راهکاری برای تصفیه فاضلاب‌های صنعتی؛ حذف پیکریک اسید و فلزات سنگین از محلول‌­های آبی

دکتر حسن طاهرمنصوری دانشیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد آیت الله آملی در گفت‌وگو با خبرنگار خبرگزاری آنا اظهار کرد: «تصفیه موثر انواع فاضلاب ها بویژه فاضلاب های صنعتی به منظور حفظ محیط زیست از اهمیت زیادی برخوردار است.»

طاهرمنصوری با بیان اینکه امروزه به دلیل گسترش روزافزون صنایع شیمیایی بویژه بر پایه مواد نفتی، پالایش نفت خام و تولید فرآورده های مربوط و نیاز گسترده به آب در فرایند تولید، انواع پساب های خطرناک حاوی ترکیباتی نظیر رنگ ها، ترکیبات فنولی و غیره به طبیعت وارد می شوند گفت: «بین ترکیبات شیمیایی موجود در پساب های صنعتی، فنول و مشتقات آن یکی از ترکیبات فراگیر است که علاوه بر طریق مصنوعی از طریق طبیعی نیز وارد آب شده و به دلیل ساختمان فیزیکی اش در اکثر ترکیبات شیمیایی و حتی در فاضلاب های شهری نیز وجود دارد و به دلیل پایداری نسبی در محیط و قابلیت انحلال در آب دارای مشکلات بهداشتی قابل توجه است.»

به گفته این استاد دانشگاه حضور نیتروفنول ها در جریان فاضلاب، مشکلی زیست محیطی است و نیتروفنول ها عمدتا در فاضلاب های صنایع استخراجی، صنایع نساجی، صنایع نظامی و در سموم گیاهی دیده می شوند. سال های اخیر اثرات فاضلاب های خروجی صنایع بر اکوسیستم به طور گسترده ای مورد توجه قرار گرفته است و محدودیتی در روند توسعه صنایع به دنبال داشته است، زیرا اکثر فاضلاب ها حاوی یک دامنه وسیعی از آلاینده هاست که توسط روش های متداول قابل شناسایی و جداسازی نیستند.

طاهرمنصوری با بیان اینکه ترکیبات فنولی در بسیاری از صنایع به عنوان ماده اولیه کاربرد دارند خاطرنشان کرد: «برخی از موادی که از این ماده تولید می شوند عبارتند از: نایلون، شوینده ها، افزودنی‌های بنزین، آسپرین، پلی اورتان، رنگ ها، علف کش ها، نرم کننده ها، ضداکسنده ها، روغن‌های روان کننده و قارچ کش ها. ترکیبات فنولی در صنایع فولاد، صنایع تولید منسوجات مصنوعی، صنایع رنگ خودروسازی، کودسازی، ساخت آفت کش ها، صنایع دارویی، آرایشی، پتروشیمی و غیره کاربرد دارد.»

وی با بیان اینکه این ترکیبات به عنوان آلاینده های مهم در پساب صنایع مطرح شده یافت می شوند تصریح کرد: « استفاده گسترده از این ماده در بسیاری از صنایع و عدم تصفیه مناسب فاضلاب ناشـی از آنهـا، سبب آلوده سـازی منـابع زیسـت محیطـی از جملـه منـابع زیرزمینی و سطحی می شود.»

این محقق و پژوهشگر شیمی ادامه داد: «بیماری های حـاد و مزمن با طیف وسیعی از علائـم ماننـد سـردرد، اسـتفراغ، آسیب بافتها، آسیب کبـد و کلیـه و پـانکراس، از بـین رفــتن پــروتئین، وقفــه در سیســتم اعصــاب مرکــزی و غش کردن بخشی از اثرات منفی ترکیبات فنولی بر سلامت انسان هـا است. بر این اساس، محققان حـد مجـاز فنـول موجـود در آب آشامیدنی را یک هزارم میلی گرم بر لیتر برآورد کـرده انـد.»

به گفته طاهرمنصوری غلظت های خیلی بالا از فنول در صورتی که استنشاق یا جذب پوست شود، می تواند باعث مرگ شود. پیکریک اسید درمیان ترکیبات فنولی کاربردهای قابل توجهی در صنایع نظامی، مواد منفجره، و رنگسازی دارد که در نتیجه استفاده از آن می تواند وارد آب و فاضلاب شود. این مساله باعث دامنه وسیعی از خطرات مربوط به سلامتی جانداران می شود. از آنجایی که پیکریک اسید حتی در غلظت های پایین سمی است. بنابراین، حذف پیکریک اسید از محلول های آبی ضروری است.

این استاد دانشگاه در پاسخ به سوال آنا درباره اینکه نتایج تحقیقاتش در چند پروژه مرتبط در این زمینه چه بوده است، اظهار کرد : «ما توانستیم پیکریک اسید را از آب خارج کنیم. در این تحقیقات از نانوکامپوزیت های گرافن اکسید/کیتوسان و نانولوله کربنی/کیتوسان به عنوان جاذب مؤثر برای حذف پیکریک اسید از محلول­های آبی استفاده شد.»

وی ادامه داد : «این جاذب ها پس از سنتز، شناسایی و سپس برای خروج و حذف پیکریک اسید مورد استفاده قرار گرفتند. علاوه بر این اثر امواج فرا صوت در جذب پیکریک اسید توسط نانولوله های کربنی بررسی شد.»

به گفته طاهرمنصوری نتایج این تحقیقات در سه مجله ISI با عنوان های زیر به چاپ رسید .

Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 160 (2017) 671–681

International Journal of Biological Macromolecules, 109 (2018) 598–610

Carbon Letters, 22 (2017) 14-24.

طاهرمنصوری در بیان موضوع یکی دیگر از تحقیقاتش اظهار کرد: « آلودگی آب به فلزات سنگین یکی از مشکلات عمده زیست محیطی جامعه کنونی است. همان طور که فلزات سنگین مانند آلاینده ­های آلی از نظر بیولوژیکی تجزیه نمی­شوند و می­توانند در بافت­ های زنده تجمع یابند، حضور آن­ها در آب­های آشامیدنی و پساب­ های صنعتی یکی از مشکلات بهداشت عمومی به دلیل ورود آن­ها به زنجیره غذایی است.»

وی با اشاره به اینکه بسیاری از آب­های طبیعی آلوده شده با یون­های فلزی، از طریق کارخانه­ های صنعتی، فعالیت­های معدنی، تولید مواد شیمیایی انتشار می­ یابد اظهار کرد: «وجود فلزات سنگین از قبیل کادمیوم، آرسنیک و جیوه در محیط­های آبی، حتی در مقادیر کم، ممکن است در سیستم­ های مختلف بدن انسان باعث سمیت و سرطان شود که یک نگرانی بزرگ است.»

دانشیار گروه شیمی واحد آیت الله آملی با بیان اینکه سرب و کادمیوم سمی­ ترین فلزات سنگین تلقی می­ شوند تصریح کرد: «مسمومیت آنها در انسان باعث آسیب شدید کلیه­ ها، سیستم عصبی، استخوان­ ها و مغز می­ شود. همچنین کادمیوم که کاربرد گسترده‌ای در صنعت دارد ، در مقادیر کم، سمی است که از طریق پساب های فرایندهای صنعتی به محیط زیست وارد می­ شود.»

وی ادامه داد: «پساب حاصل از صنایع مختلف نظیر صنایع آبکاری فلزات، باتری­ های کادمیو، نیکل، کودهای فسفاته، استخراج معادن، رنگ ها، تثبیت کننده­ ها و صنایع آلیاژی از منابع عمده مولد کادمیوم در محیط زیست به شمار می­ روند.»

به گفته طاهرمنصوری، کادمیوم از آلاینده­ های مهم محیطی است که در همه اکوسیستم ها اعم از آب، هوا، غذا و گیاهان یافت می شود. کادمیوم در بدن انسان نیز تجمع یافته، باعث انهدام اریتروسیت ­ها با گلبول ­های قرمز، حالت تهوع، ازدیاد ترشح بزاق، انقباضات ماهیچه ­ای، تخریب کلیه، مشکلات ریوی مزمن و بدشکلی اسکلتی می شود. از تماس مستقیم با این فلز، اختلال در عملکرد کلیه و استخوان، سرطان کبد و خون هم گزارش شده است. در میان فلزات واسطه، آرسنیک به مقدار زیادی از طریق آب آشامیدنی در بدن جذب می شود.

وی با بیان اینکه یکی از روش های جذب، ورود به جریان خون است که نقش هادی مواد به اندام های مختلف بدن را دارد اظهار کرد: «مقادیر بالای آرسنیک در ناخن ها و مو ) بیش از حد ( یافت شده است.»

این محقق کشورمان با بیان اینکه آژانس بین المللی تحقیقات سرطان، آرسنیک را یکی از عوامل سرطان زایی انسان طبقه بندی کرده است تصریح کرد: «نوشیدن آب هایی که شامل شکل غیرآلی آرسنیک در مدت دراز ) در سال های متوالی ( هستند، نشان می دهد خطر ابتلا به سرطان پوست، تومورهای مثانه، جگر، کبد و ریه افزایش می دهد. وجود سطح بالای آرسنیک در مدت طولانی در آب های آشامیدنی سبب ضخامت و رنگ پریدگی پوست و تهوع اسهال، کاهش تولید سلول های خون، اختلال در ضربان قلب، زیان به رگ های خونی و بی حسی در دست ها و پاها می شود.»

به گفته طاهرمنصوری، جیوه به دلیل خواص فیزیکی خاص خود مصارف گوناگونی دارد جیوه با فلزات سنگین مانند طلا، نقره، روی و سرب تولید ملغمه می کند که خود باعث ایجاد و مصارف گوناگون و متنوع برای این عنصر می شود. برای مثال وجود درصد زیادی از جیوه در اتمسفر یک منطقه می تواند حتی نشانگر وجود جیوه همراه سنگ معدنی مانند نقره، روی و سرب باشد. افرادی که در معرض غلظت بالایی از بخار جیوه قرار می گیرند تحت تأثیر شدید ناراحتی ریوی قرار خواهند گرفت و از عوارض استنشاق جیوه می توان تحریک اعصاب، هزیان گویی و جملات جنون آمیز را نام برد.

وی با بیان اینکه طبق گزارش وزارت بهداشت ایالت متحده، شواهد کافی برای سرطان زایی هر سه فلز و ترکیب­های آن در انسان وجود دارد تصریح کرد: «سازمان جهانی بهداشت (WHO) غلظت قابل قبول کادمیوم، جیوه و آرسنیک در آب آشامیدنی را 3 هزارم، یک هزارم و یک صدم میلی­گرم بر لیتر تعیین کرده است. بنابراین، تجهیزات دقیق­تر برای حذف فلزات سنگین، قبل از انتشار به محیط زیست مورد نیاز است.»

طاهرمنصوری با بیان اینکه فرآیندهای مختلفی برای حذف فلزات سنگین مورد استفاده قرار گرفته که می­ توان به فیلتراسیون، تبادل یون، جذب و فرآیندهای غشایی اشاره کرد، اذعان کرد: «در این میان جذب یکی از فرآیندهای قابل توجه برای حذف فلزات سنگین از محلول می­باشد زیرا جاذب ­ها می­توانند در فرآیند دفع بسیار مؤثر و مقرون به صرفه نسبت به سایر فناوری­ ها باشند.»

این پژوهشگر حوزه شیمی در تشریح تحقیقاتش توضیح داد: «در چندین تحقیق شبیه سازی شده که از نانولوله های کربنی و گرافن اکساید عامل دار شده با 3- آمینوپیرازول استفاده شد ما توانستیم این فلزات را بطور قابل توجهی از آب خارج و حذف کنیم. در این تحقیقات ابتدا نانوساختارهای کربنی با 3-آمینوپیرازول عامل دار شدند. سپس بعد از شناسایی برای جذب جیوه، آرسنیک و کادمیوم مورد استفاده قرار گرفتند.»

به گفته طاهرمنصوری نتایج این تحقیقات در سه مجله معتبر بین المللی (ISI) با عنوان های زیر به چاپ رسیده است.

Journal of Environmental Chemical Engineering, 5 (2017) 3405-3417.

Research on Chemical Intermediates, 44(2018) 69-92.

New Journal of Chemistry, 41(2017) 8905-8919.

این محقق کشورمان اظهار کرد: «علاوه بر این تحقیقات، پژوهشی در زمینه خواص الکتروشیمیایی گرافن اکساید عامل دار شده با 4و′4- متیلن دی آنیلین انجام دادیم که در آینده نتایج آن می تواند در ذخیره و تبدیل انرژی بکار رود. حاصل این کار در مجله ISI با عنوان Materials Letters, 211 (2018) 323-327. به چاپ رسید.»

وی افزود: «در زمینه تحقیقات تئوری نیز ما فرآیند انتقالات پروتون را در ترکیب 2و5-دی آمینو-1و4-بنزوکینون بررسی کردیم. فرآیندهای انتقال پروتون فرآیندهای بنیادی در سیستم های زیستی، شیمیایی و فیزیکی هستند. در این پروژه، بدلیل خواص دارویی و فیزیکوشیمیایی ترکیب ذکر شده ما فرآیند انتقالات پروتون را در این ترکیب مورد بررسی قرار دادیم و نتایج آن در مجله ISI با عنوان Comptes Rendus Chimie, 20 (2017) 942-951 به چاپ رسید.»