مواد شیمیایی مورد استفاده در تصفیه آب

مقدمه

تصفیه آب یکی از حیاتی‌ترین فرآیندها برای تأمین آب آشامیدنی سالم و حفاظت از منابع آبی است. با افزایش جمعیت و توسعه صنعتی، نیاز به تصفیه دقیق‌تر و بهینه‌تر آب بیشتر شده است. تصفیه آب شامل مراحل مختلفی مانند حذف آلاینده‌ها، میکروارگانیسم‌ها، فلزات سنگین و مواد معلق است. در این مقاله به بررسی مواد شیمیایی مورد استفاده در فرآیند تصفیه آب پرداخته می‌شود. همچنین فرآیندهای اصلی تصفیه آب و نقش هر یک از مواد شیمیایی در این فرآیندها را توضیح خواهیم داد.

---

فرآیند تصفیه آب

تصفیه آب فرآیندی چند مرحله‌ای است که شامل انعقاد و لخته‌سازی، فیلتراسیون، ضدعفونی، تنظیم pH و حذف فلزات سنگین است. هر مرحله از تصفیه آب نیازمند مواد شیمیایی خاصی است که به حذف آلاینده‌ها و بهبود کیفیت آب کمک می‌کند.

1. انعقاد و لخته‌سازی

انعقاد و لخته‌سازی اولین مرحله از تصفیه آب است که در آن ذرات معلق ریز و آلاینده‌ها که به صورت کلوئیدی در آب معلق هستند، با اضافه کردن مواد شیمیایی منعقدکننده به‌هم چسبیده و لخته‌های بزرگ‌تری تشکیل می‌دهند. این لخته‌ها به‌راحتی ته‌نشین می‌شوند و از آب جدا می‌شوند.

• آلومینیوم سولفات (آلوم): یکی از رایج‌ترین منعقدکننده‌ها است که برای حذف ذرات معلق و کاهش کدورت آب استفاده می‌شود. آلوم با تغییر بار الکتریکی ذرات معلق، باعث تشکیل لخته‌هایی می‌شود که به‌راحتی ته‌نشین می‌شوند. هرچند ممکن است pH آب را تغییر دهد و نیاز به اصلاح داشته باشد.
• کلرید فریک: این ماده نیز به‌عنوان یک منعقدکننده قوی در تصفیه آب به کار می‌رود. کلرید فریک می‌تواند فسفات‌ها و آلاینده‌های آلی را به‌خوبی حذف کند و در pH پایین عملکرد بهتری دارد. این ماده در تصفیه فاضلاب و آب آشامیدنی استفاده می‌شود.

2. فیلتراسیون

پس از انعقاد و لخته‌سازی، ذرات بزرگتر و آلاینده‌ها باید از آب جدا شوند. این کار از طریق فیلتراسیون انجام می‌شود، که در آن آب از میان فیلترهایی مانند شن، زغال سنگ یا کربن فعال عبور می‌کند تا ذرات جامد و مواد شیمیایی مضر از آن جدا شوند.

• کربن فعال: کربن فعال یک جاذب قوی است که برای حذف ترکیبات آلی فرار (VOCs)، بو و طعم‌های نامطلوب از آب استفاده می‌شود. این ماده به‌ویژه در تصفیه آب‌های صنعتی و آشامیدنی مؤثر است. کربن فعال از طریق جذب سطحی آلاینده‌های آلی را از بین می‌برد و کیفیت آب را بهبود می‌بخشد.

3. ضدعفونی

مرحله بعدی در تصفیه آب، ضدعفونی کردن آب است تا میکروارگانیسم‌های مضر مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها و انگل‌ها از بین بروند. این مرحله بسیار حیاتی است زیرا عدم ضدعفونی مناسب می‌تواند منجر به انتشار بیماری‌های آب‌محور شود.

• کلر: کلر و مشتقات آن مانند هیپوکلریت سدیم به‌عنوان مواد ضدعفونی‌کننده اصلی استفاده می‌شوند. کلر به دلیل هزینه پایین و کارایی بالا برای از بین بردن میکروارگانیسم‌ها، پرکاربردترین ماده در این زمینه است. با این حال، باید مراقب بود تا دوز کلر به درستی تنظیم شود تا از تشکیل محصولات جانبی مضر مانند تری‌هالومتان‌ها جلوگیری شود.
• ازن (O₃): ازن یکی از قوی‌ترین مواد ضدعفونی‌کننده است که بدون تولید محصولات جانبی مضر، میکروارگانیسم‌ها را از بین می‌برد. ازن به دلیل ناپایداری باید در محل تولید شود و به آب تزریق شود. این روش ضدعفونی بسیار مؤثر است اما هزینه‌های عملیاتی بالاتری نسبت به کلر دارد.
• پرمنگنات پتاسیم (KMnO₄): پرمنگنات پتاسیم یک اکسیدکننده قوی است که برای حذف مواد آلی، آهن و منگنز از آب استفاده می‌شود. این ماده به‌ویژه در حذف بو و طعم نامطلوب از آب و جلوگیری از رسوب‌گذاری کاربرد دارد.

4. تنظیم pH و خنثی‌سازی

تنظیم pH یکی از مراحل حیاتی در تصفیه آب است، زیرا کیفیت آب و کارایی مواد شیمیایی به pH آب بستگی دارد. pH مناسب همچنین از خوردگی لوله‌ها و سیستم‌های توزیع آب جلوگیری می‌کند.

• سود سوزآور (هیدروکسید سدیم): برای افزایش pH آب‌های اسیدی و خنثی‌سازی آن از سود سوزآور استفاده می‌شود. این ماده به جلوگیری از خوردگی لوله‌ها و بهبود کیفیت آب کمک می‌کند. استفاده از هیدروکسید سدیم باید با دقت انجام شود، زیرا خورندگی بالایی دارد و باید با تجهیزات مناسب مدیریت شود.
• اسید سولفوریک و دی‌اکسید کربن: برای کاهش pH آب‌های قلیایی از اسیدهای مختلف مانند اسید سولفوریک و گاهی از دی‌اکسید کربن استفاده می‌شود. تنظیم دقیق pH در این مرحله از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا استفاده نادرست می‌تواند به خرابی سیستم‌های تصفیه منجر شود.

5. حذف فلزات سنگین

فلزات سنگین مانند سرب، آرسنیک، کادمیوم و جیوه از آلاینده‌های خطرناک آب هستند که باید به‌طور کامل حذف شوند. این فلزات ممکن است از منابع صنعتی یا طبیعی به آب وارد شوند و می‌توانند آسیب‌های جدی به سلامت انسان وارد کنند.

• اکسید آهن: این ماده به‌عنوان جاذب در حذف آرسنیک و فسفات‌ها از آب بسیار مؤثر است. اکسید آهن در سیستم‌های فیلتراسیون برای حذف فلزات سنگین استفاده می‌شود و نیاز به بازیابی و شستشو منظم دارد.

• سولفات روی: این ماده برای حذف فلزات سنگین و جلوگیری از رشد جلبک‌ها و میکروارگانیسم‌های آبی استفاده می‌شود. سولفات روی به عنوان یک منعقدکننده نیز عمل می‌کند و در حذف فلزات سنگین مانند سرب و کادمیوم مؤثر است.