وجود نیترات در آب آشامیدنی بیشتر از 10 ppm مطابق استانداردهای بهداشتی، مجاز نمی‌باشد.

از آنجائی که در مقایسه با بخش کثیری از آلاینده‌های موجود در آب، نیترات دارای طعم و بوی خاصی نیست. تصفیه آن از آب آشامیدنی می‌بایست با دقت و توجه بالایی صورت گرفته و تحت کنترل قرار گیرد.

حتی در مقادیر پایین غیرمجاز نیترات که خطر جدی متوجه بزرگسالان نمی‌کند، احتمال بروز بیماری سندروم Blue Baby برای اطفال وجود دارد. این بیماری، توانایی خون را برای نگهداری و حمل اکسیژن به نقاط مختلف بدن را کاهش می‌دهد.

یکی از روشهای متداول و پذیرفته شده برای حدف نیترات از آب، استفاده از رزین‌های تعویض یونی است. به صورت کلی، دو نوع رزین برای تصفیه آب حاوی نیترات مورد استفاده قرار می گیرد:

رزین‌های آنیونی استاندارد و رزین‌های مخصوص حذف نیترات (Nitrate-Selective).
تفاوت عمده این دو نوع رزین، به میزان تمایل جذب یونهای سولفات و آرسنات موجود در آب با این رزین‌ها بر می‌گردد.

تمایل جذب یونهای محلول در آب به رزین‌های استاندارد آنیونی قوی نوع 1 و نوع 2، معمولاً به ترتیب زیر است: (از چپ به راست: بیشترین به کمترین)

Ions Affinity for Standard Resins

اما در رزین‌های مخصوص حذف نیترات، تمایل یون نیترات برای جذب به رزین، بیشتر از یونهای سولفات و آرسنات بوده و ترتیب تمایل جذب یونها به این نوع رزین، به ترتیب زیر خواهد بود:

Ions Affinity for Nitrate Selective Resins

انواع مختلفی از رزین‌های مخصوص حذف نیترات، ساخته شده‌اند. اما دو نوع متداول آن برای استفاده در تصفیه آب آشامیدنی عبارتند از:
Tributylamine (TBA) و Triethylamine (TEA).

برای پیش تصفیه سیستمهای رزینی برای حذف نیترات، تنها به تصفیه ذرات و حذف کلر (در صورت وجود آن در آب) نیاز است. این دو نوع پیش تصفیه باعث خواهد شد تا رزین در برابر آسیب اکسید شدن و یا ایجاد رسوب فیزیکی، محافظت شود.  

سختی گیری آب پیش از ورود به بستر رزین، الزامی نیست مگر اینکه PH آب بالا باشد و یا سختی آب بیش از اندازه باشد (4 Grain یا بالاتر). در این صورت، با توجه به وجود یونهای کربنات و هیدروکسید در بستر رزین، احتمال تشکیل رسوب کلسیم و منیزیم در رزین‌ها افزایش پیدا خواهد کرد. اگر چنین اتفاقی افتاد، لازم است تا رزین با مقدار کمی اسید ملایم، شستشو داده شود.

فرآیند تعویض یون برای حذف نیترات در تصفیه آب، یک روش ساده و در عین حال، اثر بخش است. کار کردن با این روش، مشابه کارکردن با یک دستگاه سختی گیر است. این روش، براحتی تا بالای 90 درصد می‌تواند نیترات را از آب حذف کند. برای احیای رزین‌های آنیونی، از نمک عادی (NaCl) و یا کلرید پتاسیم (KCl) استفاده می‌شود. به عنوان یک قاعده تجربی، در نظر داشته باشید که 1.27 گرم کلرید پتاسیم، معادل 1 گرم  نمک طعام NaCl در احیای رزین، عمل می‌کند. یون کلر این نمکها در رزین مورد استفاده قرار گرفته و یونهای سدیم و یا کلسیم تأثیری روی رزین نخواهد داشت.

برای احیای رزین‌های آنیونی که در حذف نیترات مورد استفاده قرار می‌گیرند، 10 تا 15 پوند (هر پوند معادل 454 گرم است) نمک به ازاء هر فوت مکعب مورد استفاده قرار می‌شود. این توصیه برای محلول نمک با غلظت 4 تا 8 درصد صدق می‌کند. میزان جریان پیوسته در این حالت بین 2 تا 4 گالن بر دقیقه بر فوت مکعب می‌بایست تنظیم شود که در حالت peak خود حداکثر به 10  گالن بر دقیقه بر فوت مکعب ‏می‌تواند برسد. این مقادیر، تقریباً نزدیک به مقادیری هستند که برای استفاده در سختی گیرهای رزینی معمولی نیز توصیه می‌شوند. عمق رزین برای حذف نیترات، حداقل 30 اینچ توصیه می‌شود.

از بسیاری از جنبه‌ها، کارکردن با دستگاه‌های رزینی برای حذف نیترات با دستگاه‌های سختی گیر، شبیه هم هستند. اما برخی تفاوتها در ویژگی‌های مربوط به احیا، نشتی و همینطور شستشوی معکوس (Backwash) رزین‌ها وجود دارد:

- رزین‌های آنیونی نسبت به رزین‌های سختی گیر دانسیته کمتری دارند و دبی مورد نیاز آنها برای شستشوی معکوس، تقریباً یک سوم رزین‌های سختی گیر است.

- اگر غلظت آب نمک احیا، بیشتر از 10 درصد باشد، رزین‌های آنیونی روی محلول آب نمک، معلق می‌شوند. لذا و با توجه به این خاصیت رزین‌های آنیونی، باید غلظت محلول نمک احیا بین 4 درصد تا 8 درصد تنظیم شود.

- میزان ماده احیا کننده باید به میزانی باشد که میزان نشتی نیترات پس از احیا، در حد پایین قابل قبول باشد.

میزان یون محلول در آب آشامیدنی که توسط یک رزین جذب می‌شود، بستگی به تمایل یون برای جذب به رزین و همینطور، غلظت نسبی آن یون در آب دارد.

همانطور که در ابتدای مقاله اشاره شد، تمایل جذب یون سولفات توسط رزین‌های آنیونی قوی نوع 1 و نوع 2، بیشتر از نیترات است. بنا بر این، در این رزین‌ها، پس از مدتی استفاده، شاهد خواهیم بود تا رزین بجای یونهای نیترات، یونهای سولفات را جذب می‌کند. در واقع، یون نیترات در رقابت با یون سولفات برای جذب به رزین، بازنده می‌شود. در این حالت، میزان غلظت یونهای نیترات در آب خروجی رزین به مجموع غلظت یونهای سولفات و نیترات در آب ورودی به رزین، نزدیک می‌شود. به این پدیده، Nitrate Dumping گفته می‌شود.

به عنوان مثال،  فرض کنید آب ورودی یک رزین آنیونی استاندارد، دارای 80 ppm یون نیترات و 85 ppm یون سولفات باشد. با توجه به پدیده ای که در بالا به آن اشاره شد، بعد از مدت زمانی که از عمر رزین بگذرد، میزان یون نیترات در آب ورودی رزین شروع به افزایش می‌کند تا حدی که میزان آن در آب خروجی به نزدیکی 165 ppm (مجموع غلظت یونهای سولفات و نیترات اولیه در آب ورودی) می‌رسد. یکی دیگر از مزایای استفاده از رزینهای مخصوص حذف نیترات (Nitrate Selective)  بجای رزینهای آنیونی استاندارد این است که رزینهای Nitrate Selective، از بوجود آمدن پدیده فوق (Nitrate Dumping) جلوگیری می‌کنند.

اگر بخواهیم بصورت ساده بیان کنیم، تمایل جذب نیترات به رزینهای Nitrate-Selective، دهها برابر بیشتر از تمایل یون سولفات برای جذب به این نوع رزینها است. در واقع، برای جذب به رزینهای Nitrate-Selective، این یونهای سولفات هستند که در رقابت با یونهای نیترات، بازنده می‌شوند. در این نوع رزینها، بعد از گذشت مدت زمانی از عملکرد رزین، غلطت یون نیترات تا نزدیکی میزان آن در آب قبل از ورود به رزین بالا رفته و غلظت یون سولفات در آب خروجی شروع به افزایش به میزان حتی بالاتر از غلظت اولیه در آب ورودی می‌کند.

همانطور که اشاره شد، انواع مختلفی از رزین‌های مخصوص حذف نیترات وجود دارد که بسته به نوع استفاده، هر کدام از آنها دارای معایب و مزایای مخصوص به خود هستند. رزین‌های Triethylamine‎، به دلیل سایز ریزتر دانه‌های آن، دارای سطح تماس و ظرفیت بالاتری برای تعویض یون نسبت به رزینهای  Tributylamine‎ می‌باشند. اما در عوض، رزینهای Tributylamine، بواسطه نیاز به حجم کمتر ماده احیا کننده، هزینه عملیاتی شیمیایی کمتری در سیستمهای بزرگ دارند.

تمام رزینهای آنیونی که برای حذف نیترات در تصفیه آب مورد استفاده قرار می‌گیرند، می بایست به احیا و حالت کلرایدی خود برگردند. در واقع، در فرآیند احیا، یون کلر جایگزین یونهای منفی جذب شده به رزین در زمان تصفیه می‌شود. یونهای جذب شده به رزین در زمان تصفیه آب، تنها محدود به یون نیترات نبوده و یونهای دیگر از جمله سولفات و یونهای قلیایی نیز در این زمره هستند. با حذف یونهای قلیایی توسط رزین، عموماً مشاهد خواهیم کرد که PH آب خروجی رزین در ابتدای راه اندازی سیستم به زیر 5 هم می‌رسد.

معمولاً بعد از احیای رزین (چه از نوع آنیونی استاندارد و چه از نوع Nitrate-Selective)، مقداری یون نیترات روی رزین باقی می‌ماند که در سیکل بعدی کارکرد رزین، مجدداً به عنوان نشتی نیترات وارد آب تصفیه شده می‌شود. این میزان تقریباً برای هر دو نوع رزین که مشابه هم احیا شده باشند، یکسان خواهد بود.

نوشته: مهندس محمدرضا برابی WWW.WATERTECHONLINE.COM تاریخ: 95.02.13

کلمات کلیدی :

با ما در تماس باشید

  • آدرس:بلوار آزادی، چهارراه توحید، ساختمان سینا، طبقه پنجم، واحد یک
  • ایمیل: minoowaterco@gmail.com
  • تلفن: 09352288202 - 02166519805

درباره ما

واردات - صادرات - طراحی - ساخت و تولید - فروش - سرویس - پشتیبانی - تأمین قطعات - پخش عمده و خرده انواع فیلترهای مصرفی دستگاههای تصفیه آب - پخش انواع فیلتر یخچالهای سایدبای‌ساید - خدمات پس از فرش کلیه سیستمهای تصفیه آب خانگی - صنعتی - نیمه صنعتی