آب خاکستری را با این ذرات نانو تصفیه کنیم
به گزارش خبرنگار پژوهندگان عصر ، در سالهای اخیر، مدیریت فاضلابهای شهری و صنعتی به یکی از دغدغههای جدی در حفظ منابع آب تبدیل شده است. در این میان، آب خاکستری که از فعالیتهایی مانند استحمام، شستوشوی لباس و ظروف تولید میشود، سهم قابل توجهی از مصرف آب خانگی را تشکیل میدهد. این آب در مقایسه با فاضلاب توالت آلودگی کمتری دارد و به همین دلیل میتواند پس از تصفیه مناسب، دوباره مورد استفاده قرار گیرد؛ برای مثال در آبیاری فضای سبز یا شستوشوی معابر. با این حال، وجود مواد آلی پیچیده، ترکیباتی مانند فسفات و نیترات و حتی در برخی موارد فلزات سنگین، تصفیه آن را با چالش روبهرو میکند. این آلایندهها در صورت رهاسازی در محیط میتوانند به سلامت انسان آسیب بزنند و موجب آلودگی منابع آب سطحی شوند.
برخی از این آلایندهها بهراحتی توسط روشهای معمول بیولوژیکی تجزیه نمیشوند. برای نمونه، فلزات سنگین مانند سرب یا کادمیوم میتوانند در زنجیره غذایی تجمع پیدا کنند و به اندامهایی مانند کبد و کلیه آسیب برسانند. همچنین ورود بیش از حد مواد مغذی مانند فسفات و نیترات به آبهای سطحی باعث پدیدهای به نام «یوتروفیکاسیون» میشود که رشد بیرویه جلبکها و کاهش اکسیژن آب را در پی دارد. روشهای متداول تصفیه، از جمله فرآیندهای بیولوژیکی یا شیمیایی، هر کدام مزایا و محدودیتهای خاص خود را دارند. به همین دلیل، پژوهشگران در سالهای اخیر به سراغ فناوریهای نوین مانند نانوتکنولوژی رفتهاند تا با استفاده از ذرات بسیار ریز با قدرت جذب بالا، کارایی تصفیه را افزایش دهند.
در این رابطه، سعید گواهی از گروه مهندسی آب، واحد شوشتر دانشگاه آزاد اسلامی، به همراه سه همکار دانشگاهی و با همکاری دانشکده علوم پزشکی بهبهان، پژوهشی را در زمینه بررسی قابلیت تصفیه آب خاکستری انجام دادند. آنها در این مطالعه که بر استفاده از نانوذرات آهن برای حذف آلایندهها تمرکز داشت، تلاش کردند با ترکیب چند روش مختلف، محدودیتهای شیوههای مرسوم را برطرف کنند و به استانداردهای زیستمحیطی نزدیکتر شوند.
در پژوهش فوق، نمونههای آب خاکستری ابتدا در شرایط مشخصی تحت فرآیند جذب سطحی با نانوذرات اکسید آهن (Fe₃O₄) قرار گرفتند. جذب سطحی به این معناست که آلایندهها به سطح ذرات بسیار ریز میچسبند و از آب جدا میشوند. شرایط بهینه شامل اسیدیته یا pH برابر با ۵، زمان تماس ۴۰ دقیقه و غلظت مشخصی از نانوذرات بود. پس از این مرحله، برای حذف آلایندههای مقاومتر، فرآیند اکسیداسیون پیشرفته با استفاده از ترکیب اشعه فرابنفش و پراکسید هیدروژن (UV/H₂O₂) اجرا شد. در این روش، با تولید رادیکالهای فعال، ترکیبات آلی پیچیده شکسته و تجزیه میشوند.
نتایج نشان دادند که استفاده از جذب سطحی به تنهایی توانست ۵۷ درصد از شاخص COD را کاهش دهد. COD معیاری برای سنجش میزان مواد آلی موجود در آب است. همچنین ۶۰ درصد از فسفر کل نیز حذف شد.
این اعداد نشان میدهند که هرچند نانوذرات آهن در کاهش برخی آلایندهها مؤثرند، اما به تنهایی برای رسیدن به استانداردهای مطلوب کافی نیستند. بررسیها همچنین نشان داد که بهترین عملکرد حذف COD در محدوده pH بین ۴ تا ۵ رخ داده است.
با اضافه شدن مرحله اکسیداسیون شیمیایی، راندمان حذف COD به بیش از ۹۰ درصد و در شرایط بهینه به حدود ۹۳ درصد رسید. این یافتهها نشان میدهند که ترکیب دو روش میتواند نقاط ضعف هر کدام را جبران کند و کارایی کلی فرآیند را افزایش دهد.