حذف آلودگی از آب ها ، کشف جدید دانشمندان

آلودگی موجود در رودخانه ها ، دریاچه ها و آبراهه ها به سطح خطرناکی رسیده و ماده ای به نام فسفات نقش اصلی این آلودگی را بر عهده دارد که متاسفانه میزان آن در آب ها هر روز افزایش می یاید.

فسفات باعث بوجود آمدن جلبک های مضری می شود که اکسیژن و مواد معدنی موجود در آب ها را جذب خود می کنند و این مسئله به عدم تغذیه ماهی ها و گیاهان آبزی منجر می شود. از طرفی فسفات یک ماده ی پرارزش و مهم برای کشاورزان بوده و از آن در کودها استفاده می کنند و طبیعتا درصد بالایی از منابع غذایی جهان از این طریق تامین می شود.

فسفات یکی از اصلی ترین مواد برای کارخانجات و صنایع است که به میزان زیادی در ساخت کودها، دترجنت ها ، نرم کننده های آب و فرآورده های غذایی و دیگر فرآیندهایی که پایه اصلی آن ها فسفات است به کار می رود.

همچنین ﻓﺴﻔﺮ ﺑﻪ ﻋﻨﻮﺍﻥ ﻣﺎﺩﻩ ﺿﺮﻭﺭی ﺑﺮﺍی ﺭﺷﺪ ﮔﻴﺎﻫﺎﻥ ﺩﺭ ﺧﺎﻙ ﻭ ﺑﻪ ﻋﻨﻮﺍﻥ ﻋﻨﺼﺮ ﻣﺤﺪﻭﺩﻛﻨﻨﺪﻩ ﺩﺭ ﺭﺷﺪ ﺟﻠﺒﻚﻫﺎ ﻭ ﺍﻳﺠﺎﺩ ﺍﻭﺗﺮﻳﻔﻴﻜﺎﺳﻴﻮﻥ ﺩﺭ ﭘﻴﻜﺮﻩ آب های ﺳﻄﺤی ﻧﻘﺶ ﻣﻬﻤی ﺩﺍﺭد

تنها راه حل موجود برای حل این مشکل در مرحله اول تفکیک و جداسازی فسفات از آب ها بوده و در مرحله دوم استفاده مجدد از آن جهت جلوگیری ازافزایش تولید آن.

فرآیندﻫﺎ ﻣﺨﺘﻠﻔی ﺑﺮﺍﻱ ﺣﺬﻑ ﻓﺴﻔﺎﺕ ﺍﺯ ﻣﺤﻴﻂﻫﺎی آبی ﻭﺟﻮﺩ ﺩﺍﺭﺩ ﺍﺯ ﺟﻤﻠﻪ روش شیمیایی، ﺟﺬﺏ ، ﺭوش های ﺑﻴﻮﻟﻮﮊﻳﻜی، ﻛﺮﻳﺴﺘﺎﻟﻴﺰﺍﺳﻴﻮﻥ ﻭ ﺍﺳﻤﺰ ﻣﻌﻜﻮﺱ ﻛﻪ ﺍﻛﺜﺮ ﺭﻭش های ﻓﻴﺰﻳﻜی ﺍﺯ ﺟﻤﻠﻪ ﺍﺳﻤﺰ ﻣﻌﻜﻮﺱ ﮔﺮﺍﻥ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻭ ﺑﺎ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯ ﺭﻭش های ﺑﻴﻮﻟﻮژﻳﻜی ﺩﺭﺻﺪ ﺣﺬﻑ ﻓﺴﻔﺎﺕ بیش تر ﺍﺳﺖ و در ضمن هزینه کمتری دارد.

در حال حاضر يافتن جاذب هاي جديد، ارزان و سازگار با محيطزيست براي حذف و بازيافت آلاينده ها از آب توجه بسياري ازپژوهشگران را به خود جلب كرده است. در این خصوص یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه Northwester راهکاری برای حذف و استفاده مکرر فسفات از آبهای آلوده ابداع کرده اند 

سپيا که در زبان عامه ماهي مرکب  ناميده مي شود، نرم تني ازخانواده سفالوپودها و از راسته هشت پايان و از تيره سرپايان است.اين جانور در قسمت پشتي خود اسکلت بيضوي شکل و اسفنجيفرم دارد که اسکلت داخلي آن را تشکيل مي دهد و به استخوان ماهيمرکب معروف است.

کارايي اين جاذب در حذف فسفات ازمحلول هاي آبي، همراه با بررسي مدل هاي سينتيکي و ايزوترم هاي جذب بسیار بالابوده و نظر دانشمندان را به خود جلب کرده است.

در این روش ابتدا ابتدا اسکلت داخلي سپيا با برس به خوبي تميز می شود  و سپس براي حذف ناخالصي ها با آب معمولي و آب مقطر به دقت شسته می شود و به مدت ٢٤ ساعت در دماي ٨٠ درجه سليسوس خشک می شود. قطعات خشک شده به وسيله آسياب کاملاً پودر شده و پودر حاصله توسط ASTM دانه بندي شده  پودری کاملاً استاندارد و نرم به دست می آید.

مقدار ٥٠ ميلي ليتر از محلول حاوي فسفات با غلظت هاي مختلف ١ تا ٥٠٠ میلی گرم  در ليتر با مقدار مختلفي از پودر جاذب0/5  تا ٤٠ گرم، در دماهاي متفاوت ١٥ تا ٥٠ درجه سلسيوس در درون بشر قرار داده شدند و محتويات آن با سرعت ٢٥٠ دور در دقيقه در زمان هاي مختلف ١ تا ١٢٠ دقيقه بر روي همزن مغناطيسي هم زده شدند.

دراين آزمايش ها جاذب پودر اسکلت داخلي سپيا توسط کاغذ صافي از محلول جدا شد. سپس ٢٥ ميلي ليتر از محلول حاصل در بالن ٥٠ ميلي ليتر قرار داده شد و ٢ ميلي ليتر محلول موليبدات آمونيوم با غلظت 0.02 مولار 0.25 محلول کلرید قلع و 0.18 گلیسرول   به آن اضافه و به حجم رسانده شد. محلول حاصل پس از يکنواخت شدن به مدت ١٠ دقيقه در جاي ثابت قرار داده شد.

سپس براي تعيين مقدار حذف يون فسفات از محلول، محتواي يون موردنظر در محلول به روش موليبدات آمونيوم طبق  استاندارد متد (متدهاي استاندارد در آزمايش هاي آب و فاضلاب ) با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتري در طول موج ٦٩٠ نانومتر اندازه گيري شد.

بهينه کردن شرايط آزمايش به روش يک متغير در يک زمان انجام شد. به اين ترتيب که بعد از به دست آوردن مقدار بهينه براي هر يک از متغيرها، اين مقدار بهينه به دست آمده، در آزمايش هاي بهينه کردن متغيرهاي بعدي استفاده شد.
ضمناً تمام آزمايش ها ٣ بار تکرار شد و تحليل داده ها بر مبناي ميانگين به دست آمده از ٣ آزمايش انجام شد.آزمايش هاي مختلف با تغيير پارامترهاي مختلف از قبيل pH دو تا 10 و مقدار جاذب 0.5 تا 40 گرم در لیتر ، تأثير زمان ١ تا ١٢٠ دقيقه ، غلظت اوليه محلول ١ تا ٥٠٠ ميلي گرم در ليتر و سرعت همزن ١٠٠ تا ١٠٠٠ دور در دقيقه انجام شد و در نهايت درصد حذف فسفات از معادله زیر بدست می آید.

غلظت باقيمانده فسفات در محلول CF ، غلظت اوليه فسفات Ci  و کارایی حذف R می باشد.

نتايج به دست آمده نشان داد که بيشترين درصد حذف در در غلظت اوليه ۱۰ ميلي گرم در ليتر فسفات مشاهده مي شود. با استفاده از پودر سپيا تحت شرايط بهينه، يون فسفات موجود در نمونه هاي آبي در غلظت ۱۰ ميلي گرم در ليتر با بازدهي بيش از ۹۹ درصد حذف شد.