معالجة المياه
معالجة المياه Water treatment، هي العمليات التي تجرى على المياه لجعلها أكثر ملائمة للاستخدام. وتتضمن هذه العمليات معالجة مياه الشرب، المعالجات الصناعية، الطبية، واستخدامات أخرى متعددة. وتهدف جميع عمليات معالجة المياه إلى التخلص من الملوثات الموجودة في المياه، أو التقليل من نسبة تركيزها.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
تنقية مياه الشرب
معالجة مياه الشرب
معالجة مياه الصرف الصحي
معالجة المياه العادمة الملوثة بالملوثات العضوية بتقانة التفكيك الحفزي الضوئي المؤكسد
مقدمة
أصبح التلوث البيئي بالمواد الكيميائية مشكلة عالمية وجدية، وبما أن مصير العديد من الملوثات العضوية، (كالأصبغة، المواد الفعالة سطحياً، المبيدات، الفنولات وغيرها) التي تنتج عن صناعات مختلفة (كالصناعات النسيجية والغذائية) أو حتى مياه الصرف الناتجة عن الاستخدامات المنزلية، يؤول إلى الأنهار والبحيرات وأحياناً يتسرب إلى المياه الجوفية، فتسبب هذه المواد ضغطاً شديداً على النظام البيئي المائي. تتجه الأبحاث الحديثة في مجال تنقية المياه نحو أكسدة المركبات العضوية المنحلة في هذه المياه.
المبدأ العام لتقانات الأكسدة المتقدمة
تعتمد جميع تقانات الأكسدة المتقدمة على توليد جذور الهيدروكسيد التي تملك كمون أكسدة (+2.8 V) يجعلها كمؤكسد أقوى حتى من الأوزون الذي يملك كمون أكسدة (2.07V+)، كما تتميز هذه الجذور بعدم انتقائيتها وبالتالي تفاعلها مع معظم المركبات العضوية. تعد جذور الهيدروكسيل المتولدة ذات القدرة المؤكسدة القوية المسؤول الأول عن أكسدة المركبات العضوية من خلال المشاركة بالتفاعلات التالية:
- سحب الهيدروجين من المركب العضوي لتتولد جذور عضوية تتفاعل مع الأكسجين الجزيئي مشكّلة جذور البيروكسي لتبدأ سلسلة من التفاعلات الجذرية تؤدي في نهايتها إلى تحلل كامل للمركب العضوي حسب التفاعل العام:
HO. + RH → R. + H2O
R. + O2 → RO2. → CO2 + H2O
- تفاعلات الضم الإلكتروفيلية وذلك عند وجود الحلقات العطرية في المركبات العضوية.
- تفاعل الاتحاد بين جذور الهيدروكسيل، بالإضافة إلى تفاعل هذه الجذور مع الماء الأكسجيني في حال وجوده مولدةً جذور البروكسيد الأقل تفاعلية من جذور الهيدروكسيل :
HO. + HO. ⟶ H2O2
HO. + H2O2 ⟶ HOO. + H2O
ملاحظة: بما أن جذور الهيدروكسيل شديدة التفاعلية وقليلة الثبات لذا لابد من تشكيلها أثناء التفاعل من خلال تفاعلات ضوئية أو كيميائية. تظهر المشكلة الأساسية التي تواجه تقانات الأكسدة المتقدمة (AOPs) في كلفتها المرتفعة والتي تعود بشكل أساسي إلى المتطلب الكبير من الطاقة الكهربائية لتوليد الأوزون أو من أجل مصابيح الأشعة فوق البنفسجية يمكن حل هذه المشكلة عند الاستفادة من الأشعة الشمسية، يتمتع بهذه الخاصة كل من طريقتي:
- الأكسدة الضوئية الحفزية اللامتجانسة بوجود أنصاف النواقل.
- الأكسدة الضوئية الحفزية المتجانسة بوجود كاشف الفوتو-فنتون.
تعتمد هذه التقانات بشكل رئيسي على تفاعلات التفكك المؤكسد، وذلك بمشاركة الأشعة أو الماء الأكسجيني اللذان يساعدان على تشكيل جذور عضوية عند تشعيع المركبات العضوية، أو عند تفاعل هذه المركبات العضوية مع جذور الهيدروكسل وبالنتيجة يمكن لهذه الجذور المتشكلة التفاعل مع الأكسجين المنحل لنحصل ومن خلال جذور البيروكسيل والبيروكسيد المتشكلة على تفكك كامل للمركبات العضوية.
تقانات الأكسدة المتقدمة المعتمدة على الأشعة فوق البنفسجية
- لمحة عن أنصاف النواقل:
- الحفز الضوئي اللامتجانس (Heterogeneous Photocatalytic):
- اختبار أكسيد التيتانيوم لاستخدامه في هذه التقانة:
- آلية التفكك الضوئي الحفزي على سطح أكسيد التيتانيوم:
- تأثير بعض العوامل الأساسية على الحفز الضوئي اللامتجانس:
في البلدان النامية
انظر أيضاً
- تقنيات معالجة مياه الصرف الزراعي
- كارل روجرز دارنال
- تطهير بيئي
- تقنيات م عالجة مياه الصرف الصناعي
- ذروة مياه (إمدادات المياه & الطلب)
- تلوث المياه
- نوعية المياه
- شبكة إمداد المياه
المصادر
مقالات
- Water management technologies: The high tide of hi-tech TLVInsider] from TLVInsider, Issue 3, Israel H2O, November 2009
- Water Talk: Deep in the well of Israeli Innovation from TLVInsider, Issue 3, Israel H2O, November 2009
قراءات إضافية
Clescerel, Lenore S.; Greenburg, Arnold E.; Eaton, Andrew D. (1999), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, American Public Health Association; 20th edition
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
وصلات خارجية
- International Water Association Professional / research organization
- Nanotechnology-enabled Water Treatment-Project NeWT, Center for Biological and Environmental Nanotechnology (CBEN), Rice University
- NSF International - Independent non-profit standards organization
- Photo essay of water treatment system - by photographer Marc Steinmetz
- Transnational Ecological Project - Industrial wastewater treatment (Russia)
- Water Environment Federation - Professional association focusing on wastewater treatment
- WHO.int, WHO Guidelines