كيف تعمل الألومينا المنشطة في إزالة الفلورايد من الماء؟

تُعدّ فلورة المياه سلاحًا ذا حدين. ففي الولايات المتحدة، تُضاف الفلورايد إلى معظم مصادر المياه للمساعدة في الوقاية من تسوس الأسنان. (تجدر الإشارة إلى أن الفلورايد موجود بشكل طبيعي في العديد من مصادر مياه الشرب حول العالم). مع ذلك، قد تُلحق الفلورايد الضرر بالعظام عند تناول جرعات عالية، بل وقد تكون قاتلة عند تناول كميات كبيرة منها.

يلعب الألومينا المنشط، كمادة مجففة، دورًا بالغ الأهمية في خفض مستويات الفلورايد في الماء. وبذلك، يُبقي الألومينا المنشط كمية كافية من الفلورايد في الماء ليستفيد منه الناس ويستفيدوا من فوائده الصحية، وفي الوقت نفسه يضمن عدم بقاء كميات ضارة من الفلورايد في مياه الشرب.

في عام 1994 أوصت منظمة الصحة العالمية بأن تكون مستويات الفلورايد في الماء بين 0.5 و1 ملغم/لتر. يجب إزالة الفلورايد من مستويات الفلورايد التي تزيد عن 1 ملغم، ويمكن القيام بذلك بثلاث طرق مختلفة: باستخدام المواد الكيميائية والترسيب، أو باستخدام التقنيات القائمة على الأغشية، أو باستخدام التبادل الأيوني والامتزاز.

في كثير من الأحيان، تُستخدم هذه الطرق مجتمعة. على سبيل المثال، عندما تتجاوز مستويات الفلورايد 15 جزءًا في المليون، يُنصح باستخدام الجير، الذي يندرج ضمن فئة المواد الكيميائية والترسيب، لقدرته على التعامل مع المستويات العالية من الفلورايد. بعد خفض هذا المستوى باستخدام الجير، يُنصح باستخدام الألومينا المنشطة، التي تندرج ضمن فئة الامتزاز، لخفض محتوى الفلورايد إلى أقل من جزء واحد في المليون، حيث يمكن للألومينا المنشطة تنقية المياه بنسبة تصل إلى 99%.

كيف الألومينا المنشطةالعمل على إزالة الفلورايد من الماء?

تمتص الألومينا المنشطة الفلورايد لأن الفلورايد ينجذب إلى الألومينا. ويسعى الفلورايد إلى تكوين فلوريد الألومنيوم، وهو ما يحدث بالفعل عند ملامسته للألومينا المنشطة. ويبقى فلوريد الألومنيوم ملتصقًا بحبيبات الألومينا طالما بقي مستوى الرقم الهيدروجيني للماء أقل من 6. إذا انخفض الرقم الهيدروجيني للماء عن 6، تبدأ فعالية الألومينا المنشطة بالتراجع. وقد يسمح ذلك أيضًا بدخول الألومنيوم إلى الماء، مع العلم أن الألومنيوم لا يذوب عادةً في الماء.

ملاحظة: تُستخدم تقنية التناضح العكسي لإزالة الألومنيوم من الماء، ويمكن استخدامها أيضاً في بعض أجهزة التقطير. لا يتسرب الألومنيوم عادةً إلى الماء لأن الماء يجد صعوبة في إذابته.

يُنصح بمعالجة الألومينا المنشطة بكبريتات الألومنيوم قبل استخدامها لتحسين عمليات الامتزاز الأولية. بعد المعالجة، من المهم تذكر أن تفاعلات الامتزاز مع الألومينا المنشطة تعتمد على معدل التدفق. على الرغم من قدرة الألومينا المنشطة على تحمل معدلات تدفق عالية مع استمرار عملها، إلا أن قدرتها على الامتزاز تقل، مما قد يستدعي إجراء دورات إضافية. وقد أدى مضاعفة معدل التدفق إلى زيادة الفلورايد بنسبة 33% عبر طبقات الألومينا المنشطة، مما قلل من فعاليتها في امتزاز الفلورايد.

قد تتداخل أيونات أخرى مع عملية الامتزاز عند استخدام الألومينا المنشطة، ويعود ذلك إلى احتواء مياه الشرب في الولايات المتحدة على أيونات أخرى. عادةً ما تكون هذه الأيونات كلوريد الصوديوم، وكبريتات الصوديوم، وبيكربونات الصوديوم. لا يؤثر كلوريد الصوديوم وكبريتات الصوديوم على عملية الامتزاز، بينما قد تُقلل بيكربونات الصوديوم من قدرة الألومينا المنشطة على الامتزاز بنسبة تتراوح بين 33% و70%.

يمكن تجديد الألومينا المنشطة، كمعظم المواد المجففة. يُضاف هيدروكسيد الصوديوم أو كبريتات الألومنيوم أو حمض الكبريتيك إلى محلول قلوي يحتوي على الألومينا المنشطة، مما يسمح بتجديد المادة الماصة. بعد التجديد، يمكن إعادة استخدام الألومينا المنشطة مرارًا وتكرارًا، وعند استخدامها بشكل صحيح، يمكن أن تدوم لسنوات.

تُعد الألومينا المنشطة ضرورية لإزالة الفلورايد من الماء بنسبة تصل إلى 99% وجعل الماء آمناً للشرب.