حذف ماده سمی «فنول» از آب به کمک تفاله نیشکر

فنول یا بنزنول یک هیدروکربن حلقوی آروماتیک است که درنتیجه فرایندهای طبیعی یا توسط انسان در صنایع مختلف (پتروشیمی، صنایع دارویی، پلاستیک، صنعت کاغذ و تولید حشره‌کش) تولید و وارد محیط‌زیست می‌گردد. ترکیبات فنولیک موجود در آب، اثرات زیان‌آوری بر سلامتی و محیط‌زیست دارند. به‌علاوه، وجود  فنول در آب آشامیدنی و ترکیب شدن آن با کلر، مزه ناخوشایندی ایجاد می‌کند. سازمان بین‌المللی مطالعه روی سرطان، فنول را در رده چهارم سرطان‌زایی قرار داده است.

با توجه به این سمیت ها، سازمان‌های مختلف بین‌المللی و محلی، قوانین سخت‌گیرانه‌ای را تدوین و رعایت حدود استاندارد برای این ماده را اجباری دانسته‌اند. سازمان بهداشت جهانی، حداکثر مقدار فنول در پساب‌های خروجی صنایع را 1 میلی‌گرم در لیتر بیان کرده‌اند. ازاین‌رو باید سعی شود فنول را از آب و فاضلاب توسط روش‌های مختلف حذف کرد.

ترکیبات فنولیک موجود در آب، اثرات زیان‌آوری بر سلامتی و محیط‌زیست دارند. به‌علاوه، وجود  فنول در آب آشامیدنی و ترکیب شدن آن با کلر، مزه ناخوشایندی ایجاد می‌کند. سازمان بین‌المللی مطالعه بر روی سرطان، فنول را در رده چهارم سرطان‌زایی قرار داده است.

تاکنون راهکارهای متعددی برای حذف فنول از محلول‌های آبی یافت شده که می‌توان آن‌ها را در سه دسته کلی فیزیکی ،شیمیایی و بیولوژیکی تقسیم‌بندی کرد. در این میان، روش‌های فیزیکی، متداول‌ترین روش است که به‌صورت مؤثر و کم‌هزینه، فنول را از محلول‌های آبی حذف می‌کنند. به‌طورکلی، جذب سطحی روی جاذب‌های فیزیکی، یک فرایند ساده و نسبتاً اقتصادی است که می‌توان به‌وسیله آن رنگ‌ها، بوها و بخارات مضر را جذب و از جریان سیال جدا کرد.

در این خصوص، محققین کشورمان از ماده‌ای به نام «باگاس» برای این منظور استفاده کرده‌اند. باگاس یا تفاله نیشکر، محصول جانبی یا به عبارتی جزو زائدات کارخانجات تولید شکر، به‌راحتی قابلیت دسترسی داشته و با هزینه کم قابل تهیه است.

بدین منظور، محققین دانشگاه‌های علوم پزشکی شهید بهشتی و علوم پزشکی مازندران محلول‌های با غلظت‌های مختلفی از آب و فنول را تهیه و  به این محلول‌ها باگاس اضافه کرده‌اند. سپس و بعد از گذشتن زمان‌های آزمایشی مختلف، این محققین، مقدار فنول خارج‌شده از محلول و جذب‌شده در باگاس را به کمک دستگاهی موسوم به «اسپکتروفتومتر» اندازه‌گیری کرده‌اند.

نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که فاکتورهای متعددی میزان کارایی جاذب را تحت تأثیر قرار می‌دهند. در این رابطه غلظت اولیه آلاینده فنول در محلول، یک عامل محدودکننده است که با افزایش مقدار آن، جذب کاهش می‌یابد.

همچنین بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، افزایش مدت‌زمان تماس، یک عامل کمکی در میزان جذب است و pH محلول نیز بار سطحی جاذب و میزان یونیزاسیون فنول را تغییر می‌دهد. در این رابطه، مدت‌زمان 50 دقیقه و pH سه، وضعیت بهتری را در جذب فنول از آب ایجاد می‌نمایند.

از سوی دیگر، یافته‌های این پژوهش حاکی از آن است که با افزایش مقدار جاذب تا یک مقدار بهینه، راندمان یا میزان حذف فنول به ازای مقدار مشخص جاذب افزایش می‌یابد. در این تحقیق، مقدار بهینه باگاس، 2 گرم بوده است.

نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که با فراهم کردن شرایط بهینه، می‌توان از باگاس نیشکر به‌عنوان یک جاذب آلی جهت تصفیه پساب‌های آلوده به فنول استفاده کرد. بنابراین با توجه به اینکه در فرآوری تهیه شکر، ضایعات باگاس در مقادیر زیاد تولید می‌شود، می‎توان از آن به‌عنوان یک جاذب ارزان‌قیمت استفاده نمود.

یافته‌های این فعالیت پژوهشی که در فصل‌نامه «بهداشت در عرصه» وابسته به دانشگاه علوم پزشكي شهيد بهشتي منتشر شده، می‌تواند تأثیر زیادی در کاهش هزینه تصفیه پساب‌های آلوده به فنول داشته باشد.

در ادامه به‌منظور روشن شدن ابعاد بیشتری از این پژوهش، گفتگویی را با سرکار خانم سیما الیاسی، کارشناس ارشد مهندسی بهداشت محیط از دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی به‌عنوان محقق مسئول این تحقیق انجام داده‌ایم که از نظر شما می‌گذرد:

سؤال 1- آیا شما اطلاعی از آمار مربوط به وضعیت آلودگی آب‌های شهری به فنول، در ایران و جهان دارید؟

پاسخ: فنول از آلاینده‌های معروف زیست‌محیطی بوده و كاملاً سمي است و در غلظت‌های كم 5 تا 25 میلی‌گرم بر لیتر براي ماهی‌ها كشنده است و در غلظت حدود 5/0 میلی‌گرم بر لیتر باعث ايجاد طعم ناخوشايند در آب آشاميدني می‌شود. فنول توسط آژانس حفاظت محيط زيست آمريكا در ليست مواد آلاينده داراي اولويت قرار گرفته است و ميزان آن در آب آشاميدني كمتر از  5/0 میکروگرم در لیتر مقرر شده است. آمار دقیقی نسبت به حضور این آلاینده در آب شهری اعلام نشده است.

سؤال 2- در پژوهش خود اشاره نموده‌اید که نیمه‌عمر بیولوژیکی فنول بالا است؟ لطفا این موضوع را برای خوانندگان بیشتر توضیح دهید؟

پاسخ: نیمه‌عمر ترکیب شیمیایی مدت‌زمانی است که نیمی از ماده وارد شده به بدن در پلاسما یاسرم خون کاهش می‌یابد. به تعریف ساده‌تر اگر ترکیب شیمیایی وارد بدن شود و غلظت آن به حداکثر خود رسیده باشد، مدت‌زمانی که این مقدار از اوج به نصف همین میزان برسد، نیمه‌عمر نام دارد.

سؤال 3- آیا در ایران اجباری برای تصفیه فاضلاب صنایع ازلحاظ آلودگی به موادی سمی نظیر فنول، قبل از ورود به منابع طبیعی نظیر رودخانه‌ها وجود دارد و البته اجرا می‌شود؟

پاسخ: همان‌طور که در بالا عرض شد فنول توسط آژانس حفاظت محيط زيست آمريكا در ليست مواد آلاينده داراي اولويت قرار گرفته است و ميزان آن در آب آشاميدني كمتر از  5/0 میکروگرم در لیتر مقرر شده است. بنابراین در ایران و جهان صنایع ملزم به بررسی این آلاینده در فاضلاب و پساب آن می‌باشند. طبق قانون  باید نظارت‌های مداوم از طرف سازمان محیط زیست و مهندسین بهداشت محیط قبل از ورود این ترکیبات به محیط زیست انجام شود. اما از پیاده شدن واقعی این قانون بی‌اطلاع هستم.

سؤال 4- وضعیت کشورهای دیگر در این خصوص چگونه است؟

پاسخ: کشورهای دیگر نیز ملزم به رعایت قانون تعیین‌شده از طرف آژانس حفاظت محیط زیست در خصوص این آلاینده هستند و در کشورهای پیشرفته نظارت‌های سخت‌گیرانه‌ای در این خصوص اجرا می‌شود.

سؤال 5- چه شد که شما به فکر باگاس نیشکر برای حذف فنول از آب‌ها افتادید؟

پاسخ: همان‌طور که می‌دانید باگاس باقیماندۀ فیبری به‌جای مانده بعد از عصاره گیری از شكر است كه به‌صورت قطعات ریزتراشۀ چوب و به رنگ زرد كاهی است. باگاس در صنعت تولید کاغذ، الکل سازی، تولید اسیدسیتریک و خوراک دام بکار گرفته می‌شود. در رشته مهندسی بهداشت محیط و رشته‌های وابسته، محققان به دنبال پیدا کردن ترکیبات ارزان با قابلیت یا پتانسیل جذب بالا جهت جذف آلاینده‌های مختلف از آب و فاضلاب هستند. همان‌طور که در ابتدا عرض کردم باگاس به‌جز استفاده‌های صنعتی ارزان بوده و قابلیت جذب بالایی نیز دارد.

سؤال 6- آیا تحقیق شما قابلیت تجاری‌سازی شدن دارد؟ به‌عبارت‌دیگر آیا تبدیل باگاس به فیلترهای تجاری شده حذف فنول از پساب‌ها ممکن است و آیا شما در این خصوص کاری انجام داده‌اید؟

پاسخ: بله. با توجه به مطالعاتی که در این زمینه داشته‌ایم باگاس دارای چنین پتانسیلی است. نکته دیگر که لازم است بگویم این است که این ماده پرارزش احتمالا قابلیت جذب بسیاری از آلاینده‌ها را داشته باشد که ان شاالله در تحقیقات آینده به بررسی آن خواهیم پرداخت. متأسفانه گروه ما در خصوص تجاری ساختن این موضوع فعلاً اقدامی نکرده‌ایم.

سؤال 7- باگاس به‌طور ویژه از چه بخش‌هایی تشکیل شده و کدام بخش در جذب فعال فنول دخالت دارد؟

پاسخ: همان‌طور که عرض شد باگاس درواقع باقیماندۀ فیبری به‌جای مانده بعد از عصاره گیری از شكر است که 30-20 درصد از وزن نیشکر را تشكیل می‌دهد. دارای فیبر بالا و نیتروژن بالایی است. باگاس را به‌صورت اصلاح‌شده و یا فعال‌شده (کربن فعال) می‌توان به‌عنوان جاذب استفاده کرد. جهت محاسبه سطح جاذب که در جذب مؤثر است می‌توان از آنالیز BET استفاده کرد.

سؤال 8- آیا در آینده برنامه پژوهشی تکمیلی برای این تحقیق خواهید داشت؟

پاسخ: بله انشاالله در آینده قصد داریم که راندمان حذف این آلاینده و سایر آلاینده‌ها را با دو فرم اصلاح‌شده و فعال‌شده بررسی نماییم.

 

گزارش و گفتگو: محمدرضا دلفیه

منبع: یزدانبخش. ا. و همکاران. 1396. بررسی کارایی باگاس نیشکر جهت حذف فنول از محلول‌های آبی. بهداشت در عرصه، 5(1): 31-24.

No tags for this post.