حذف شیمیایی فلزات سنگین آب :

روش هاي متعددي براي حذف شیمیایی فلزات سنگین آب و پساب وجود دارد :

از زمان شناسايي مشكلات بهداشتي ناشي از حضور فلزات در آب آشاميدني تلاشهاي مختلفي توسط دانشمندان در نقاط مختلف دنيا براي تامين آب آشاميدني سالم به عمل آمده است. در كليه موارد فناوريها بايد بتوانند چندين معيار فني اساسي را برآورده نمايند. اول اين كه قادر به توليد آبي با كيفيت شيميايي و ميكروبي لازم باشند. سيستمهاي تصفيه بايد در كليه فصول توانايي توليد مقدار كافي آب را داشته باشند. ديگر اين كه نبايد اثرات مخرب بر محيط زيست داشته باشند.

ترسيب شيميايي فلزات سنگین آب :

ترسيب شيميايي يكي از متداول ترين و موثرترين روشهاي مورد استفاده براي حذف فلزات سنگين ميباشـد. امـروزه در صنايع از اين روش به دليل سادگي و ارزان قيمت بودن به طور گسـتردهاي اسـتفاده مـيشـود. در ايـن روش مـواد شيميايي با فلزات سنگين واكنش داده و در انتها در فرم نامحلول رسـوب مـيكننـد. فرآينـدهاي معمـول در ترسـيب شيميايي شامل رسوب هيدروكسيدي و سولفيدي ميباشد. از بين اين فرآيندها، فرآيند هيدروكسـيد بـه دليـل هزينـه پايين و سهولت كنترل PHبه طور وسيع در حذف فلزات سنگين مورد استفاده قرار ميگيرند.

روش رسوبدهي شيميايي كه به عنوان روش متداول و سنتي در حذف شیمیایی فلزات سنگین آب شـناخته مـيشـود، داراي معايب
زير ميباشد:
– توليد حجم زيادي از لجن كه در برخي شرايط آبگيري و تهنشيني آنها بسيار مشكل است.
– هزينه هاي بالاي دفع لجن توليدي كه خود به عنوان يك ماده خطرناك تلقيميشود.
– محدود بودن توانايي روش رسوبــدهي شيمايي براي كاهش ميزان فلزات تـــا حـــد اســـتانداردهاي زيسـت محيطي براي تخليه آبها و پسابهـاي صنعتي، بنابراين نميتواند به عنوان يك روش نهايي در حذف شیمیایی فلزات سنگین آب مطرح باشد.
چنانچــه آب يا پسابي حاوي مخلوطي از فلزات سنگين باشد، اين روش قادر به حذف تمـــامي فلـــزات بـــه مقادير دلخواه نميباشد و اين امر به علت اختلاف pHبهينه هر يك از فلزات ميباشد.

در مورد برخي از فلزات لازم است قبل از عمل رسوبدهي، درجه اكسيداسيون فلــز را تغييــر داد. بــراي مثال براي ترسيب كروم 6ظرفيتي ابتدا بايد آن را به كروم 3ظرفيتي تبديل و سپس رسوبدهي را انجام داد. بنابراين با توجه به قوانين سخت و شديد براي تصفيه، تخليه و دفع فاضلابها و آبهــاي آلوده بـــه محـــيط زيست، روش رسوبدهي شيميايي امكان دسترسي و حصول استانداردهاي زيستمحيطي را فراهم نمـــــــــينمايد و نميتوان از آن به عنوان روش نهايي در تصفيه و حذف شیمیایی فلزات سنگین آب استفاده نمود.

تبادل يوني  فلزات سنگین آب :

فرآيند تبادل يوني به علت مزاياي زيادش به طور وسيعي براي حذف فلزات سـنگين بكـار مـي رود كـه از جملـه مزاياي آن مي توان به راندمان حذف بالاي فلزات سنگين و سنتيك سريع اشاره نمود.پديده تبادل يـون (تعـويض يون) همانند فرايندهاي تقطير، استخراج و جذب يكي از شاخه هاي علم جداسازي است. اين پديده گرچه جنبـه هـاي مشترك زيادي با ساير شاخه هاي علم جداسازي دارد ولي با بسياري از آنها در يك وجه بسيار مهم متمايز است. وجـه تمايز تبادل يون و ساير روشهاي جداسازي در اين است كه اين پديده همراه با تقسيم انواع مختلفي از گونه هاي باردار بين نواحي مختلف يك سيستم صورت ميگيرد اين نواحي معمولاً فازهاي جدا از هم ميباشند.

واكنش تبادل يون را مي توان به عنوان تعويض داخلي يون هاي موجود در يك سيستم شامل يون هاي موجود در فـاز جامد مبادله كننده يون و يون هاي موجود در فاز محلول تعريف نمود. مبادله كننده هاي يـوني مـواد جامـد غيرقابـل حلي هستند كه داراي آنيون ها يا كاتيون هاي قابل تبادل مي باشند وقتي كه مبادله كننده هاي يوني با يـك محلـول الكتروليتي تماس مي يابند اين يون ها مي توانند با يون هاي موجود در محلول با همان علامت به صورت مقدار معادل استوكيومتري مبادله گردند. مواد داراي كاتيون هاي قابل تعويض، مبادله گر كـاتيون و مـواد داراي آنيـون هـاي قابـل تعويض، مبادله گر آنيون ناميده مي شوند موادي كه قادر به مبادله هر دو نوع يون (آنيون و كاتيون)مي باشند آمفـوتر ناميده مي شوند.

معادله زير واكنش يون آهن دو ظرفيتي با يك تبادل گر كاتيوني را نشان مي دهد:

در اين حالت يون آهن با ساختمان جامد تبادل گر كاتيوني) (cu+2پيوند برقرار نمايد. در همان زمان عامل تعويض شونده كاتيوني از ساختمان تبادل گر جدا مي شود. تبادل گر غير قابل انحلال و در نتيجه آهن از محلول خارج شـده و بـر روي تبادل گر مي نشيند. معروف ترين تبادل گر هايي كه در صنعت مورد استفاده قرار مي گيرند، رزيـن هـاي تبـادل يـوني هستند كه از تركيبات آلي سنتزي ساخته مي شوند. اين رزين ها پليمرهاي زنجيري مركب از گروه هاي آلي و آنيوني مي باشند كه عوامل تعويض شونده را توسط نيروهاي الكتروستاتيكي نگاه مي دارند. خواص اين رزين ها با تغييـر در ميـزان پيوند عرضي پليمرتنظيم مي شود. عيب اين روش اين است كه به فشار زيادي جهت جداسازي نياز دارد، از معايب ديگر آن آلودگي محيط زيست آن ها بعد از اتمام طول عمر مفيدشان مي باشد زيرا اغلب از جنس پليمر بـوده و بـراي محـيط زيست زباله محسوب مي شوند.

اين فرايند به دليل توانايي بازيافت يون هاي فلزات سنگين از رزين مورد توجه قـرار گرفته است، عيب اين روش اين است كه به فشاري زياد جهت جداسازي نياز دارد از معايب ديگر رزين ها آلودگي محيط زيست آن ها بعد از اتمام طول عمرمفيدشان مي باشد زيرا اغلب از جنس پليمر بوده و براي محيط زيست زباله محسوب مي شوند.