نیترات در آب آشامیدنی و روش های حذف آن
:: نیترات اغلب در آبهای آشامیدنی وجود داشته و دلیل آن فعالیت های بشری مانند استفاده بیش از حد از کودهای شیمیایی مانند نیترات پتاسیم و نیترات آمونیوم ، کامل نبودن سیستم سپتیک و دفع نامناسب زباله های صنعتی ، انسانی و حیوانی است. این موارد منبع اصلی تولید نیتروژن بوده که در خاک به نیترات تبدیل می‌شوند و از آنجا که نیترات در آب به صورت محلول است از طریق باران وارد آب های زیر زمینی و در نهایت آبهای آشامیدنی می‌شود.
عوارض ناشی از نیترات بر روی بدن انسان
:: نیترات موجود در آب تبخیر نشده و به صورت پایدار در آب باقی می‌ماند. نیترات به طور معمول برای سلامتی خطرناک نبوده اما مصرف مداوم و بیش از اندازه آن می‌تواند اثرات زیادی بر سلامتی انسان به خصوص نوزادان داشته باشد. نیترات با هموگلوبین خون ترکیب شده و سبب اختلال در حمل اکسیژن توسط آن شده و توسط دستگاه گوارش به NO2 تبدیل می‌شود و نوزاد از کمبود اکسیژن رنج برده و سبب نارسایی در نوزادان می‌شود.
:: سایر عوارض استفاده از نیترات در مدت زمان طولانی شامل کاهش اسیدیته معده ، کمبود آنزیم ، کاهش هموگلوبین های طبیعی خون ، افسردگی ، تاثیر بر سیستم عصبی و زمانیکه غلظت آن بالای 70% باشد سبب مرگ خواهد شد.
میزان مجاز نیترات در آب آشامیدنی
:: به گفته سازمان بهداشت جهانی اکثر افراد بالغ روزانه بین 20 تا 70 میلی گرم نیترات را به همراه مواد غذایی مثل کاهو ، کرفس ، اسفناج و .... مصرف می‌کنند. این نشان می‌دهد که علاوه بر آب آشامیدنی مواد غذایی نیز حاوی نیترات می‌باشد.آنالیز آب در ایالات متحده و کانادا نشان داده است که مقدار نیترات در این آب‌ها 10 میلی گرم در لیتر است. اما طبق بهداشت جهانی (WHO) مقدار استاندارد نیترات در آبهای آشامیدنی حداکثر باید ppm50 باشد.
روش های حذف نیترات از آب آشامیدنی
:: از آنجا که یون نیترات بسیار پایدار است حذف آن به صورت روش های تصفیه ای معمولی مانند انعقاد ، جذب و .... انجام نمی‌شود. فرآیندهای تخصصی مانند استفاده از کاتالیزور در دما و فشار بالا و نیز استفاده از مواد شیمیایی جهت تصفیه آب آشامیدنی ممکن است استفاده شود. سایر روش ها برای حذف نیترات از آب شامل موارد زیر است :
- روش تبادل یونی با استفاده از رزین‌های قوی
- حذف بیولوژیکی نیترات با استفاده از متانول یا اتانول.
- اسمز معکوس.
- الکترودیالیز و یا الکترودیالیز معکوس.
تبادل یون
:: رزین‌های آنیونی قوی سبب تغییر آرایش آب و نمک زدایی و همچنین حذف نیترات از آب می‌شوند. سولفات نیز به طور انتخابی جهت حذف نیترات می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. استفاده از سولفات سبب تغییر در PH شده و از طرفی از نمک طعام نیز جهت احیاء رزین های تبادل یون استفاده می‌شود.
:: نکته : از فرآیند تبادل یون برای حذف نیترات از آبهای زیر زمینی استفاده می‌شود و در آبهای سطحی که در آنها مواد آلی و مواد معلق وجود دارند ، نیترات ها با رزین های تبادل یونی از بین نمی-روند.
مزایای روش تبادل یون
:: این روش دارای مزایای زیر است :
- عملیات ساده .
- این فرآیند مستقل از دما می‌باشد.
-
در برابر تغییر غلظت نیترات کاملا منفعل است.
حذف بیولوژیکی نیترات
:: تصفیه بیولوژیکی نیترات شامل تبدیل نیترات به نیتروژن توسط باکتری‌های موجود در بیوراکتورها است. باکتری‌های موجود در این راکتورها نیترات موجود در آب را به نیتروژن موجود در هوا تبدیل می-کند. در برخی از موارد از اتانول و متانول در این بیوراکتورها استفاده می‌شود.
:: نکته: استفاده از این بیوراکتورها برای حذف نیترات از آبهای آشامیدنی کاربرد ندارد و بیشتر برای نیترات زدایی از فاضلاب مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اسمز معکوس
:: اسمز معكوس می تواند املاح آب را 90 تا 98 درصد كاهش دهد. حذف باكتری ها و ویروس ها و دیگر میكروبها با اسمز معكوس تقریبا صد‌در‌صد است، اما بعلت عدم آب‌بندی كامل سیستم اسمزمعكوس مقدار كمی از این ناخالصی ها ممكن است از غشاء عبور كرده و در آب تصفیه شده دیده می‌شوند. در مقایسه دو روش اسمز معکوس و تبادل یون ، تبادل یون کم‌هزینه‌تر و مقرون به صرفه تر می‌باشد.
الکترودیالیز معکوس
:: فرآیند الکترودیالیز (EDR) ، یک نوع هدایت الکتریکی است که با استفاده از ولتاژ و از طریق غشاهای نیمه تراوا یون‌ها را عبور داده و سبب کاهش سختی آب و حذف نیترات می‌شود. این فرآیند به طور متناوب تکرار شده و انتقال در یک میدان با ولتاژ مستقیم (DC) انجام می‌شود.این فرآیند شامل عبور آند از بین غشای کاتدی و عبور کاتد از بین غشای آندی است. بدین صورت سختی آب کاهش پیدا کرده و آب در سمتی که غلظت کمتری دارد جمع آوری می‌شود. استفاده از روش الکترودیالیز در حذف نیترات از آب نیز انجام شده و اگرچه این روش در مقایسه با سایر روش‌ها کمی پیچیده تر بوده اما از نظر اقتصادی نسبت به روش اسمز معکوس مقرون به صرفه تر است.
روش تبادل یونی بهترین و موثرترین روش جهت نیترات زدایی از آب آشامیدنی
:: سازمان حفاظت محیط زیست و بهداشت جهانی استفاده از رزین های تبادل یون را به عنوان بهترین روش برای از بین بردن نیترات در آبهای قابل شرب معرفی کرده اند. استفاده از رزین های تبادل یونی موثرترین ، بهترین و مطمئن‌ترین روش جهت حذف نیترات از آبهای آشامیدنی است. این فناوری شامل حذف نیترات و جایگزینی آن توسط آنیون های دیگر است.
:: برای حذف نیترات از آبهای آشامیدنی از ذرات متخلخل درشت با پایه رزینی استفاده می شود. میل ترکیبی این ماده با نیترات بیشتر از سولفات بوده و رزین‌های آنیونی به کار رفته در آنها نیترات را از آب حذف کرده و مقدار آن را به حد استاندارد و مجاز خود می‌رساند. ترکیب مناسب ، خواص فیزیکی و شیمایی و خواص سینتیکی آن ، به عنوان یک ماده ایده آل در مقایسه با سولفات مورد استفاده قرار می-گیرد. این روش مستقل از دما بوده و به صورت اتوماتیک با تغییر غلظت نیترات در آب عمل می‌کند.