان توسط فرایند هایی که به اصطلاح فرایند تهی کردن نامیده می شوند، از آب زدود. این به این معنی است که آمونیاک موجود در پساب را با استفاده از هوا یا بخار، و از طریق تبخیر کردن آن از بین ببریم. سایر ترکیبات نیتروژن که به طور کلی در مقادیر کم موجود هستند را می توان توسط روش های مختلف از آب زدود. به عنوان مثال، NTA  را می توان تحت شرایط هوازی در مخازن هوادهی تجزیه نمود. نیترو آنیلین را نمی توان تجزیه کرد. ترکیبات نیتروژن یونی معمولی، مانند NO3-، NO2-، NH4+ و آمین ها را می توان با استفاده از تبادل یونی از آب زدود.