المواد الكيميائية المستخدمة في تنقية المياه
تُعرف عملية تنقية المياه بأنها الوسيلة المستخدمة لإزالة المركبات الكيميائية غير المرغوبة، وكذلك المواد العضوية وغير العضوية، والملوثات البيولوجية، مثل الفيروسات والبكتيريا والطحالب والفطريات والطفيليات، من الماء. الهدف من هذه العملية هو تقديم مياه صالحة للشرب وتلبية الاحتياجات المختلفة في التطبيقات الطبية والصيدلانية والكيميائية. وقد أسفرت التطورات التكنولوجية في مجال تنقية المياه عن استخدام العديد من المواد الكيميائية، ومنها:
الكلورامين والكلور
تعتبر مادة الكلور والكلورامين من المواد الأكثر شيوعًا في عملية تنقية المياه، حيث تساهم في القضاء على البكتيريا وغيرها من المواد الضارة. ومع ذلك، يجب الانتباه إلى أن استخدام الكلور النقي قد يكون خطرًا في حال استخدامه بطريقة غير صحيحة أو بتراكيز مرتفعة.
ثاني أكسيد الكلور
يُلاحظ أن استخدام ثاني أكسيد الكلور في تنقية المياه قد تراجع بسبب إنتاجه لغاز سريع الاشتعال، بالإضافة إلى زيادة مستويات الكلوريت (Chlorite) عن الحدود الموصى بها من قبل الهيئة الحكومية في الولايات المتحدة.
بيروكسيد الهيدروجين
يجري دمج هذا المركب الكيميائي مع مركب مُنشط يعرف بحمض الفورميك، لتحسين فعالية عملية التنقية ضد الكائنات الدقيقة الضارة ومسببات الأمراض. ومع ذلك، تعتبر هذه الطريقة أبطأ مقارنة باستخدام الكلور، ويمكن أن تؤدي سوء الاستخدام إلى إنتاج مركبات نباتية سامة، بالإضافة إلى تغيير مستويات الحموضة في المياه.
الأوزون
يستخدم الأوزون بشكل فعال لتطهير مياه الصرف الصحي من الجراثيم والمواد الكيميائية والملوثات العضوية. لكن يجب الحذر، حيث يمكن أن يتفاعل مع العديد من المعادن والمركبات العضوية، مما ينتج عنه تكوين مجموعة من المركبات الثانوية.
المواد الطبيعية المستخدمة في تنقية المياه
إليكم بعض المواد الطبيعية التي يمكن استخدامها في تنقية المياه:
الرمل
استخدم الرمل منذ العصور القديمة في تصفية المياه من الرواسب، إذ يتمكن من إزالة الجسيمات الصغيرة التي يصل حجمها إلى 25 ميكرونًا.
المحار
يتميز المحار بقدرته على تصفية طعامه من السموم بالإضافة إلى ذلك المياه، إذ يمكن للمحار البالغ تصفية أكثر من 60 جالونًا من الماء يوميًا، مما يجعل المياه الناتجة صالحة للشرب.
النباتات
تقوم بعض أنواع النباتات بتنقية المياه بشكل طبيعي من خلال إضافة الأكسجين وإزالة ثاني أكسيد الكربون، بالإضافة إلى امتصاص المعادن الثقيلة والسموم، وتعزيز نمو البكتيريا المفيدة. من هذه الأنواع: الخس وزهرة صفير الماء.
الفحم
على الرغم من أن عملية تنقية المياه باستخدام الفحم قد تستغرق وقتًا طويلاً، إلا أنها فعالة جدًا. فالكربون الموجود في الفحم يساعد على إزالة السموم، ويعمل على تصفية الجسيمات بحجم ميكرون واحد مثل أكاسيد النيتروجين والرصاص والكبريت. من المهم استخدام الأنواع الصلبة من الفحم وغسلها جيدًا لتجنب الذوبان غير المرغوب فيه في المياه.
جوز الهند
يمتلك جوز الهند طبقات من الألياف التي تساعد في تصفية المياه من خلال امتصاص الملوثات. غالبًا ما تستخدم الفلاتر التجارية جوز الهند كمرشحات لإزالة السموم والجزيئات. كما أن قشور جوز الهند تساعد في الحد من حركة الجسيمات والطفيليات، مثل الكريبتوسبوريديوم (Cryptosporidium) والجيارديا (Giardia).
التراب الدياتومي
يُعتبر التراب الدياتومي مسحوقًا متكتلًا من الصخور الرسوبية، وله قوام يساعد على إزالة الشوائب الكبيرة مثل الطحالب وكذلك الفيروسات المنقولة بالماء.
خطوات تنقية المياه
تتضمن النقاط التالية الخطوات الأساسية لتنقية المياه، مع العلم أن هذه الخطوات قد تختلف بحسب المنطقة ونوعية المياه المستهدفة:
- التخثر (Coagulation): تُضاف إلى الماء مواد كيميائية ذات شحنة موجبة، فتلتصق الجزيئات سالبة الشحنة بها، لتكوين جسيمات أكبر تُسمى (floc).
- الترسيب (Sedimentation): تستقر الجسيمات الكبرى (floc) في قاع المياه، تاركة الماء النقي في الأعلى.
- الفلترة (Filtration): يمر الماء المتبقي عبر أنظمة ترشيح مصنوعة من الرمل والفحم والحصى، للتخلص من ملوثات مثل الغبار والبكتيريا والفيروسات.
- التطهير (Disinfection): يتم إضافة مواد مطهرة إلى الماء مثل الكلور للقضاء على أي فيروس أو بكتيريا متبقية.