למרות העובדה שריאגנטים כספיתמשמשים בדרך כלל לאיתור וחקירה של כספית, מגיבים מסוימים יש את היכולת להוציא או לחלץ כספית מהמים על ידי עיצוב מבנים מורכבים. למרות פוטנציאל זה לתיקון, ריאגנטים כספית להציג ציוויים בשימוש ביישומי טיפול במים, במיוחד בניגוד לחומרי ספיגה כספית ספציפיים.
הניצול שלריאגנטים כספיתבתהליכי טיפול במים הוא רוב הזמן מתוסכל מכמה אלמנטים. הסלקטיביות והמיומנות של ריאגנטים כספית, בראש ובראשונה, בסילוק כספית ממקורות מים עשויה להיות לא כל כך גבוהה של סופחי כספית ייעודיים שנועדו במפורש מסיבה זו. חומרי ספיגה אלו נועדו להיות בעלי חיבה גבוהה ומגבלה מגבילה ביחס לחלקיקי כספית, המבטיחים גירוש מוצלח מתנאי מים.
יתרה מכך, ניצול ריאגנטים כספית לטיפול במים יכול לעורר חששות ביחס לגיל של תוצאות הרסניות או הצגת חומרים מזהמים נוספים לאספקת המים. ההשפעה האקולוגית הצפויה והרהורים ביטחוניים הקשורים לניצול המכילה כספית מעצימות את נקודת השבירה הרחבה שלהם בחזרות לשיקום מים.
חוץ מזה, הלימות ההוצאות והגמישות של ניצול ריאגנטים כספית לפעילויות טיפול במים בהיקף עצום עשויות להוות קשיים, במיוחד כאשר אפשרויות אחרות יעילות ומיועדות יותר, כמו סופחי כספית, נגישות.
בקצרה, בעוד שמגיבי כספית מציעים פוטנציאל להוצאת כספית מהמים דרך חיבורי חומרים, ההגבלות שלהם לגבי סלקטיביות, השפעה טבעית ושכל ישר, בניגוד לחומרי ספיגה כספית מחויבים, מדגישות את המשמעות של שימוש בחומרים סופחים מסוימים להסדרי טיפול מוצלחים וניתנים לתמיכה במים.
כיצד מגיבים כספית קושרים ומסירים כספית מהמים?
מסויםריאגנטים כספיתיכול להפיק יוני כספית מומסים ממים על ידי קשירה סלקטיבית של הכספית ליצירת תרכובות בלתי מסיסות. ריאגנטים נפוצים בשימוש כוללים:
סולפיד - מגיב עם כספית ליצירת משקעים גופרתי כספית שחורה. מקורות גופרתי נפוצים הם נתרן גופרתי, אמוניום גופרתי וגז מימן גופרתי.
Dithiocarbamate - קושר יוני כספית ליצירת קומפלקס צהוב יציב המוריד החוצה. לרוב משתמשים בנתרן דיתילדית'יוקרבמט.
סיליקה מתפקדת תיול - כספית מראה זיקה חזקה לגופרית ונקשרת לקבוצות תיול על משטחי סיליקה.
Ferrocyanide - יוצר קומפלקס פרוציאניד כחול בלתי מסיס עם יוני כספית.
שרפי פוליתיול - מכילים מספר קבוצות פונקציונליות של תיול שיכולות ללכוד כספית.
לאחר מכן ניתן לסנן או להפריד את תרכובות הכספית המשוקעות או הכספית הקשורה בשרף מהמים. זה משיג הפחתה של ריכוזי כספית מומסת. ריאגנטים מסוימים מותאמים ליעילות מקסימלית של הסרת כספית.
עם זאת, ריאגנטים כספית לרוב אינם מסוגלים להפחית את הכספית לרמות נמוכות מאוד הנדרשות למי שתייה. יש צורך במספר יישומים להסרה גבוהה. תגובות צולבות עם מתכות אחרות עשויות להתרחש גם, מה שמפחית את הסלקטיביות.
מהן המגבלות של שימוש בריאגנטים כספית לטיפול במים?
בעוד שכיבוני כספית יכולים לחלץ כספית ממים במידה מסוימת, יש להם חסרונות מסוימים המגבילים את הישימות לטיהור מים:
לא מיועד ליעילות הסרה מקסימלית - מותאם בעיקר לתגובתיות אנליטית ולא ליכולת ספיגה.
קיבולת הסרה מוגבלת - עשויה להגיע ל-30-70% הסרה אך לא מסוגלת לעמוד בתקני מי השתייה.
הפרעה ממרכיבי דגימה אחרים - ריאגנטים עשויים לקשור רכיבי מטריקס בצורה מועדפת, ולהפחית את הסרת הכספית.
הפרדה קשה - סינון איטי עקב נוצרים משקעים עדינים הדורשים חומרי קרישה.
צריכת ריאגנטים - נדרשת הוספה רציפה לשמירה על ביצועי ההסרה.
זיהום משני - ריאגנטים ותרכובות כספית שהוצלו דורשים סילוק זהיר.
עלות - יקר יחסית לפחם פעיל או סופגים אחרים.
חוסר סלקטיביות - עלול להסיר מתכות אחרות יחד עם כספית אלא אם כן ספציפית.
בשל מגבלות כאלה, ריאגנטים כספית בלבד אינם מתאימים לטיהור מי שתייה או טיפול בשפכים מזוהמים בכספית כדי לעמוד במגבלות הפריקה.
אילו טכנולוגיות חלופיות טובות יותר לסילוק כספית מהמים?
סורבנטים מיוחדים ומערכות סינון ממברנות מתאימות בדרך כלל יותר מגיבים כספית להפחתה יעילה של כספית במים לשימוש חוזר או פריקה בטוחה.
פחם פעיל ספוג בקבוצות גופרית, כלוריד או אמין סופח כספית באופן סלקטיבי. מציע קיבולת גבוהה וקינטיקה מהירה.
שרפים לחילופי יונים עם קבוצות פונקציונליות של תיול יכולים להוריד את הכספית לרמות חלקים למיליארד.
לננו-סורבנטים כמו צ'יטוסן שונה יש שטח פנים גבוה לספיגת כספית.
ממברנות כגון חומרים מרוכבים של סרט דק וממברנות שעברו שינוי גופרי מסננים את יוני הכספית.
ביו-סורבנטים המתעוררים מנצלים חיידקים או אצות עם קולטנים על פני השטח הקושרים בחוזקה כספית יונית.
טכנולוגיות ייעודיות אלה להסרת כספית יכולות לטפל בנפחי מים גדולים בצורה חסכונית עם זיהום משני מינימלי. הם מיועדים לתאימות מטריקס אופטימלית, קינטיקה, יכולת ספיגה וקלות התחדשות.
מתי ריאגנטים כספית יכולים להיות שימושיים למיצוי כספית ממים?
למרות שאינם מתאימים לטיפול במים בתפזורת, ניתן ליישם ריאגנטים כספית עבור:
מיצוי דגימות כספית מימיות לפני ניתוח מעבדה - מסיר כספית ממטריצת הדגימה לכימות מדויק.
טיפול ליטוש לאחר מערכות ספיגה ראשוניות - מפחית את רמות הכספית הנמוכות שנותרו באמצעות תגובה כימית.
בדיקה באתר של יעילות הסרת כספית - ריאגנטים מזהים רמות שאריות של כספית לאחר הטיפול כדי לייעל את התהליך.
תיקון ידני של דליפות כספית קטנות - הכיל דליפה והשקע כספית באמצעות ערכות ריאגנטים ניידות.
ייצוב כספית בפסולת - ריאגנטים מפחיתים שטיפה מבוצות מוצקות ופסולת נושאת כספית אחרת.
ניטור זרמי שפכים - לוודא שרמות ההזרמה עומדות בתקנות באמצעות מדידה רציפה של כספית.
מתוך הבנה של היכולות והמגבלות שלהם,ריאגנטים כספיתיכול למלא תפקיד תומך שימושי לצד תהליכי טיפול מהונדסים לניהול מים מזוהמים בכספית.
סיכום
בעוד שחלק מגיבים כספית יכולים לחלץ כספית ממים באמצעות קשירה סלקטיבית ומשקעים, יש להם חסרונות המגבילים את יעילותם לטיהור מים לתקני שתייה. סופגים וממברנות ייעודיות שתוכננו במיוחד להסרת כספית מתאימים יותר לטיפול אמין וחסכוני בכספית בקנה מידה גדול. עם זאת, ריאגנטים כספית יכולים למלא תפקיד משלים שימושי עבור מיצוי, ליטוש סופי, ניטור, ניקוי שפכים וייצוב כאשר הם מיושמים בצורה מושכלת. עם התקדמות בתחום הקישור של קבוצות וחומרים, צורות מהונדסות של ריאגנטים כספית עשויות להופיע כאפשרויות טיפול קיימא יותר בעתיד.
הפניות
1. Blue, LY, Van Aelstyn, MA, Matlock, M., & Atwood, DA (2008). סילוק כספית ברמה נמוכה ממי התהום באמצעות ליגנד קלאט סינתטי. מחקר מים, 42(8-9), 2025-2028.
2. Fu, F., & Wang, Q. (2011). הרחקת יוני מתכות כבדות ממי שפכים: סקירה. Journal of Environmental Management, 92(3), 407-418.
3. Li, YH, Li, DQ, Zhang, L., Chen, JP, He, YS, & Yin, JJ (2003). הסרת עקבות Hg (II) מתמיסה מימית על ידי סיליקט מגנזיום סיליקט שנוצר במקום ומופעל תרמית. מחקר מים, 37(19), 4943-4950.
4. Nelson, HD, Van Aelstyn, M., Sadowski, C., & Atwood, DA (2009). היווצרות ויציבות של כספית גופרתי בתסנינים ממערכות טיפול ב-AMD. Journal of Environmental Engineering, 136(2), 209-216.
5. Song, S., Lopez-Valdivieso, A., Hernandez-Campos, DJ, Peng, C., Monroy-Fernandez, MG, & Razo-Soto, I. (2006). הסרת ארסן ממים עתירי ארסן על ידי קרישה מוגברת עם יוני ברזל וקלציט גס. מחקר מים, 40(2), 364-372.