بررسی حذف نیترات از آبهای زیرسطحی اصفهان با استفاده از غشاهای نانوفیلتراسیون

یکی از آنیونهایی که وجود بیش از حد استاندارد آن در آب برای سلامت انسان و حتی حیوان مضر می باشد یون نیترات است.از روشهای حذف نیترات می توان به روشهای کاتالیستی، الکترودیالیز، تبادل یونی، بیولوژیکی، جذب سطحی بر روی نانوذرات و کربن فعال و روشهای غشایی اشاره نمود. از مزایای روشهای غشایی می توان به صرفه جویی در مصرف انرژی، تکنولوژی ساده و کاربرد آسان، سازگاری با محیط زیست، تولید محصول با کیفیت مناسب،انعطاف پذیری بالا در طراحی سیستم، امکان ترکیب با سایر فرایندهای جداسازی و آسان بودن نظافت سیستم اشاره نمود. در بین روشهای غشایی فرایندهای نانوفیلتراسیون و اسمزمعکوس برای حذف نیترات استفاده می گردد. در این پژوهش اثر متغیرهای عملیاتی فشار، دما و ph بر میزان حذف نیترات و میزان تراوش آب عبوری از غشا در فرایند غشایی نانوفیلتراسیون برروی آب سنتزی با غلظت 100 و آب چاه با غلظت 95 میلی گرم برلیتر نیترات مورد بررسی قرار گرفت. از روش آماری سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی برای ارزیابی و تعیین شرایط بهینه استفاده شد. همچنین ارزیابی و بهینه سازی اقتصادی فرایند غشایی نانوفیلتراسیون با استفاده از مدل اقتصادی وربرن انجام گرفت. در پایان نیز محدوده بهینه فنی و اقتصادی برای فرایند تصفیه آب توسط نانوفیلتراسیون تعیین شد. نتایج حاصل از آزمایشات آب سنتزی نشان داد که حداقل میزان تراوش محصول 5/16 و حداکثر 3/84 لیتر بر مترمربع ساعت است. همچنین حداقل و حداکثر میزان حذف نیترات بترتیب 1/44 و 4/78 درصد بدست آمد. نتایج بیانگر افزایش تراوش و میزان حذف با افزایش فشار می باشد در صورتی که با افزایش دما میزان تراوش افزایش و میزان حذف نیترات کاسته شد. به علاوه افزایش ph اثر محسوسی بر روی میزان تراوش نداشته اما باعث افزایش میزان حذف نیترات گردید. در مورد آب طبیعی حداقل میزان تراوش محصول 7/7 و حداکثر 1/68 لیتر بر مترمربع ساعت است. همچنین حداقل و حداکثر میزان حذف نیترات بترتیب 1/22 و 8/74 درصد بدست آمد. اثر متغیرها در مورد آب طبیعی مانند آب سنتزی بود با این تفاوت که برخلاف آب سنتزی با افزایش ph ، میزان تراوش آب عبوری از غشا کاهش یافت. با توجه به نتایج کلی آب سنتزی و طبیعی میزان تراوش آب از غشا و همچنین میزان حذف نیترات در نمونه آب طبیعی نسبت به آب سنتزی در کلیه آزمایشات کمتر است که از دلایل آن می توان به ایجاد دو پدیده پلاریزاسیون غلظتی و گرفتگی در غشاها در آب طبیعی اشاره نمود. ارزیابی اقتصادی فرایند غشایی نشان داد که با افزایش ظرفیت ورودی به سامانه غشایی تصفیه آب هزینه های سرمایه گذاری ثابت و عملیاتی افزایش می یابد اما هزینه تولید هرمترمکعب آب کاسته شده است. به علاوه با افزایش فشار هزینه سرمایه گذاری کل کاهش یافت. همچنین هزینه هر مترمکعب آب تصفیه شده با افزایش فشار از 3 به 7 بار کاهش یافته و سپس با افزایش فشار هزینه ها افزایش می یابد. در نتیجه فشار 7 بار، فشار بهینه از لحاظ اقتصادی برای انجام فرایند تصفیه آب می باشد.