حذف آرسنیک از آب آشامیدنی با استفاده از ماده منعقد کننده آلوم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران.

2 دانشیار گروه مهندسی آب ، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران.

چکیده

افزایش روز‎افزون جمعیت و همین­طور تقاضای انسان برای زندگی راحت­تر موجب استفاده بیش از حد از منابع آب‌های سطحی و زیرسطحی شده و در نتیجه آن انواع عناصر سمی به محیط‎زیست وارد شده است. یکی از این عناصر سمی آرسنیک است. آرسنیک از سمی‌ترین و خطرناک‌ترین عنصرهای موجود در آب آشامیدنی شناخته می‌شود. هدف از این تحقیق بررسی روش به حداقل رساندن میزان این ماده سمی به‎روش انعقاد و لخته­سازی در آب آشامیدنی است. در روش انعقاد و لخته­سازی برای حذف آلاینده یک مقدار بهینه از pH و ماده منعقدکننده وجود دارد که در کمتر و بیشتر از این مقادیر بهینه درصد کاهش حذف آلاینده کمتر می­شود. به‎منظور تعیین شرایط بهینه حذف آرسنیک به‎روش انعقاد و لخته‌سازی، در مرحله اول میزان pH بهینه به کمک آزمایش جار تعیین شد و مقدار آن 6 به‎دست آمد. سپس با انتخاب آلوم به‎عنوان ماده منعقدکننده و آهک به‎عنوان کمک منعقدکننده و هم‎چنین میزان pH بهینه، مقدار بهینه ماده شیمیایی 5/7 میلی­گرم بر لیتر به‎دست آمد، که تعیین نقاط بهینه در شرایط موجود را می‌توان نوآوری در این تحقیق نامید. در پایان غلظت باقیمانده آرسنیک به‎روش طیف‎سنجی جذب اتمی هیدرید تعیین ‌شد. با توجه به غلظت آرسنیک نمونه آب ورودی که  برابر با 91 میکروگرم بر لیتر بود، آزمایش جار در طی دو مرحله با منعقدکننده‌ آلوم صورت گرفت. با توجه به میزان pH بهینه به‎دست آمده در غلظت‌های مختلفی از مواد منعقدکننده و هم‎چنین غلظت ثابتی از مواد کمک منعقدکننده، راندمان حذف آرسنیک در بهترین حالت با منعقدکننده آلوم به 46/88 درصد رسید که برابر با 10 میکروگرم بر لیتر است و با توجه به میزان استاندارد سازمان بهداشت جهانی، نتیجه قابل‎قبولی است. نتیجه این پژوهش بیان‎گر آن است که روش انعقاد و لخته‌سازی با منعقدکننده آلوم و میزان ثابتی از آهک به‎عنوان کمک منعقدکننده، کارایی قابل‎قبولی در حذف آرسنیک دارد و می‌تواند گزینه مناسبی برای حذف آرسنیک باشد. 

کلیدواژه‌ها


 
باغوند، ا.، رضازاده، نجمه.، صالحی، م.، پورباور، م.، و دریابیگی، ع.، (1390) ، "استفاده از فرایند لخته‎سازی و انعقاد در تصفیه آب آشامیدنی"، پنجمین همایش تخصصی مهندسی محیطزیست، دانشگاه تهران، تهران.
بذرافشان، ا.، کرد مصطفی‎پور، ف.، احمد آبادی، م.، و افشارنیا، م.، (1394)، "بررسی کارایی عصاره دانه بنه به‎عنوان یک کمک منعقدکننده طبیعی در حذف آرسنیک از محیط­های آب"، نشریه پژوهش و سلامت، 5(1)، 49-42.

چالکش امیری، م.، (1402)، اصول تصفیه آب، چاپ شانزدهم، نشر ارکان دانش، اصفهان.

سلیمی، ف.، (1396)، "مروری بر فرآیند انعقاد شیمیایی برای حذف فلزات سنگین از آب"، علوم و مهندسی آب و فاضلاب، 2(4)، 53-41، https://doi.org/10.22112/JWWSE.2018.91145.1033.
کریمی، س.، اعتدالی رمضانی، ه.، و ستوده­نیا، ع.، (1401)، "بررسی حذف آرسنیک از آب آشامیدنی با استفاده از ماده منعقدکننده کلرورفریک"، علوم و مهندسی آب و فاضلاب،  7(1)، 55-61، https://doi.org/10.22112/JWWSE.2023.375872.1332
هاشمی، م.، مهدیارفر، م.، و آهنچی، ا.، (1395)، "بهینه‎سازی عوامل موثر در حذف آرسنیک از آب آشامیدنی به‎روش انعقاد و لخته‎سازی"، سومین کنفرانس بینالمللی دستاوردهای نوین پژوهشی در شیمی و مهندسی شیمی، کنفدراسیون بین‎المللی مخترعان جهان(IFIA) ، تهران.
Ansari, R., Hassanzadeh, M., and Ostovar, F., (2017), “Arsenic removal from water samples using CeO2 /Fe2O3 Nanocomposite”, International Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 13(4), 335-345.
Baroni, F., Boscagli, A., Protano, G., and Riccobono, F., (2000), “Antimony accumulation in Achillea ageratum, Plantago lanceolata and Silene vulgaris growing in an old Sb-mining area”, Environmental Pollution, 109(2), 347-352.
Choong, T.S., Chuah, T.G., Robiah, Y., Koay, F.G., and Azni, I., (2007). “Arsenic toxicity, health hazards and removal techniques from water: An overview”, Desalination, 217(1-3), 139-166. 
Goswami, A., Raul, P.K., and Purkait, M.K., (2012), “Arsenic adsorption using copper (II) oxide nanoparticles”, Chemical Engineering Research and Design, 90(9), 1387-1396, https://doi.org/10.1016/j.cherd.2011.12.006.
Grover, K., Komarneni, S., and Katsuki, H., (2010), “Synthetic hydrotalcite-type and hydrocalumite-type layered double hydroxides for arsenate uptake”, Applied Clay Science, 48(4), 631-637, https://doi.org/10.1016/j.clay.2010.03.017.
Guo, H., Stüben, D., and Berner, Z., (2007), “Adsorption of Arsenic (III) and Arsenic (V) from groundwater using natural siderite as the adsorbent”, Journal of Colloid and Interface Science, 315(1), 47-53, https://doi.org/10.1016/j.jcis.2007.06.035.
Hu, C., Lio, H., Chen, G., and Qu, J., (2012), “Effect of aluminum speciation on arsenic removal during coagulation process”,  Separation and Purification Technology, 89, 55-40, https://doi.org/10.1016/j.seppur.2011.10.017
Jong, T., and Parry D.L., (2003), “Removal of sulfate and heavy metals by sulfate reducing bacteria in short term bench scale upflow anaerobic packed bed reactor runs”, Water Research, 37(14), 3379-3389, https://doi.org/10.1016/S0043-1354(03)00165-9.
Karim, M., (2000), “Arsenic in groundwater and health problems in Bangladesh", Water Research, 34(1), 304-310, https://doi.org/10.1016/S0043-1354(99)00128-1.
Kim, M.J., and Nriagu, J., (2000), “Oxidation of Arsenite in groundwater using ozone and oxygen”, Science of The Total Environment, 247(1), 71-79, https://doi.org/10.1016/s0048-9697(99)00470-2.
Kong, Y., Kang, J., Shen, J., Chen, Z., and Fan, L., (2017), “Influence of humic acid on the removal of arsenate and arsenic by ferric chloride: Effects of pH, As/Fe ratio, initial As concentration, and co-existing solutes”, Environmental Science and Pollution Research, 24(3), 2381-2393, https://doi.org/10.1007/s11356-016-7994-1.
Nicomel, N.R., Leus, K., Folens, K., Van Der Voort, P., and Du Laing, G., (2016), “Technologies for arsenic removal from water: Current status and future perspectives”, International Journal of Environmental Research and Public Health, 13(1), 62, https://doi.org/10.3390/ijerph13010062.
Mólgora, C.C., Dominguez, A.M., Avila, E.M., Drogui, P., and Buelna, G., (2013), “Removal of arsenic from drinking water: A comparative study between  electrocoagulation- microfiltration and chemical coagulation-microfiltration process”, Separation and Purification Technology, 118, 645-651, https://doi.org/10.1016/j.seppur.2013.08.011.
Pio, I., Scarlino, A., Bloise, E., Mele, G., Santoro, O., Pastore, T., and Santoro, D., (2015), “Efficient removal of low- arsenic concentrations from drinking water by combined coagulation and adsorption processes”, Separation and Purification Technology, 147, 284-291, https://doi.org/10.1016/j.seppur.2015.05.002.
Rajkumar, M., Ae, N., Prasad, M.N.V., and Freitas, H., (2010), “Potential of sideropHore-producing bacteria for improving heavy metal pHytoextraction”, Trends in Biotechnology, 28(3), 142-149, https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2009.12.002.
Song, S., Lopez-Valdivieso, A., Hernandez-campos, D.J., Peng, C., and Monroy-Fernandez, M.G., (2006), “Arsenic removal from high-arsenic water by enhanced coagulation with ferric and coarse calcite”,   Water Research, 40(2), 364-372, https://doi.org/10.1016/j.watres.2005.09.046.
Street, J.J., Lindzay., W.L., and Sabey, B.R., (1977), “Solubility and cplant uptake of cadmium in soils amended with cadmium and sewage sludge”, Journal of Environmental Quality, 6(1), 72-77, https://doi.org/10.2134/jeq1977.00472425000600010016x.
World Health Organization (WHO), (2011), Guidelines for drinking-water quality, 4th Edition, 631 p, Available: https://www.who.int/publications/i/item/9789241549 950.
Zade, P.D., and Dharmadhikari, D.M., (2007), “Removal of arsenic as arsenite from groundwater/wastewater as stable metal ferrite”, Journal of Environmental Science and Health, 42(8), 1073-1079, https://doi.org/10.1080/10934520701418565.