حذف ۹۰ درصدی آرسنیک از آب‌های آلوده

پژوهشگرانی از دانشگاه‌های بوعلی سینای همدان، یزد و علوم پزشکی همدان با استفاده از نانوذرات کلسیم پراکسید موفق به حذف آرسنیک از آب‌های آلوده به این عنصر شدند. با توجه به نتایج حاصله، این نانوذرات با قدرت بالای اکسندگی و بی‌خطر بودن آن می‌توانند طی عملیاتی حدود ۹۰ درصد از آرسنیک را از آب آلوده حذف کنند.

آب‌های آلوده به این عنصر به دلیل سمیت در گیاهان، فاقد کیفیت لازم برای آبیاری و نیازمند حذف این عنصر هستند. این نانوساختارها در احیای بخش اعظم منابع آبی آلوده به آرسنیک که عملاً از چرخه بهره‌برداری خارج شده‌اند و همچنین در تمامی مراکز و سازمان‌هایی که به نحوی با مقوله کیفیت آب درگیر هستند، نظیر محیط زیست، آب منطقه‌ای، وزارت جهاد کشاورزی و شرکت آب و فاضلاب و تصفیه خانه شهرک‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دکتر حسین بانژاد به عنوان یکی از محققان این طرح در مورد هدف این پژوهش گفت: «هدف این پژوهش ارائه روشی کارآمد، ساده و ارزان برای کاهش غلظت آرسنیک در آب‌های آلوده، از طریق سنتز نانوذرات کلسیم پراکسید بود و طی آن روشی ارائه ‏گردید که با توجه به نتایج پایانی، یکی از جدیدترین روش‌های روز موجود در دنیا است. بررسی تأثیر غلظت‌های متفاوت آرسنیک در آب در میزان زدایش این آلاینده به‌وسیله‌ی نانوذرات کلسیم پراکسید، تأثیر غلظت‌های مختلف نانوذرات کلسیم پراکسید در میزان زدایش آرسنیک از آب و تأثیر تغییرات pH در فرآیند حذف آرسنیک، ازجمله اهداف اصلی این مطالعه بود.»

این پژوهش به‌وسیله‌ی آقایان احسان علیائی، فارغ التحصیل کارشناسی ارشد گروه مهندسی آب و با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه‌های بوعلی سینای همدان، یزد و علوم پزشکی همدان صورت گرفته است و این گروه تحقیقاتی با تکیه بر دو عامل افزایش نسبت سطح به حجم و تغییرات ساختار سطح که از مهم‌ترین ویژگی‌های نانوذرات هستند و با استفاده از نانوذرات کلسیم پراکسید توانستند آرسنیک را از آب‌های آلوده به این عنصر حذف کنند.

به گفته دکتر بانژاد مهمترین خاصیتی که در این تحقیق به آن دست یافته‌اند، حذف آرسنیک با استفاده از نانوذرات کلسیم پراکسید از آب‌های آلوده به این عنصر بود که طی آن نانوذرات کلسیم پراکسید با قدرت اکسندگی بالا توانستند آرسنیک را از شکل بسیار سمی (آرسنیک ۳ ظرفیتی) آن به شکل (آرسنیک ۵ ظرفیتی) با سمیت کمتر اکسید کنند که نهایتاً به‌دلیل ایجاد کمپلکس و فعالیت کم آرسنیکِ اکسید شده و همچنین جذب‌پذیری بالای این ماده بر روی سطوح مختلف، آرسنیک از محیط جداسازی می‌شود و به حذفی در حدود ۹۰ درصد می‌رسیم.

ادامه سخنان دکتر بانژاد، عضو هیئت علمی گروه مهندسی آب دانشگاه بوعلی سینا، به مراحل انجام این کار تحقیقاتی معطوف شد. وی ابراز داشت: «در مرحله اول اقدام به سنتز نانوذرات کلسیم پراکسید با استفاده از تکنیک سنتز شیمیایی در حضور پایدار‌کننده پلی اتیلن گلایکول نمودیم که خوشبختانه با موفقیت به اتمام رسید. در مرحله بعد با استفاده از غلظت‌های اولیه متفاوت آرسنیک و اعمال پارامترهای مختلف من جمله pH و غلظت نانوذرات، به بهینه‌سازی پارامترهای فوق پرداختیم که نهایتاً به راندمان حذف نزدیک ۹۰ درصد رسیدیم و در گام نهایی اثر نانوذرات بر روی پارامترهای مهم کیفی از قبیل هدایت الکتریکی، TDS، کلسیم، منیزیم، ‌سدیم، پتاسیم، pH و SAR مورد مطالعه قرار گفت. میزان عددی این پارامتر‌ها را قبل و بعد از افزودن نانوذرات در آزمایشگاه به دست آوردیم وبا مقایسه آن‌ها با استاندارد‌های توصیه شده از سوی سازمان‌های ذیربط به این نتیجه رسیدیم که استفاده از این نانوذرات در حوزه کشاورزی نیز قابل توصیه است.»

این روش در زمره روش‌های با کارایی بالا در از بین بردن خطرات ترکیبات مختلف موجود در منابع آب و فاضلاب‌های صنعتی قرار می‌گیرد و برجسته‌ترین ویژگی این رویکرد این است که می‌توان با استفاده از آن آرسنیک را به‌عنوان یک آلاینده سمی و خطرناک، به راحتی از آب‌های سطحی و زیر زمینی بدون نیاز به مواد شیمیایی خاص حذف نمود.

همچنین این روش به دلیل عدم تولید فرآورده‌های جانبی مضر که نیاز به عملیات تصفیه بعدی و یا دفع داشته باشند، از لحاظ زیست‌محیطی بسیار قابل قبول ارزیابی می‌شود.

نتایج این کار تحقیقاتی در مجله Separation and Purification Technology (جلد ۹۵، ۱۹جولای ۲۰۱۲) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن مقاله را در صفحات ۱۰ الی ۱۵ همین شماره مشاهده نمایند.