آب یکی از مهم‌ترین و حیاتی‌ترین منابع طبیعی برای بقای جانداران به شمار می‌رود. امروزه با گسترش فعالیت‌های صنعتی و شهرنشینی، آلودگی منابع آب رو به فزونی است. از این رو استفاده از روش‌ها و مواد مناسب برای تصفیه آب، اهمیت ویژه‌ای یافته است. مواد تصفیه‌کننده متنوعی برای حذف آلاینده‌های مختلف از آب وجود دارد که انتخاب مناسب‌ترین آن‌ها به نوع و غلظت آلاینده و کارایی تصفیه بستگی دارد. در این مطلب به بررسی انواع مواد تصفیه آب از جمله مواد شیمیایی، بیولوژیکی و جاذب‌های طبیعی و مصنوعی پرداخته و کاربرد آن‌ها مورد واکاوی قرار خواهد گرفت.

از چه موادی برای تصفیه آب استفاده می شود؟

برای تصفیه آب از مواد مختلفی استفاده می‌شود. مواد شیمیایی مانند کلر برای حذف باکتری‌ها و آلودگی‌های میکروبی اضافه می‌شود. کلر باکتری‌ها و ویروس‌ها را از بین می‌برد و آب را عاری از آلودگی می‌کند. علاوه­بر کلر، مواد تصفیه آب مانند آلوم و پتاس برای رسوب ذرات معلق و کدورت‌زدایی آب به­کار می‌روند. همچنین فرآیندهای فیزیکی مانند فیلتراسیون برای حذف ذرات معلق استفاده می‌شود.

انواع فیلترها مانند شن و ماسه، فیلترهای کربن فعال و غشاهای نانو توانایی حذف ذرات بسیار ریز را دارند. در مراحل پایانی فرآیندهایی مانند تبادل یونی برای حذف یون‌های محلول در آب به‌کار می‌رود تا آب تصفیه­شده به‌طور کامل سالم باشد. در مجموع از ترکیبی از روش‌های فیزیکی و شیمیایی همراه با مواد تصفیه آب برای حذف آلاینده‌ها و میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود تا آب تصفیه­شده سالم و بهداشتی برای مصارف خانگی، صنعتی و آشامیدنی تولید شود.

انواع مواد شیمیایی تصفیه آب

در حال حاضر مواد شیمیایی مختلفی برای تصفیه آب وجود دارد که هر کدام از آن‌ها در نوع خود حائز اهمیت هستند. ازهمین­رو، مهم‌ترین مواد تصفیه آب را برای شما معرفی خواهیم کرد.

قرص کلر

قرص کلر یکی از بهترین مواد تصفیه آب و گندزدایی آن است. قرص‌های کلر حاوی مواد شیمیایی مانند هیپوکلریت سدیم یا کلروایزوسیانورات هستند که در تماس با آب، کلر آزاد می‌کنند. کلر با از بین بردن باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها، آب را ضدعفونی می‌کند. استفاده از قرص‌ کلر روشی ساده و ارزان برای گندزدایی و حذف آلودگی‌های میکروبی آب در سطح خانگی است.

به‌طور معمول یک یا دو قرص کلر به ازای هر ۱۰ لیتر آب کافی است. قرص‌ها را درون ظرف آب قرار می‌دهند و پس از ۳۰ دقیقه زمان می‌دهند تا کلر آزاد شده و آب را ضدعفونی کند. سپس آب را صاف می‌کنند تا پودر قرص‌های مصرف شده حذف شود. توصیه می‌شود قبل از مصرف مواد تصفیه آب، بوی آب را امتحان کرد تا از حذف کامل بوی کلر مطمئن شد. قرص کلر یک روش ساده و کم هزینه برای گندزدایی و تصفیه آب در سطح خانگی است که البته باید با دقت و در حد مصرف توصیه شده، مورد استفاده قرار گیرد.

آنتی اسکالانت

آنتی اسکالانت‌ها نیز یکی از مواد تصفیه آب هستند که برای نرم­ کردن آب به­ کار می‌روند. آنتی اسکالانت‌ها مواد شیمیایی هستند که باعث جلوگیری از رسوب کردن ذرات معدنی محلول در آب و تشکیل سنگ کلسیم می‌شوند. این مواد با پوشاندن سطح بلورهای کربنات کلسیم و منیزیم، از چسبیدن آن‌ها به هم و تشکیل رسوب جلوگیری می‌کنند. آنتی اسکالانت‌ها به‌طور معمول به­صورت پودر هستند و باید به میزان مشخصی به آب اضافه شوند. غلظت آنتی اسکالانت بستگی به میزان سختی آب دارد.

آب‌های با سختی بالاتر نیاز به غلظت بیشتری از آنتی اسکالانت دارند. استفاده از آنتی اسکالانت‌ها علاوه ­بر جلوگیری از تشکیل رسوب، باعث کاهش خوردگی لوله‌ها نیز می‌شود. این مواد تصفیه آب نقش مهمی در تصفیه و نرم ­کردن آب دارند. استفاده صحیح و به میزان لازم از این مواد باعث جلوگیری از مشکلات ناشی از سختی آب می‌شود. البته مصرف بیش از حد آن‌ها نیز می‌تواند برای سلامتی مضر باشد.

فلوکولانت

فلوکولانت‌ها نیز از جمله مواردی هستند که به ­عنوان مواد تصفیه آب به کار می‌روند. فلوکولانت‌ها مواد پلیمری هستند که برای تجمع و لخته کردن ذرات معلق در آب به کار می‌روند. این مواد با داشتن بار مثبت، باعث جذب و چسبیدن ذرات منفی به یکدیگر می‌شوند و لخته‌های بزرگتری تشکیل می‌دهند که می‌توان آن‌ها را به­ راحتی صاف کرد.

فلوکولانت‌ها به‌طور معمول به ­صورت محلول آبی به آب اضافه می‌شوند. غلظت فلوکولانت بستگی به میزان کدورت آب دارد و باید به­درستی تنظیم شود. استفاده از فلوکولانت باعث حذف کدورت و ذرات معلق آب شده و آبی شفاف و زلال تولید می‌کند. فلوکولانت‌ها نقش مهمی در تصفیه فیزیکی آب ایفا می‌کنند. استفاده مناسب از این مواد باعث حذف کدورت و ذرات معلق آب شده و کیفیت آب را ارتقا می‌دهد. البته مصرف بی‌رویه آن‌ها نیز می‌تواند مضر باشد.

فسفونو بوتان

فسفونوبوتان‌ها نیز از ترکیبات شیمیایی هستند که به عنوان مواد تصفیه آب مصرف دارند. این مواد ترکیبات آلی فسفردار هستند که به ­عنوان ضدرسوب و ضدخوردگی عمل می‌کنند. این ترکیبات با پوشش دادن سطح لوله‌ها، از خوردگی و تشکیل رسوبات جلوگیری می‌کنند. فسفونوبوتان‌ها مانع چسبیدن ذرات به سطح لوله‌ها شده و از تشکیل لایه‌های رسوبی جلوگیری می‌کنند.

این عناصر به­ صورت مایع به آب اضافه می‌شوند. میزان مصرف آن‌ها بستگی به کیفیت آب و میزان سختی آن دارد. فسفونوبوتان‌ها به‌طور عموم با غلظت‌های کم در آب به کار می‌روند. این مواد تصفیه آب نقش مفیدی در کاهش خوردگی و جلوگیری از تشکیل رسوب در شبکه‌های آب‌رسانی دارند و باعث بهبود کیفیت آب می‌شوند. البته مصرف زیاد آن‌ها می‌تواند آثار سوئی داشته باشد.

مورفولین

مورفولین از جمله مواد شیمیایی است که در نرم کردن آب سخت بسیار موثر است. مورفولین یک ترکیب آلی است که با پوشش دادن سطح بلورهای کربنات کلسیم و منیزیم، از چسبیدن آنها به یکدیگر جلوگیری کرده و از تشکیل رسوبات جلوگیری می‌کند. مورفولین به عنوان مواد تصفیه آب، با ایجاد پوششی دور ذرات، سبب می‌شود که آن‌ها در آب به صورت معلق باقی بمانند.

مورفولین به صورت پودر بوده و بسته به میزان سختی آب، مقدار مشخصی از آن به آب اضافه می‌شود. مورفولین سبب کاهش سختی آب شده و از تشکیل سنگ کلسیم در لوله‌ها جلوگیری می‌کند. البته مصرف بیش از حد آن نیز مضر است. این ماده با نرم کردن آب، باعث جلوگیری از مشکلات ناشی از سختی آب می‌شود و نقش زیادی در بهبود کیفیت آب دارد؛ اما مصرف آن باید با احتیاط و به میزان مورد نیاز باشد.

پلی آلومینیوم کلراید

پلی آلومینیوم کلراید نیز یکی دیگر از مواد تصفیه آب است که در این فرایند مورد استفاده قرار می‌گیرد. پلی آلومینیو کلراید یا PAC یک نوع ماده منعقدکننده است که برای ته‌نشین کردن و حذف ذرات معلق و کدورت از آب به کار می‌رود. این ماده شیمیایی با بار مثبت خود، باعث جذب و چسبیدن ذرات منفی معلق در آب به یکدیگر شده و سبب تشکیل لخته‌های بزرگتری می‌شود که راحت‌تر ته‌نشین می‌شوند.

پلی آلومینیوم کلراید به‌عنوان مواد تصفیه آب به صورت محلول آبی و با غلظت‌های کنترل شده به آب اضافه می‌شود. استفاده از این ماده باعث تولید آبی شفاف و عاری از کدورت می‌شود. در مجموع پلی آلومینیوم کلراید نقش بسزایی در حذف فیزیکی ذرات معلق از آب و بهبود کیفیت آن دارد. البته همواره باید نکات ایمنی و بهداشتی در استفاده از این ماده شیمیایی رعایت شود.

پلی آکریل آمید

پلی آکریل آمید یک پلیمر آلی مصنوعی است که کاربردهای متعددی در صنعت و علوم دارد. از جمله کاربردهای مهم آن، استفاده به عنوان جاذب در فرآیند تصفیه آب و فاضلاب است. پلی آکریل آمید با داشتن گروه‌های عاملی آمید، توانایی بالایی در جذب و نگهداری آلاینده‌های موجود در آب دارد. به همین دلیل، از این پلیمر می‌توان به عنوان مواد تصفیه آب در فرآیندهای مختلف تصفیه آب و فاضلاب از جمله جذب سطحی، انعقاد و لخته‌سازی و ته‌نشینی استفاده نمود.

مزیت اصلی پلی آکریل آمید در مقایسه با سایر مواد تصفیه آب، ظرفیت جذب بالای آن برای آلاینده‌های آلی و معدنی است. همچنین این پلیمر به راحتی قابل اصلاح سطحی بوده و می‌توان آن را برای انواع خاصی از آلاینده‌ها اختصاصی‌سازی نمود. استفاده از پلی آکریل آمید در تصفیه آب و فاضلاب، راهکاری اقتصادی و مقرون‌به‌صرفه بوده که می‌تواند به طور قابل توجهی کیفیت آب تصفیه شده را ارتقا دهد.

انواع روش‌های تصفیه آب

تصفیه آب یکی از مهم‌ترین فرآیندها برای تأمین آب سالم و بهداشتی است. آب‌های سطحی و زیرزمینی حاوی مواد و آلاینده‌های مختلفی هستند که باید قبل از مصرف دفع شوند. روش‌های تصفیه آب بسته به نوع و میزان آلاینده‌های موجود و کیفیت مورد نیاز آب تصفیه شده، متفاوت است؛ بنابراین آشنایی با انواع مواد تصفیه آب و روش‌های آن از جمله روش‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی و ترکیبی، به ما کمک می‌کند تا بتوانیم مناسب‌ترین روش را برای هر منبع آب انتخاب کنیم. از­همین­ رو در ادامه به بیان مهم‌ترین روش‌های تصفیه آب می‌پردازیم.

فیزیکی

روش‌های فیزیکی تصفیه آب، بر پایه خواص فیزیکی آب و آلاینده‌ها استوار است. هدف از این روش‌ها، جداسازی و حذف ذرات معلق و کلوئیدی، رنگ، بو و مواد معدنی محلول در آب به کمک نیروی گرانش، صافی‌ها، غشا و تبادل یونی است. از جمله متداول‌ترین روش‌های فیزیکی می‌توان به رسوب‌دهی، فیلتراسیون، انعقاد و لخته‌سازی و جذب سطحی اشاره کرد. همچنین استفاده از مواد تصفیه آب هم در این زمینه کمک‌کننده خواهد بود.

در روش رسوب‌دهی از ته‌نشینی و نیروی گرانش برای جدا کردن ذرات بزرگ­تر از آب استفاده می‌شود. فیلتراسیون با استفاده از صافی‌های مختلف، ذرات ریز معلق را حذف می‌کند. انعقاد و لخته‌سازی با افزودن مواد شیمیایی، ذرات کلوئیدی را تجمع داده و سپس آن‌ها را ته‌نشین می‌کند. در نهایت، جذب سطحی با استفاده از جاذب‌هایی مانند کربن فعال، ترکیبات آلی را از آب جدا می‌سازد. روش‌های فیزیکی اغلب به عنوان مرحله اولیه و پایه در تصفیه آب به کار می‌روند و سپس از مواد تصفیه آب استفاده می‌شود.

بیولوژیکی

روش‌های بیولوژیکی تصفیه آب از میکروارگانیسم‌های زنده برای تجزیه آلاینده‌های آلی و مواد مغذی موجود در آب استفاده می‌کنند. این روش‌ها برای حذف آلاینده‌هایی مانند ترکیبات نیتروژن‌دار، فسفر و ترکیبات آلی کاربرد دارند. ازهمین­ رو بهتر است که در کنار مواد تصفیه آب از این روش هم استفاده شود. رایج‌ترین روش‌های بیولوژیکی شامل موارد زیر هستند.

• لجن فعال
• برج‌های هوادهی
• تصفیه بی‌هوازی

در روش لجن فعال، لجن حاوی میکروارگانیسم‌ها در مخازن هوادهی به آب آلوده اضافه می‌شود. میکروارگانیسم‌های هوازی و بی‌هوازی موجود در لجن، آلاینده‌ها را مصرف کرده و تجزیه می‌کنند. در برج‌های هوادهی از باکتری‌های چسبیده به پرکن‌ها استفاده می‌شود. در تصفیه بی‌هوازی از باکتری‌های بی‌هوازی برای تجزیه در شرایط بدون اکسیژن بهره گرفته می‌شود. روش‌های بیولوژیکی ارزان بوده و نسبت به مواد تصفیه آب کمترین آسیب را به محیط زیست می‌رسانند.

شیمیایی

روش‌های شیمیایی تصفیه آب از واکنش‌های شیمیایی برای حذف یا تغییر آلاینده‌های محلول در آب استفاده می‌کنند. هدف از این روش‌ها، حذف یون‌های محلول، فلزات سنگین، سموم و آلاینده‌های آلی است. رایج‌ترین روش‌های شیمیایی شامل کلرزنی، ازن‌زنی، روش‌های احیایی، تبادل یونی و جذب سطحی خواهد بود که در زمان و مکان مناسب از آن‌ها استفاده می‌شود. استفاده از مواد تصفیه آب در این روش بسیار شایع است.

در کلرزنی از گاز کلر یا ترکیبات کلردار برای اکسیداسیون و غیرفعال‌سازی میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود. ازن‌زنی نیز برای ضدعفونی‌کردن آب به کار می‌رود. در روش‌های احیایی از مواد شیمیایی کاهنده برای تبدیل فلزات سنگین به ترکیبات نامحلول استفاده می‌شود. در مجموع روش‌های شیمیایی اغلب به عنوان مرحله نهایی تصفیه و برای ضدعفونی‌سازی آب به کار می‌روند.

غشایی

روش‌های غشایی از غشاهای نیمه‌تراوا برای جداسازی فیزیکی مواد محلول و ذرات از آب استفاده می‌کنند. این روش‌ها بر پایه عبور مولکول‌های آب از غشا، در حالی‌که سایر مواد نفوذپذیری کمتری دارند، عمل می‌کنند. انواع روش‌های غشایی شامل اسمز معکوس، نانوفیلتراسیون، الکترودیالیز و فیلتراسیون غشایی است که می‌توان برای بهتر شدن فرایند از مواد تصفیه آب هم بهره برد.

در اسمز معکوس با اعمال فشار هیدرولیکی، آب از غشا عبور داده می‌شود. نانوفیلتراسیون از غشاهایی با منافذ بسیار ریز در مقیاس نانو استفاده می‌کند. الکترودیالیز با ایجاد میدان الکتریکی، یون‌ها را از آب جدا می‌سازد. روش‌های غشایی قادرند ذرات بسیار ریز و ویروس‌ها را نیز حذف کنند و به عنوان مرحله پیشرفته و نهایی تصفیه مورد استفاده قرار می‌گیرند. گفتنی است که به‌کارگیری مواد تصفیه آب باعث بهبود نتیجه نهایی کار خواهد شد پس این گزینه را هم از یاد نبرید.

مهر آسا شیمی