مجله علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی اردبیل Downloaded from jarums.arums.ac.ir at 6:4 IRST on Thursday November st 08 دوره دهم شماره سوم پاییز 89 صفحات 6 الی 69 تاثیر پارامترهاي غلظت ph دما و فشار بر حذف آرسنیک از آب آشامیدنی با استفاده از فرآیند اسمز معکوس سید احمد مختاري دکتر میترا غلامی دکتر محمد شاکر خطیبی سید حامد میر حسینی مربی بهداشت محیط گروه بهداشت محیط دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی اردبیل اردبیل ایران 4 نویسنده مسي ول: دانشیار بهداشت محیط گروه بهداشت محیط دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی تهران تهران ایران E-mail: GolamiM@Iums.ac.ir استادیار بهداشت محیط گروه بهداشت محیط دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی تبریز تبریز ایران چکیده بهداشت محیط دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی لرستان خرم آباد ایران 4 مربی بهداشت محیط گروه زمینه و هدف: آرسنیک سومین عنصر گروه پنجم جدول تناوبی است و یکی از عناصر کمیاب در پوسته زمین است که از لحاظ فراوانی در رده بیستم قرار دارد. این ماده در کشاورزي دامداري پزشکی الکترونیک صنعت و متالورژي کاربرد دارد و از راههاي طبیعی و فعالیت انسان وارد محیط زیست شده و سبب آلودگی آن میگردد. آب یکی از منابع انتقال آرسنیک در محیط زیست میباشد. مطالعات مختلف ارتباط معنیدار بین غلظت بالاي آرسنیک در آب آشامیدنی و سرطانهاي کبد سوراخ بینی ریه پوست مثانه و کلیه در مردان و زنان پروستات و کبد در مردان را مشخص نموده است. هدف از انجام این تحقیق تعیین تاثیر پارامترهاي موثر بر عملکرد غشاء اسمز معکوس در حذف آرسنیک از آب میباشد. روش کار: در این تحقیق حذف آرسنیک با استفاده از غشاء اسمز معکوس با مدول مارپیچی (مدل 5 TE ساخت شرکت CSM کره) مورد بررسی و آزمایش قرار گرفت. محلول مورد استفاده به صورت سنتتیک در آزمایشگاه و با استفاده از آرسنات سدیم تهیه گردید و عملکرد سیستم تحت تاثیر پارامترهاي غلظت آرسنیک فشار ph و دماي محلول ورودي مورد بررسی قرار گرفت. در هر حالت میزان جریان عبوري به ازاي واحد سطح غشاء و سرعت عرضی نیز اندازه گرفته شد. براي هرحالت پس از 0 دقیقه نمونههاي مورد نظر برداشت و به روش نقره دياتیلديتیوکاربامات (آزمایش شماره B استاندارد متد) تحت آزمایش قرار گرفتند. 500- As یافته ها: نتایج حاصل از آزمایشات و اندازهگیریها نشان داد پارامترهاي غلظت ph دماي محلول ورودي و فشار در عملکرد غشاء اسمز معکوس مدل 5 TE تاثیر داشته و افزایش و یا کاهش هر کدام منجر به تغییر در راندمان و عملکرد آن می گردد. شرایط مطلوب و بهینه عملکرد غشاء تحت تاثیر پارامترهاي فوق به صورت زیر تعیین گردید: فشار در محدوده 90-0 پوند بر اینچ مربع غلظت در محدوده 0/-0/5 mg/l دما در محدوده C 0 5 و ph در محدوده 6-8. راندمان حذف آرسنیک در شرایط بهینه عملکرد سیستم در حدود 99 95 درصد اندازه گرفته شد. نتیجه گیري: با توجه به نتایج حاصل و راندمان قابل قبول و بالاي عملکرد می توان این روش را به عنوان روشی موثر در حذف آرسنیک در مناطق داراي آب آلوده به آرسنیک به کار برد. کلمات کلیدي: آرسنیک آب آشامیدنی فرآیند اسمز معکوس دریافت: 88/5/0 پذیرش: 89/7/6 مقدمه آرسنیک سومین عنصر گروه پنجم جدول تناوبی است عدد اتمی آن و جرم اتمی آن 74/9 میباشد. آرسنیک با ظرفیتهاي مختلف و نیز به اشکال مختلف معدنی و آلی یافت میشود. آرسنیک یکی از مواد شیمیایی است که بطور طبیعی در محیط
Downloaded from jarums.arums.ac.ir at 6:4 IRST on Thursday November st 08 6 مجله علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی اردبیل زیست وجود دارد میزان متوسط آرسنیک در پوسته زمین /8 mg/kg میباشد و معمولا به صورت ترکیب با گوگرد و یا بسیاري از فلزات نظیر مس کبال ت سرب روي و غیره یاف ت م یشود []. آرسنیک در کشاورزي دامداري پزشکی الکترونیک صنعت و متالورژي کاربرد داشته و بسیاري از ترکیبات آن در آب محلول هستند بنابراین آلودگی آب با این ترکیبات به سادگی ممکن میباشد و از طریق حل شدن از کانیها و مواد معدنی تخلیه پسابهاي صنعتی و انباشت اتمسفري وارد منابع آب میگردد. سهم عمده آرسنیک در آبهاي طبیعی از تخلیه پسابها و مواد زاید آرسنیکدار میباشد و هیچ گواهی بر این که آرسنیک یک عنصر ضروري در فعل و انفعالات زیستی در انسان باشد در دست نیست اگرچه برخی از ترکیبات آلی آرسنیکدار در حیوانات به عنوان یک ماده محرك رشد شناخته شدهاند[ ]. شکل شیمیایی آرسنیک بستگی به منبع آن دارد ترکیبات معدنی آرسنیک از کانیها فاضلاب صنایع مختلف و آفتکشها و آرسنیک آلی از فاضلابهاي صنعتی حشره کشها و فعالیتهاي بیولوژیکی بر روي آرسنیک غیرآلی وارد آب می شود. سمیت ترکیبات آرسنیک بستگی به فرم فیزیکی و ترکیب شیمیایی آن راه ورود آن به بدن میزان و مدت تماس و مقادیر عناصر موثر در واکنشهاي ایجاد سمیت با آرسنیک در رژیم غذایی سن و جنس متفاوت است. آرسنیک یک ماده سمی تجمعی و بازدارنده آنزیمهاي گروه سولفیدریل است ترکیبات معدنی آن بسیار سمیتر از ترکیبات آلی است و آرسنیت در اکثر اوقات سمیتر از آرسنات میباشد[ ]. آرسنیک در غلظتهاي مختلف در آبهاي آشامیدنی برخی از کشورها اندازه گیري شده است و در آبهاي طبیعی مقدار آن در حد mg/l و بعضا تا mg\l 5 نیز در برخی از نمونه هاي نزدیک مناطق آلوده گزارش شده است[ ]. دوره دهم شماره سوم پاییز 89 مطالعات مختلف ارتباط معنیدار بین غلظت بالاي آرسنیک در آب آشامیدنی و سرطانهاي کبد سوراخ بینی ریه پوست مثانه و کلیه در مردان و زنان و پروستات و کبد در مردان را مشخص نموده است[ ]. بر اساس تقسیم بندي IARC ترکیبات غیرآلی آرسنیک در گروه (سرطانزا براي انسان) قرار دارد.[] سازمان جهانی بهداشت (WHO) مقدار 0/0 mg/l را به عنوان مقدار رهنمود نظارتی براي آرسنیک وضع کرده و این در حالی است که حداکثر مجاز تعیین شده در استاندارد ایران 0/05 mg/l میباشد[ 4 ]. سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (EPA) توصیه میکند جهت دستیابی به میزان بالاي حذف آرسنیک از آب آشامیدنی طی یک مرحله پیش تصفیه قبل از فرآیند اصلی حذف (با استفاده از یک ماده شیمیایی اکسید کننده و یا یک مرحله هوادهی) آرسنیک سه ظرفیتی (آرس نیت) را به آرسنیک پنج ظرفیتی (آرسنات) تبدیل و سپس نسبت به حذف آرسنات اقدام نمود با توجه به این که آرسنات در محدوده معمول ph به صورت یک آنیون با بار منفی وجود دارد و آرسنیت در محدوده ph آب آشامیدنی به صورت یک مولکول با بار خنثی میباشد با یک اکسیداسیون ساده میتوان این تبدیل را انجام و به طرز موثرتري اقدام به حذف آرسنیک نمود. روشهاي متعددي در تصفیه آب وجود دارند که قادرند مقادیر آرسنیک را در آب آشامیدنی به حد 4 WHO) تعیین شده از طرف ارگانهاي مسي ول MCL و (EPA برسانند. از جمله این روش ها می ت وان فرایندهاي غشایی انعقاد آلومیناي فعال تبادل یون سختی گیري و غیره را نام برد. قبل از انتخاب روش International Association on Research Cancer World health organization Environmental protection agency 4 Maximum concentration level
تاثیر پارامترهاي غلظت... دکتر میترا غلامی و همکاران 6 Downloaded from jarums.arums.ac.ir at 6:4 IRST on Thursday November st 08 مورد نظر ملاحظاتی از جمله هزینه هاي تصفیه راندمان تصفیه پیچیدگیهاي بهره برداري تکنولوژي مورد نظر مهارت و دانش لازم براي بهره برداري از آن تکنولوژي و دفع پسماندهاي حاصله بایستی مد نظر قرار گیرد[ 5 ]. از جمله مزایاي فرایند اسمز معکوس نسبت به سایر روشها می توان راندمان بالاي حذف عدم نیاز به مواد شیمیایی و نیاز کمتر به بهره بردار متخصص و تمام وقت را نام برد. فرآیند اسمز معکوس در نقاط مختلف دنیا و کشور ما براي زدودن انواع آلاینده ها از آب و پساب فاضلاب مورد استفاده و آزمایش قرار گرفته است با توجه به ضرورت حذف آرسنیک از آب آشامیدنی این مطالعه براي اولین بار در ایران با هدف تعیین قابلیت استفاده از غشاء اسمز معکوس با شارژ منفی جهت حذف آرسنیک از آب آشامیدنی انجام گرفت. روش کار در این مطالعه تجربی جهت انجام پژوهش از یک غشاء مارپیچی RO (مدل 5 TE ساخت شرکت CSM کره) استفاده شد. غشاء TFC از جنس پلیآمید با شارژ منفی مورد استفاده قرار گرفت. طول غشاء مورد استفاده اینچ قطر آن /5 اینچ و قطر لوله تغذیه 0/75 اینچ با سطح فعال و موثر / متر مربع و شکل مدول آن مارپیچی میباشد شکل. شمایی از غشاء RO مورد استفاده و نحوه عبور جریان از آن میزان فلاکس عبوري اسمی غشاء 00 گالن در روز معادل / متر مکعب در روز میباشد. دیگر اجزاء اصلی پایلوت عبارتند از: RO پمپ الکتروموتور بارومتر مخزن آب ورودي و تولید و فیلتر کارتریج. در شکل دیاگرام جریان در پایلوت نشان داده شده است. محلول ورودي با استفاده از آرسنات سدیم NaHAsO4. در مخزنی از جنس پلیاتیلن 7H O به حجم 00 لیتر در غلظتهاي /5 0/5 0/ و میل یگرم در لیت ر آرسنیک و ب ا استفاده از آب لولهکشی محلی تهیه شد. سپس در فشارهاي مختلف عملیاتی از پایلوت عبور داده شد. محلولهاي حاوي غلظتهاي مختلف ضمن عبور از غشاء در فشارهاي مختلف در دماها و phهاي مختلف نیز از سیستم عبور داده شد. براي هرحالت میزان فلاکس عبوري از غشاء محاسبه و نمونههاي برداشت شده از خروجی سیستم به روش نقره دياتیلديتیوکاربامات مورد آزمایش قرار (شکل ). آزمایش شماره -500 As B استاندارد متد Reverse osmosis Thin film composite
Downloaded from jarums.arums.ac.ir at 6:4 IRST on Thursday November st 08 64 مجله علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی اردبیل گرفتند[ ]. تعداد کل نمونه هاي مورد آزمایش عدد و براي هر حالت 5 عدد بوده است. یافته ها تعیین فشار بهینه حذف آرسنیک در این مرحله ابتدا محلولی با غلظت 0/ میلی گرم در لیتر آرسنیک که به صورت سنتتیک در آزمایشگاه تهیه گردیده بود استفاده شد و با ثابت نگهداشتن دوره دهم شماره سوم پاییز 89 T = 5 C CAs سایر پارامترها mg/l) = 0/ (ph= 6/9 فشار محلول ورودي به غشاء تغییر داده شد (فشارهاي عملکردي 90 0 00 و 5 پوند بر اینچ مربع). با توجه به نمودار ملاحظه میگردد که با افزایش فشار میزان فلاکس عبوري از غشاء افزایش و در نتیجه میزان حذف آرسنیک نیز افزایش مییابد ماکزیمم راندمان حذف در فشار حدود 0 90 پوند بر اینچ مربع حاصل شد. Flux (Lm - h - ) 50 0 0 0 50 00 50 00 50 P (psi) 00 90 Removal% نمودار. تغییرات فلاکس عبوري و راندمان حذف آرسنیک از محلول ورودي با تغییر فشار محلول ورودي توسط غشاء اسمز معکوس TE 5 تعیین غلظت بهینه حذف آرسنیک براي تعیین غلظت بهینه حذف آرسنیک محلولهایی با غلظتهاي /5 0/5 0/ و میلی گرم در لیتر (محدوده رایج آرسنیک در آبهاي طبیعی) با استفاده از آب شهر تهیه و براي هر غلظت پارامترهاي فشار دما و ph محلول ورودي به غشاء ثابت نگهداشته شد. فشار عملیاتی براي این مرحله 90 پوند بر اینچ مربع انتخاب و سیستم در دماي C و ph معادل 6/9 راهاندازي شد. با توجه به نمودار ملاحظه میشود که تغییرات غلظت آرسنیک در محلول ورودي تاثیر قابل ملاحظهاي در میزان فلاکس و راندمان حذف آرسنیک ندارد و در محدوده غلظتهاي 0/5 0/ میلی گرم در لیتر بهترین عملکرد سیستم را با توجه به استانداردهاي موجود خواهیم داشت. Flux (Lm - h - ) 00 0 0 0 0.5.5 C (mg/l) 00 %Removal R% Flux نمودار. تغییرات فلاکس عبوري و راندمان حذف آرسنیک از محلول ورودي با تغییر غلظت محلول ورودي توسط غشاء اسمز معکوس TE (ph = 6/9 T = C P = 90 psi) 5 تعیین ph بهینه حذف آرسنیک در این مرحله محلولهایی با غلظت 0/ mg/l تهیه و مقادیر ph آنها با استفاده از سود و اسید کلریدریک در ph هاي 8/5 7 5/5 4 و 0 تنظیم و تثبیت گردید. سایر پارامترها ثابت نگهداشته شدند. فشار عملکرد در هر حالت 00 پوند بر اینچ مربع به کار برده شد. با توجه به نمودار ملاحظه میشود که با تغییر ph محلول ورودي تغییر چندانی در میزان فلاکس عبوري ایجاد نمیگردد لیکن در محدوده ph بین 4 تا 6/5 افزایش نسبی راندمان حذف را داریم و بعد از ph حدود 6/5 میزان حذف ثابت میماند و در محدوده 8 6 حداکثر راندمان را خواهد داشت.
تاثیر پارامترهاي غلظت... دکتر میترا غلامی و همکاران 65 Downloaded from jarums.arums.ac.ir at 6:4 IRST on Thursday November st 08 Flux (Lm-h-) 00 75 50 5 0 5 7 9 R% ph Flux 00 0 0 %Removal نمودار. تغییرات راندمان حذف آرسنیک و فلاکس عبوري از غشاء اسمز معکوس 5 TE با تغییر P = 00 psi CAs = 0/ mg/l) ph (T = 0 C تعیین دماي بهینه حذف آرسنیک در این مرحله محلولی با غلظت 0/ mg/l تهیه و دماي آن با استفاده از هیتر ترموکوپلدار و دماسنج در دماهاي 5 0 5 0 و درجه سانتیگراد تنظیم و تثبیت گردید. سایر پارامترها تغییر نداشتند. ph در محدوده ph آب شهر [7] و فشار عملکرد در هر حالت 5 psi به کار برده شد. با توجه به نمودار شماره 4 با افزایش میزان دماي محلول ورودي میزان فلاکس عبوري از غشاء افزایش یافته و متعاقب آن راندمان حذف آرسنیک نیز افزایش خواهد یافت به طوریکه در محدوده C 0-5 حداکثر راندمان حذف را ملاحظه خواهیم کرد. Flux (Lm-h-) 5 0 5 0 5 Temprature Flux R% 00 90 %R نمودار 4. تغییرات راندمان حذف آرسنیک و فلاکس عبوري از غشاء بحث با توجه به نتایج بدست آمده مشاهده میشود با تغییر پارامترهاي مختلف راندمان سیستم تحت تاثیر قرار میگیرد. مثلا با افزایش فشار فلاکس عبوري نیز افزایش خواهد یافت که علت آن غلبه فشار اعمال شده بر فشار اسمزي محلول ورودي میباشد. نیز افزایش غلظت ورودي به طور معمول باعث کاهش فلاکس نفوذي در فرایند صافسازي غشاء میگردد و در برخی موارد رفتار تغییرات فلاکس با غلظت همانند پیشبینیهاي اغلب مدلهاي پلاریزاسیون غلظتی بصورت لگاریتمی میباشد. یعنی بین فلاکس و لگاریتم غلظت ورودي رابطه خطی مشاهده میشود. چنین رابطهاي عمدتا در شرایطی حاصل میگردد که سرعت جریان ورودي از روي سطح غشاء نسبتا کم باشد. در سرعتهاي زیاد افزایش غلظت تاثیر شدیدي بر میزان فلاکس نفوذي ندارد. بطور کلی میزان گرفتگیهاي برگشتناپذیر (از جمله گرفتگی ناشی از جذب پروتي ین روي سطح غشاء) مستقل از میزان غلظت محلول ورودي است[ 6 ]. لازم به توضیح است که کل جامدات محلول (TDS) آب ورودي هرچه بالاتر باشد نیروي مولکولی بالایی را خواهد داشت و پیش از آن که مولکولهاي آن شروع به جدا شدن از آب بنمایند و از مقطع غشاء عبور نمایند این نیروهاي مولکولی بایستی با استفاده از فشار شکسته شوند. هرmg/L 00 از TDS نیازمند psi فشار براي غلبه بر فشار اسمزي میباشد[ 7 ]. تغییرا ت ph طبق شکل شماره به صورت بسیار جزي ی و مختصر می باشد که علت احتمالی آن مربوط به تغییر شکل آنیونهاي آرسنیک موجود در محلول و بار آنهاست. در محدوده 0-4 = ph یونهاي 5 ظرفیتی آرسنات به اشکال AsO 4 وH HAsO 4 میباشند. به طوري که تا = 6/77 ph به شکل H AsO 4 و بعد از آن ب ه صورت 7 P = 5 psi CAs = 0/ mg/l) با تغییر دماي محلول عبوري RO (ph = Total dissolved solids
66 مجله علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی اردبیل دوره دهم شماره سوم پاییز 89 Downloaded from jarums.arums.ac.ir at 6:4 IRST on Thursday November st 08 H AsO 4 میباشد. از طرفی با توجه به این که غشاء RO مورد استفاده داراي شارژ منفی میباشد لذا طبیعیاست که در محدوده ph پایینتر از 6/77 نسبت به phهاي بالاتر به مقدار کمتري حذف گردد. از طرفی میزان بار سطحی غشاء تابع جنس غشاء و نیز ph و قدرت یونی محلول مجاور با غشاء است. بیشترین میزان فلاکس نفوذي و نیز بیشترین میزان قدرت نگهدارندگی غشاء را زمانی میتوان انتظار داشت که بار الکتریکی سطح غشاءبا بار الکتریکی مولکولهاي حل شده همنام باشد [6]. دما نیز با توجه به شکل شماره 4 باعث افزایش فلاکس و در نتیجه افزایش راندمان حذف آرسنیک شده است توجیه این امر به این صورت است که افزایش دما به طور معمول باعث کاهش ویسکوزیته سیال و افزایش نفوذپذیري میگردد و این امر به افزایش فلاکس نفوذي کمک میکند [7 6]. تحقیقات مشابهی نیز توسط محققان داخلی و خارجی در مورد حذف آرسنیک از آبهاي آشامیدنی با استفاده از روشها و تکنولوژیهاي مختلف صورت گرفته است. لین و همکاران تحقیقی با عنوان حذف آرسنیک از آبهاي زیرزمینی با استفاده از دو روش اسمز معکوس و تقطیر در نقطه مصرف انجام دادند. جهت انجام تحقیق از س ه نوع غشاء اسمز و دو نوع تجهیزات تقطیر استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد هر دو روش در حذف آرسنیک از نمونه هاي واقعی آبهاي زیرزمینی و نیز سنتتیک موثر بوده میزان آرسنیک در نمونه هاي خروجی در حد استاندارد و تا %99 حذف نیز گزارش شده است. گرچه در مورد هر دو روش با افزایش غلظت راندمان افزایش یافته بود ارتباطی راندمان و غلظت معنی دار نبوده است مظفریان و همکاران مطالعه اي را با عنوان ارزیابی عملکرد فرآیند اسمز معکوس در حذف آرسنیک از آب با استفاده از پنج نوع غشاء به نامهاي TFC-ULP, FT0, TFC-SR, PVD و BW0 انجام دادند. نتایج حاصله نشان داد غشاي TFC SR با توجه به دو پارامتر شار خروجی و درصد حذف آرسنیک آن که بالاي %95 بود به عنوان بهترین غشاء انتخاب شد. پارامتره اي ف شار دم ا و ph بر روي این غ شاء آزمایش شد و شرایط بهینه فشار برابر 0 بار و ph برابر 7/57 به دست آمد[ 9 ]. تحقیق دیگري توسط مسافري و همکاران با عنوان بررسی حذف آرسنیک از آب با استفاده از فرآیند جذب و با بررسی تاثیر غلظت اولیه آرسنیک حالت اکسیداسیون آرسنیک و ph بر عمل جذب و میزان حذف انجام گردید. نتایج حاصل نشان داد در آزمایشات منقطع با دو برابر شدن دز جاذب راندمان حذف As(V) در زمانهاي 0/5 و ساعت به ترتیب از 44/8 به %7 69/6 به %90/8 و از 9/4 به %98 افزایش یافت. در مدت دو ساعت مقدار حذف (V) As و (III) As به ترتیب %96 و %6 بالغ شد که با استفاده از کلر به میزان /5 میلیگرم در لیتر به عنوان اکسید کننده راندمان حذف (III) As به %94 بالغ گردید. بیشترین مقدار جذب (V) As در ph بین 6 تا 8 حاصل شد[ 0 ]. بابایی و همکاران تحقیقی را با عنوان مطالعه آزمایشگاهی حذف آرسنیک از آب آلوده توسط جلبک ماکروسکوپی کارا در سال 007 انجام دادند. نتایج حاصل حاکی از قابلیت بالاي جلبک براي حذف آرسنیک بوده بطوري که بالاترین درصد حذف به میزان %75 گزارش گردید []. عسگري و همکاران مطالعه دیگري را با عنوان کارایی حذف آرسنیک از آب توسط گرانول هیدروکسید آهن (GFH) انجام دادند. نتایج حاصل نشان داد ph بهینه حذف 7/5 و بهترین زمان براي حذف 0 دقیقه.[8] Lin
تاثیر پارامترهاي غلظت... دکتر میترا غلامی و همکاران 67 Downloaded from jarums.arums.ac.ir at 6:4 IRST on Thursday November st 08 می باشد. راندمان حذف نیز براي این روش بالا گزارش شده است []. مطالعه دیگري توسط واکر و همکاران با عنوان "اثربخشی سیستم هاي اسمز معکوس خانگی از آبهاي زیرزمینی حاوي آرسنیک بالا در منطقه اي در غرب ایالات متحده" در سال 007 انجام شد نتایج نشان داد راندمان حذف براي گونه هاي مختلف آرسنیک بالاي %95 بوده و فقط در مورد آرسنیت که %5 چاهها را شامل می شد راندمان تصفیه بطور معنی داري کاهش یافته است. این نتایج نیز موید نتایج تحقیق حاضر می باشد []. ختایی و همکاران تحقیقی را با عنوان تصفیه الکتروشیمیایی آبهاي آلوده به آرسنیک با استفاده از فرایند انعقاد الکتریکی انجام دادند. نتایج حاصل نشان داد میزان حذف بستگی به جنس الکترود داشته و الکترود آهن بیشتر از آلومینیوم کارایی داشته و راندمان حذف تا %99 نیز گزارش شده است [4]. در مطالعه دیگري که توسط گي وك و همکاران با عنوان عملکرد اسمز معکوس در مقیاس کوچک براي حذف آرسنیک در کارلسروهه آلمان در سال 008 صورت گرفت نتایج حاصل نیز ضمن همگرایی با این تحقیق نشان داد این روش می تواند به عنوان روش مناسبی براي مناطق حاوي آب آلوده منظور و میزان آرسنیک را در آنها در حد MCL کاهش دهد [5]. ریچاردز و همکاران در تحقیقی که با عنوان تاثیر گونه بندي بر حذف فلوراید آرسنیک و منیزیم توسط نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس در جوامع دورافتاده استرالیا انجام دادند نشان دادند حذف گونه هاي مختلف فلوراید و آرسنیک وابسته به ph نبوده در حالی که میزان حذف گونه هاي منیزیم وابسته به ph می باشد. این نتایج با یافته هاي این تحقیق نیز مشابهت و همخوانی دارد [6]. نتایج مطالعات مذکور نیز نزدیک به نتایج تحقیق حاضر بوده و موید کارایی استفاده از این روش جهت حذف آرسنیک از آب آشامیدنی می باشد. آرسنیک از سمومی است که از دو راه وارد محیط زیست می شود: راه طبیعی که سالیان دراز این عمل ادامه داشته و راه مصنوعی که پس از پیشرفت بشر حاصل گردیده است. به هر حال بشر در برخی موارد مقادیر بالاتر از حد مجاز را تجربه می کند. در حال حاضر با توجه به استانداردها و رهنمودهاي WHO و EPA و پاي ین آمدن مقادیر استاندارد توصیه شده به میزان 0μg/L سازمانهاي تامین کننده آب آشامیدنی مجبور به پیروي از رهنمودها و استانداردهاي تعین شده خواهند بود لذا با تکنولوژیهاي موجود احتمالا ناي ل شدن به استانداردهاي جدید تا حد زیادي مشکل خواهد بود. یکی از روشهاي نوین تصفیه آب که امروزه در اکثر نقاط دنیا رو به گسترش بوده و قادر است حدود استانداردهاي جدید تعیین شده را تامین نماید استفاده از فرآیندهاي غشاي ی میباشد. در این تحقیق یکی از این فرآیندها و بررسی قرار گرفته است. نتیجهگیري (اسمز معکوس) مورد آزمایش نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد فرآیند اسمز معکوس در حذف آرسنیک از آب آشامیدنی موثر میباشد و براي آبهاي مختلف از منابع سطحی و زیرزمینی با غلظت تا mg/l با راندمان بالاي %95 قابلیت کاربرد خوبی خواهد داشت و به راحتی می توان با استفاده از این روش به میزان توصیه شده سازمان جهانی بهداشت و نیز سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (0 میکروگرم در لیتر) دست یافت. تشکر و قدردانی Walker Geucke Richards
68 مجله علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی اردبیل این تحقیق با مساعدت و همکاري معاونت پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی ایران و نیز همکاري صمیمانه کارشناسان آزمایشگاه شیمی دانشکده بهداشت بویژه سرکار خانم مهندس موسوي و جناب آقاي مهندس دوره دهم شماره سوم پاییز 89 پورمسلمی انجام گردید. نویسندگان مقاله بدین وسیله مراتب تقدیر و سپاسگزاري خود را اعلام می نمایند. Downloaded from jarums.arums.ac.ir at 6:4 IRST on Thursday November st 08 References - WHO. Environmental Health Criteria 4, Arsenic and Arsenic compounds. Geneva, 00; - 9. - WHO. Guidelines for drinking water quality. Geneva, 004: - - APHA, AWWA, WEF. Standard methods for examination of water and wastewater. 0 th ed. 999; 4-444. 4- Mosaferi M. Arsenic occurrence in drinking water of IR of Iran: The case of Kurdistan province. PhD thesis; School of Public Health: Tehran University of Medical Science; 00; p: -4. (fulltext in persian) 5- Thomas SY, Choah TG, Robiah Y, Gregory KFL, Azni I. Arsenic toxicity, health hazards and removal techniques from water: an overview. Desalination. 007 Nov; 7 (-): 9-66. 6- Gholami M. Application of membrane technology for dye removal from textile wastewaters. PhD thesis; School of public health: Tehran University of Medical Science. 00; p: 65-70. (fulltext in persian) 7- Takashi A. Wastewater reclamation and reuse. Technomic publishing Co. 998; p: 550-5. 8- Lin TF, Hsiao HC, Wu JK, Hsiao HC. Removal of Arsenic from groundwater using POU RO and distilling devices. Environ Technol. 00 Jul; (7): 78-790. 9- Mozaffarian K, Madaeni S, Khoshnoudi M. Evaluating the performance of reverse osmosis in Arsenic removal from water. Journal of Water and Wastewater, 007 Mar; 7 (): -8. (fulltext in persian) 0- Mosaferi M, Mesdaghinia AR. Removal of Arsenic from drinking water using modified activated alumina. Journal of water and wastewater. 005 Sep; 6 (54): -4. (fulltext in persian) - Babaie Y, Ghasemzadeh F, Arbabzavvar MH, Alavi moghaddam MR. Experimental study of Arsenic removal from contaminated water by macroscopic algae kara. Journal of Environmental science and technology. 007; (): -8. (fulltext in persian) - Asghari AR, Magvi AH, Vaezi F, Khalili F. Study of the efficiency of Arsenic removal from drinking water by granular ferric hydroxide (GFH). Journal of Qom University of Medical Science. 008 Spring; : 5-6. (Fulltext in Persian) - Walker M, Seiler RL, Menmenert M. Effectiveness of household reverse-osmosis systems in a Western U.S. region with high arsenic in groundwater. Sci Total Environ, 008 Jan; 89 (-): 45-5. 4- Khataie AR, Ghanjalie Khosroshahi M. Electrochemical treatment of water contaminated with Arsenic using electrical coagulation process. Journal of Chemical Engineering. 009 Jan; 7(7): 75-88. (fulltext in persian) 5- Geucke T, Deowan SA, Hoinkis J, Pätzold CH. Performance of a small-scale RO desalinator for Arsenic removal. Desalination. 009 Apr; 9 (-):98-06. 6- Richards LA, Richards BS, Rossiterb HMA, Schäferb AI. Impact of speciation on fluoride, arsenic and magnesium retention by nanofiltration/reverse osmosis in remote Australian communities. Desalination. 009; 5: 77-8.
تاثیر پارامترهاي غلظت... دکتر میترا غلامی و همکاران 69 Influence of the concentration, ph, temperature and pressure parameters on Arsenic removal from drinking water via reverse osmosis process Mokhtari SA, MSc; Gholami M, Ph.D; Shakerkhatibi M, Ph.D; Mirhosseini SH 4, MSc Downloaded from jarums.arums.ac.ir at 6:4 IRST on Thursday November st 08 - Lecturer in Environmental Health, Dept. of Environmental Health, School of Health, Ardabil University of Medical Sciences, Ardabil, Iran. - Corresponding Author: Associated prof. of Environmental Health, Dept. of Environmental Health, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran. E-mail: mitra6@yahoo.com - Assistant prof of Environmental Health, Dept. of Environmental Health, School of Nutrition & Health, Tabriz University of Medical Sciences, Tabriz, Iran. 4- Lecturer in Environmental Health, Dept. of Environmental Health, School of Health, Lorestan University of Medical Sciences, Khorramabad, Iran. ABSTRACT Background & Objectives: Arsenic is the third element of 5 th Group of the periodic table and it is the twentieth rarest element in the earth's crust. This material has application in agriculture, livestock, medicine, electronics and metallurgy. It enters the environment from natural phenomena and human activities, causing pollution in it. Arsenic is a substance that is poisonous, cumulative, and an inhibitor of SH group enzymes. Several studies have identified significant correlation between high levels of Arsenic in drinking water and cancer in liver, nasal cavity, lungs, skin, bladder and kidney in men and women, and prostate in men. The present study was aimed to determin the impact of parameters affecting reverse osmosis membrane performance in Arsenic removal from drinking water. Methods: In this research, Arsenic removal was surveyed and tested through reverse osmosis membrane with spiral-wound module (model: 5 TE, made in CSM Co. Korea). The used solution was prepared synthetically in the laboratory using sodium arsenate, and system performance was investigated under the influence of parameters such as arsenic concentration, pressure, ph and temperature of the input solution. In each case, the flux rate passing through the membrane and transverse velocity was measured. For each mode, after 0 minutes, desired samples were picked up, and then were tested with silver diethyldithiocarbamate method (Test No. 500-As B, standard method). Results: The results of experiments and measurements showed that the parameters of concentration, ph, temperature and pressure in input solution are effective in reverse osmosis membrane performance (model TE 5), and the increase or decrease in each parameter leads to changes in the system s efficiency and performance. The optimal conditions and performance of membrane under the influence of these parameters were defined as follows: pressure 90-0 psi, concentration 0.-0.5 mg/l, temperature 5-0 0 C, and ph = 6-8. Arsenic removal efficiency at the optimum system performance was determined at about 99-95 percent. Conclusion: According to the results and the high efficiency and acceptable performance, this approach is effective and can be applied as a method for Arsenic removal in areas with contaminated water. Key words: Arsenic; Drinking Water; Reverse osmosis process