وبلاگ

بعد از انسان، آب شاید یکی از اجزاء بی­نظیر جهان هستی باشد. آب از دو عنصر اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده است که این دو عنصر در شرایط معمولی به صورت گاز می­باشند.
انسان و سایر حیوانات و همچنین گیاهان بدون آب نمی­توانند به حیات خود ادامه دهند، صنایع بدون آب نمی­توانند به موجودیت خود ادامه دهند، درعین حال آب باعث مشکلات زیادی در صنایع می­ شود. آب ماده­ای حیاتی است که حدود 60 تا 70 درصد وزن انسان رشد یافته را تشکیل می­دهد و بعد از اکسیژن مهمترین ماده برای زیستن می­باشد. دو سوم سطح زمین را آب فرا گرفته و به طور کلی می­توان گفت که منابع موجود آب دو نوع است: 1- آبهای زیرزمینی 2- آبهای سطحی .ناخالصی­هایی که ممکن است در منابع آب موجود باشند به دو دسته جامدهای معلق و محلول تقسیم می­شوند [1].
یکی از مشکلات عمده زیست محیطی وجود ترکیبات آلی به ویژه ترکیبات رنگی در آب می­باشد. بنابراین لازم است که پساب­های صنعتی قبل از ورود به محیط زیست و منابع آب تصفیه شوند. طی سال­های اخیر تعداد مراکزی که پساب­های خود را به شبکه­ فاضلاب شهری تخلیه می­ کنند، افزایش یافته است. با توجه به اثرات سمی ناشی از حضور این فضولات حتی با غلظت کم و به منظور ارتقای شرایط زیست محیطی آب­های سطحی و رودخانه­ها، روش­های تصفیه­ی معمول باید بهبود یابند.
تصفیه­ی پساب­های صنعتی به روش­های سنتی دیگر جوابگوی حذف ناخالصی­ها نمی ­باشد. روش­های تصفیه­ی پساب از قبیل لخته­سازی، شناورسازی، اکسایش الکتروشیمیایی و یا توسط کربن فعال و مواد جاذب، اسمز معکوس، اوزون و پروسه­های اکسایش و کاهش تماماً تکنیک­هایی است که می­توان برای تصفیه­ی پساب­های فاضلاب­های صنعتی استفاده نمود.
استفاده از جاذب­ها روشی مناسب و ساده و مقرون­به­صرفه می­باشد. به همین دلیل پژوهشگران در سال­های اخیر مطالعات زیادی در استفاده از این روش برای حذف ترکیبات پیریدینی و ناخالصی­ها از پساب­های صنعتی انجام داده­اند. در این مطالعات از جاذب­های طبیعی نیز بهره گرفته شده­ است.
این فصل برخی از مطالعات و کارهای انجام شده توسط پژوهشگران به منظور حذف ناخالصی­ها از پساب­های صنعتی را مرور و مختصری از تحقیق صورت گرفته در هر مورد را ذکر می­ کند.
1-2- بنتونیت
 بنتونیت از ورقه­های آلومینا و سیلیکا با پیوند سست تشکیل شده که می ­تواند در محیط آبی به ذرات با ابعاد 003/0 میکرومتر ضخامت و 01/0 میکرومتر طول جدا شود. خاصیت جدا شدن آسان و بار الکتریکی منفی سبب انتشار وسیع آن در آب می­ شود. بنتونیت کاتیون­های قابل مبادله Na+، Ca+ یا Mg+ داشته و از هر کانی دیگر به جز زئولیت ظرفیت تبادل یونی بیشتری دارد. این خاصیت بر ویژگی­های تجاری آن تأثیر گذاشته و تقسیم بندی آن بر همین اساس صورت می­گیرد.
سدیم بنتونیت دارای قابیت تورم بسیار بالا و کلسیم بنتونیت دارای ظرفیت تورم پایین می­باشند. یک فرق اساسی دیگر بین این دو نوع کانی است که نوع سدیم­دار تا دمای 400 درجه سانتیگراد پایدار است. نوع کلسیم­دار با کربنات سدیم واکنش داده تا خاصیت تورم آن افزایش پیدا کند.
خاصیت جذب یون­ها و مولکول­ها توسط بنتونیت بسیار بالاست. نوع کلسیم­دار سریع­تر آب جذب می­ کند ولی نوع سدیم­دار ظرفیت بیشتری دارد. نوع کلسیم­دار با اسید آلی واکنش داده شده تا ناخالصی­هایی مانند کلسیت را حل نماید. یون­های دو ظرفیتی مانند کلسیم را با هیدروژن جایگزین کند و فلزاتی مانند آهن، آلومنیوم و منیزیم را شسته، باعث افزایش سطح مخصوص و تخلخل و تغییر شبکه بلورین شود که از آن برای تصفیه، رنگ­زدایی، آبگیری و گند زدایی روغن­های حیوانی و گیاهی و یا خنثی سازی به کار می­رود.
بنتونیت ناخالصی­ها و باکتری­ های لخته شده را جذب و با حذف نمک­های منیزیم و کلسیم سبب نرم شدن آب می­ شود.
1-3- زئولیت

زئولیت­ها از دسته­ی کانی­های رسی هستند که همچون سایر کانی­های رسی از پایه هیدروسیلیکات­های­آلومنیوم همراه با برخی کاتیون­ها و اکسیدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی تشکیل شده ­اند. این کمپلکس کریستالی سیلیکاته زنجیره­های گسترده و پیوسته­ای را به وجود می­آورند که با توجه به نحوه­ اتصال و قرار گیری آن­ها در کنار یکدیگر شبکه­ ای از فضاهای خالی و حفره­های قفسه مانندی را تشکیل می­ دهند که قطر آن­ها بین 10- 3 انگسترم می­رسد. وجود پرشمار این قفسه­های کوچک خالی به همراه حضور برخی از کاتیون­های فلزی قلیایی و قلیایی خاکی با اتصال ضعیف ویژگی منحصر به فرد جذب، تعویض کاتیونی،
غربال مولکولی و خواص کاتالیستی را به وجود می­آورند که نه تنها زئولیت­ها را از دیگر انواع رس­ها متمایز می­سازد بلکه به علت تنوع کاربردی این خصیصه در صنایع، دانشمندان را به کشف و دسته­بندی انواع زئولیت­های طبیعی ترغیب نموده و ساخت انواع مصنوعی آن را نیز موجب شده است. به طوری که در حال حاضر بیش از 40 نوع کانی زئولیت طبیعی کشف و بیش از 150 نوع زئولیت مصنوعی ساخته شده است که هر یک کاربرد اختصاصی خود را دارد.
خواص منحصر به فرد ذکر شده این کانی، همراه با مقاومت بالای مکانیکی و شیمیایی، امکان یک بازه­ی وسیعی از کاربردهای پرشمار در صنایع کشاورزی، پتروشیمی، محیط­زیست، تصفیه­ی آب و هوا، داروسازی، از بین بردن قارچ­ها و انگل­ها و صنایع اتمی را فراهم نموده است.
 1-4- کائولن
کائولن از مجموعه کانی­های رسی بوده و فرمول شیمیایی آن Al2Si4(OH)8 است. کانی­های کائولن شامل کائولینیت، دیکیت، ناکریت و هالوزیت می­باشند. فراوان­ترین کانی این گروه کائولینیت است. همه­ی این کانی­ها جزو کانی­های آلومینا-سیلیکات هسنتد که در سیستم­های مونوکلینیک و یا تری­کلینیک متبلور می­شوند. از مهم­ترین خصوصیات کانی­شناسی رس­های کائولن نرمی و عدم سایندگی آن­ها می­باشد. رس­های کائولن اکثراً از راسیون کانی­های آلومنیوم سیلیکات در نواحی گرم و مرطوب به وجود می­آیند. فلدسپات­ها از جمله کانی­های عمومی منشأ پیدایش آن­ها می­باشند.
آمریکا، انگلیس، روسیه، جمهوری چک و برزیل بزرگ­ترین تولید کنندگان کائولن هستند.
کائولن ماده­ای نیمه بلور و تا حدی بی­شکل می­باشد. خمیر آن با آب شکل­پذیر می­ شود و در اثر پخته شدن، شکل و رنگ آن تغییر نمی­ کند. واحد ساختاری گروه کائولن از انطباق صفحه­ی چهاروجهی بر روی صفحه­ی هشت­وجهی به وجود می­آید. اکسیژن رأس صفحه چهاروجهی با صفحه­ی هشت وجهی مشارکت می­ کند و در داخل واحد ساختاری تشکیل صفحه­ی مشترکی از یون­های اکسیژن می­دهد و در صفحه مشترک دوسوم یون­های اکسیژن بین Si و Al شرکت کرده ­اند و یک سوم بقیه­ی یون­های اکسیژن، بارهای الکتریکی خود را به وسیله­ H+ در جهت تشکیل H خنثی و آن را تکمیل می­ کنند.
خصوصیات مهم کائولن که مصارف متعدد آن را سبب شده است می­توان به صورت زیر نام برد:

1. از نظر شیمیایی در گستره­ی وسیعی از تغییرات pH، بدون تغییر می­ماند

1. داشتن رنگ سفید که آن را به صورت ماده رنگی قابل استفاده می­سازد

دارا بودن خاصیت پوششی بسیار خوب

3. نرمی و غیر سایشی بودن آن

3. قابلیت اندک هدایت جریان الکتریسته و گرما

3. قیمت ارزان

مهم­ترین کاربرد کائولن استفاده از آن در صنعت کاغذ به عنوان پرکننده و پوشش دهنده می­باشد. سایر منابعی که از کائولن استفاده می­ کنند به ترتیب میزان مصرف عبارتند­ از: 15% سرامیک، 6% فایبرگلاس، 6% سیمان، 6% پلاستیک و لاستیک، 3% صنایع رنگ و مصرف آن در سایر صنایع 4% می­باشد.
1-4-1 کاغذ سازی
استفاده از کائولن در کاغذسازی باعث نرمی کاغذ خواهد شد و جذب جوهر، درخشندگی، ارزانی و پوشش مناسب از دیگر مزیت­های استفاده از کائولن در صنایع کاغذسازی است. کاغذ اگر حتی خخل و ناهمواری­های بین الیاف سلولزی آن به وسیله­ پرکننده­ معدنی پر شده باشد، به منظور استفاده در فرایند چاپی مدرن، تا زمانی که پوشش سطح را نداشته باشد، مناسب نیست. استفاده از پرکننده در خمیر کاغذ بخشی از شکاف­ها و درزهای بین الیاف سلولز را پرکرده، لذا بسیاری از نقاط ریز مرکب چاپ در این نقطه به درستی قرار نگرفته و کیفیت کار چاپ کاهش می­یابد. پوشش سطحی بر روی کاغذ باعث نرمی، جلا و قدرت جذب مرکب چاپ می­ شود. کائولن به سرعت در آب پراکنده شده و به وسیله­ ماشین­های مدرن پوشش دهنده، پوشش نازک به کاغذ داده می­ شود. در صنعت تولید کاغذ، کائولن مورد استفاده باید به سرعت در آب معلق گردد. اندازه ذرات و دانه­بندی از اهمیت ویژه­ای برخوردار است.
1-4-2- داروسازی
کائولن در صنعت داروسازی با ترکیب سیلیکات آلومنیوم آبدار شناخته شده است. از کائولن برای تهیه­ پمادهای مسکن درد، کاهش دردهای التهابی و معالجه­ی بیماری­های معده و روده استفاده می­ شود.
1-4-3- رنگسازی
استفاده از کائولن در رنگسازی پلاستیک سبب کنترل ویسکوزیته می­ شود. 10% کائولن در رنگسازی باعث بالا رفتن قدرت پوشش­دهی، روان کنندگی و پخش کردن رنگ می­ شود. در رنگسازی از کائولن مرغوب و خالص به صورت ماده­ی رنگی و پرکننده بهره می­گیرند. اصولاً کائولن به عنوان یک بسط دهنده و ماده­ی اصلی رنگ سفید به صورت جایگزین اکسید تیتانیوم در تولید رنگ مورد استفاده قرار می­گیرد. کائولن کلسینه شده، اصلی­ترین کائولن به کار برده شده در صنایع رنگسازی است. روشن بودن رنگ ضمن ناشفاف بودن، از خصوصیات کائولن مصرفی در صنایع رنگسازی است و مشابهت خاصی با کائولن مصرفی در صنایع کاغذ دارد.
1-4-4- لاستیک­ سازی
در صنعت لاستیک سازی نیز کائولن را به عنوان ماده­ی پرکننده به کار می­برند. کائولن مقاومت در برابر سایش و صلبیت آن را افزایش می­دهد. از کائولن خالص و نرم در لاستیک­های نرم نظیر کاشی­های لاستیکی و کائولن ناخالص در تهیه­ لاستیک­های سخت نظیر پاشنه و کف در کفش­ها و لاستیک خودروها استفاده می­ شود. در صنایعی که ذرات درشت مزاحم است مانند صنایع لاستیک که به وسیله­ اکستروژن شکل داده می­شوند. از کائولن کلسینه شده در صنایع لاستیک سازی به عنوان پوشش استفاده می­گردد. از خصوصیات عمده کائولن مصرفی در صنعت لاستیک سازی این است که 5/99% ذرات باید زیر 44 میکرون باشد.