نيترات به عنوان يکي از شاخصهاي شيميايي آلودگي آب، مطرح است که با استفاده از روشهاي فيزيکي-شيميايي و بيولوژيکي مي توان آنرا حذف نمود. در اين تحقيق عملکرد دو سيستم تبادل يوني و اسمز معکوس در حذف نيترات بررسي می‌شود.

دستگاه اسمز معکوس مورد استفاده، از يک غشاء نيمه تراواي TFCبه ظرفيت ٣٠٠ليتر در روز، به همراه مخزن تحت فشار و مجهز به فيلترهاي ١و ٥ميکروني تشکيل شده بود. نيترات، با غلظتهاي ١٠٠ ،٥٠، ٢٥و ٢٠٠ميليگرم بر ليتر، در TDSثابت وارد دستگاه شد.جنس ستون تبادل يوني، از پلكسي گلاس شفاف و حجم بستر ستون حاوي رزين BV/hr ١٥بود. در اين مرحله، نيترات با غلظت‌هاي ١٠٠، ٥٠، ٢٥ميلي گرم بر ليتر در TDSمتغير ) (٤٠٠,٧٠٠,١٠٠٠ميليگرم بر ليتر به ستون وارد شد.
 

نتايج بررسيهاي انجام شده که به مدت هشت ماه به طول انجاميد به قرار زير است:

- افزايش غلظت نيترات ورودي سبب پايين آمدن راندمان سيستمهاي مورد مطالعه مي شود. به طوريکه، راندمان حذف، از ٩٣/٥در صد به ٨٢/٥در صد در سيستم اسمز معکوس واز ٩٩/٧در صد به ٩٥در صد در سيستم تبادل يوني، کاهش مي‌يابد.

- افزايش TDSبر کارايي سيستمها اثر منفي دارد، به طوري که راندمان حذف نيترات از ٩٩/٨به ٨٣در صددر غلظت مشخص ورودي ٢٥ميلي گرم بر ليتر در سيستم تبادل يوني کاهش مي يابد.

- افزايش غلظت ساير آنيون ها از جمله سولفات در محلول ورودي .سبب کاهش راندمان سيستم تبادل يوني در حذف نيترات مي شود.

- نوع ماده احياکننده بر عملکرد سيستم تبادل يوني تاثيرگذار است و بهترين راندمان در TDS = ۴۰۰ميليگرم بر ليتر به ميزان ،٩٩/٨مربوط به احياء کننده هيدروکسيدسديم است.

- بالاترين راندمان حذف در هر دو سيستم مربوط به غلظت ٢٥ميليگرم بر ليتر و TDS = ۴۰۰ميليگرم بر ليتر است، که در سيستم تبادل يوني، به مقدار ،٩٩/٨و در سيستم اسمز معکوس، به مقدار ٩٣/٥در صد است.

نيترات، به عنوان يکي از شاخصهاي شيميايي آلودگي آب مطرح است که با استفاده از روشهاي فيزيکي-شيميايي و بيولوژيي مي توان آنرا حذف نمود. در اين تحقيق، عملکرد دو سيستم تبادل يوني و اسمز معکوس در حذف نيترات بررسي شد. دستگاه اسمز معکوس مورد
استفاده، از يک غشاء نيمه تراواي TFCبه ظرفيت٣٠٠ ليتر در روز، به همراه مخزن تحت فشار و مجهز به فيلترهاي ١و ٥ميکروني تشکيل شده بود. نيترات، با غلظت‌هاي ١٠٠ ،٥٠، ٢٥و ٢٠٠ميليگرم بر ليتر در TDS ثابت وارد دستگاه شد.
جنس ستون تبادل يوني، از پلكسي گلاس شفاف و حجم بستر ستون، حاوي رزين BV/hr ١٥بود. در اين مرحله، نيترات، با غلظتهاي ١٠٠، ٥٠، ٢٥ميليگرم بر ليتر در TDSمتغير ) (٤٠٠,٧٠٠,١٠٠٠ميليگرم بر ليتر به ستون وارد شد.

نيتروژن، يکي از مهمترين عناصر موجود در طبيعت بوده و چرخه نيتروژن يکي از مهمترين چرخه هاي بيولوژيکي است. نيترات، بالا ترين عدد اکسيداسيون نيتروژن را هوا دارد و از اکسيداسيون مواد آلي حياتي توسط باکتري تشکيل مي شود، در پسابهاي تازه، نيتروژن بيشتر به
صورت نيتروژن آلي است ولي، با گذشت زمان، به نيترات تبديل مي شود. نيترات پس از جذب و نفوذ در طبقه هاي خاک، وارد آب زيرزميني مي شود. آلودگي آبهاي زير زميني به نيترات نشانگر آن است که، آب از مدتها پيش آلوده شده است.
 

مخاطرات بهداشتي ناشي از غلظتهاي زياد نيترات در آب آشاميدني شامل موارد زير است :
1- بيماري متهموگلوبين در نوزادان زير شش ماه ها
2- تشکيل نيتروزآمين
3- احتمال بروز سقط جنين

در ايران، جهت حفظ کيفيت منابع آب، کوششهاي فراواني صورت گرفته است. ولي به دليل افزايش فعاليتهاي انساني ناشي از ازدياد جمعيت، به ويژه، فعاليتهاي کشاورزي و افزايش استفاده از کودهاي شيميايي، موفقيت چنداني در اين راه بدست نيامده است. به همين دليل، به کار گيري فرآيندهاي حذف نيترات از منابع آب آلوده به منظور بهره برداري مجدد از آنها امري گريز ناپذير است.
جهت حذف نيترات از آب آشاميدني از فرآيند هاي مختلف فيزيکي - شيميايي و بيولوژيکي استفاده مي شود. در اين فرآيندها، در واقع عمل جداسازي نيترات از آب آشاميدني انجام مي گيرد، ولي، در روشهاي بيولوژيکي،. نيترات توسط ميکرو ارگانيسمها به نيتروژن احياء مي شود. ازعملي ترين فرآيندهاي فيزيکي-شيميايي در حذف نيترات، مي توان به فرآيندهاي تبادل يوني و اسمز معکوس اشاره نمود. بازدهي بالا و کارکرد در غلظتهاي مختلف ورودي، با تغييرات کم در بازدهي، از جمله مزاياي اين دو روش محسوب مي شود.
 

روش تبادل يوني، از دير باز مورد توجه متخصصين در امر تصفيه آب بوده و در مقياس صنعتي، اين روش بسيار کاربردي تر عمل نموده است. در کشورهايي نظير آمريکا، به دليل تغييرات فصلي، غلظت نيترات در آبهاي سطحي و زير زميني، تنها فرآيندي که بدون کاهش
بازدهي و نياز به کنترل پيچيده کاربرد دارد, روش تبادل يوني است.
 

روش اسمز معکوس نيز در سالهاي اخير در تصفيه آب بسيار کاربرد يافته به طوريکه به عنوان تکنولوژي قرن ٢١شناخته شده است.
عليرغم نياز اين روش به نيروي متخصص و کنترل و نگهداري ويژه و همچنين مصرف بالاي برق که در مسائل اقتصادي در صنعت نقش به سزايي ايفا مي کند، به دليل راندمان بالاي حذف TDSو نيترات، کاربرد اين روش افزايش يافته است.
از تحقيقاتي که تاکنون در زمينه حذف نيترات به روشهاي اسمز معکوس و تبادل يوني در دنيا انجام شده مي توان به موارد زير اشار ه نمود:
حذف نيترات از آب آشاميدني، با استفاده از رزين تبادل يوني SBAتوسط آقاي پيمان شهبازي در سال ١٣٨٣در دانشگاه تهران انجام شد. در اين تحقيق از دو پايلوت با اندازه هاي متفاوت در حذف نيترات استفاده شد. دو پايلوت، از نظر مقدار رزين و نوع رژيم جريان، با هم متفاوت است. همچنين، در اين تحقيق، حذف نيترات با استفاده از رزين آنيوني در شرايط حضور ساير آنيونها نظير سولفات و کلريد با دبي متغير مورد بررسي قرار گرفت و مشخص شد که، اين سيستم قادر است، در حضور سولفات با غلظت ٨٠٠ميليگرم بر ليتر مقدار حذف نيترات و سولفات را تا حد مجاز کاهش دهد. حذف نيترات از آب آشاميدني، به دو روش تبادل يوني با استفاده از دو نوع رزين پروليت A-٤٠٠و A-٥٢٠ و دنيتريفيکاسيون، توسط آقاي سيد حسين هاشمي در سال ١٣٧٦در دانشگاه تهران انجام شد. نتايج تحقيق نشان داد که، نوع رزين در مقدار حذف نيترات و سولفات موثر است و با افزايش سولفات، کارايي رزينها کاهش مي يابد، ولي رزينهاي انتخابگر نيترات، نسبت به رزينهاي آنيوني معمولي در غلظتهاي بالا، سولفات نيترات را به ميزان بيشتري جذب مي نمايند.

نيترات زدايي از آب شهر مشهد، توسط آقاي ناصرگلعذار در سال ١٣٧٣انجام شد. اين پايلوت از سه قسمت تشکيل شده بود .
ستون فيلتر شني تحت فشار، ستون تبادل يوني، ستون جاذب حاوي کربن فعال، جهت سيستم تبادل يوني از دو نوع رزين لواتيت و دواليت استفاده شد و در بررسي مشخص شد که، رزين لواتيت، ازراندمان بالاتري برخوردار است.
مارکوارت در سال ،١٩٨٧از سيستم اسمز معکوس براي حذف نيترات از آب آشاميدني استفاده نمود. با استفاده از اين دستگاه او توانست سطح نيترات را از ٩٤ به ١٨ميليگرم بر ليتر برساند. راندمان حذف نيترات در اين روش در حدود ٨٠در صد است.

در تحقيقي که توسط شرکت کاليگان در سال ١٩٩٧ صورت گرفت، از دستگاه اسمز معکوس جهت نيترات زدايي آب شهر کانزاس استفاده شد. با استفاده از اين دستگاه، سطح نيترات به مقدار قابل توجهي کاهش يافت.کليفورد، در سال ،١٩٨٧جهت حذف نيترات از روشهاي تبادل يوني و اسمز معکوس استفاده نمود . آب mg/l ٤٣ ( وmg/l) N-No ٢٥-١٨ خام حاوي سولفات و mg/l ٥٣٠املاح محلول بود. با استفاده
از اين دو روش، سطح نيترات به ١٠mg/l N-No٣ کاهش يافت. )در اين روش حذف نيترات مقدم بر حذف سولفات است.

با استفاده از روش تبادل يوني پيوسته در سال ،١٩٩٣ در آمريکا حذف نيترات توسط شرکت گرمر بررسي شد. اين سيستم قادر بود که، سالانه يک ميليون گالن آب را نيترات زدايي نموده وسطح نيترات را از ١٣ppmبه ٥ppmکاهش دهد.

شرکت انگليان واتر نيز، با استفاده از تکنولوژي تبادل يوني، نيترات را حذف نمود. نيترات محلول در آب، با عبور از رزينهاي تبادلگر انتخابگر نيترات که، به صورت پکيج ساخته شده بود، حذف شد. در اين سيستم، غلظت نيترات به ميزان ٦٠در صد کاهش يافت.

برای مطالعه‌ی روش تحقیق فایل  متن مقاله را دانلود کنید.