อะลูมินาที่ถูกกระตุ้นทำงานอย่างไรในการกำจัดฟลูออไรด์ออกจากน้ำ

การเติมฟลูออไรด์ในน้ำประปาเป็นเหมือนดาบสองคม ในสหรัฐอเมริกา มีการเติมฟลูออไรด์ลงในแหล่งน้ำส่วนใหญ่เพื่อช่วยป้องกันฟันผุ (ควรกล่าวด้วยว่า ฟลูออไรด์เกิดขึ้นตามธรรมชาติในแหล่งน้ำดื่มหลายแห่งทั่วโลก) อย่างไรก็ตาม ฟลูออไรด์อาจเป็นอันตรายต่อกระดูกได้หากได้รับในปริมาณมาก และอาจถึงขั้นเสียชีวิตได้หากรับประทานในปริมาณมาก

สารดูดความชื้นอะลูมินาที่ถูกกระตุ้นมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการลดระดับฟลูออไรด์ในน้ำ โดยอะลูมินาที่ถูกกระตุ้นจะคงปริมาณฟลูออไรด์ในน้ำไว้เพียงพอเพื่อให้ผู้คนได้รับประโยชน์ต่อสุขภาพ ในขณะเดียวกันก็ช่วยให้มั่นใจได้ว่าปริมาณฟลูออไรด์ที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพจะไม่หลงเหลืออยู่ในน้ำดื่ม

ในปี 1994 องค์การอนามัยโลกได้แนะนำว่าระดับฟลูออไรด์ในน้ำควรอยู่ระหว่าง 0.5-1 มิลลิกรัมต่อลิตร หากระดับฟลูออไรด์สูงกว่า 1 มิลลิกรัม ควรทำการกำจัดฟลูออไรด์ ซึ่งสามารถทำได้สามวิธี ได้แก่ การใช้สารเคมีและการตกตะกอน การใช้เทคโนโลยีแบบเมมเบรน หรือการแลกเปลี่ยนไอออนและการดูดซับ

บ่อยครั้งที่วิธีการเหล่านี้ถูกใช้ร่วมกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อระดับฟลูออไรด์สูงกว่า 15 ppm ควรใช้ปูนขาวซึ่งจัดอยู่ในหมวดสารเคมีและการตกตะกอน เนื่องจากสามารถจัดการกับระดับฟลูออไรด์สูงได้ เมื่อระดับฟลูออไรด์ลดลงด้วยปูนขาวแล้ว ควรใช้อะลูมินาที่ผ่านการกระตุ้นซึ่งจัดอยู่ในหมวดการดูดซับ เพื่อลดปริมาณฟลูออไรด์ให้ต่ำกว่า 1 ppm เนื่องจากอะลูมินาที่ผ่านการกระตุ้นสามารถทำให้น้ำบริสุทธิ์ได้ถึง 99%

อย่างไร อลูมินาที่ถูกกระตุ้นการทำงานในการกำจัดฟลูออไรด์ออกจากน้ำ?

อะลูมินาที่ถูกกระตุ้นจะดูดซับฟลูออไรด์ เนื่องจากฟลูออไรด์ถูกดึงดูดเข้าหาอะลูมินา มันต้องการสร้างอะลูมิเนียมฟลูออไรด์ ซึ่งจะเกิดขึ้นได้เมื่อสัมผัสกับอะลูมินาที่ถูกกระตุ้น อะลูมินาฟลูออไรด์จะเกาะติดอยู่กับเม็ดอะลูมินาตราบใดที่ระดับ pH ของน้ำยังคงต่ำกว่า 6 หากระดับ pH ของน้ำต่ำกว่า 6 ประสิทธิภาพของอะลูมินาที่ถูกกระตุ้นจะเริ่มลดลง นอกจากนี้ยังอาจทำให้อะลูมิเนียมปนเปื้อนในน้ำได้ แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วอะลูมิเนียมจะไม่ละลายในน้ำก็ตาม

หมายเหตุ: กระบวนการรีเวิร์สออสโมซิสใช้ในการกำจัดอะลูมิเนียมออกจากน้ำ และเครื่องกลั่นน้ำบางประเภทก็สามารถทำได้เช่นกัน โดยทั่วไปอะลูมิเนียมจะไม่ปนเปื้อนลงในน้ำ เนื่องจากน้ำละลายอะลูมิเนียมได้ยาก

แนะนำให้ทำการปรับสภาพอะลูมินาที่ผ่านการกระตุ้นด้วยอะลูมิเนียมซัลเฟตก่อนใช้งาน เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการดูดซับในรอบแรก หลังจากปรับสภาพแล้ว สิ่งสำคัญที่ต้องจำไว้คือ ปฏิกิริยาการดูดซับของอะลูมินาที่ผ่านการกระตุ้นนั้นขึ้นอยู่กับอัตราการไหล แม้ว่าอะลูมินาที่ผ่านการกระตุ้นจะสามารถรับมือกับอัตราการไหลสูงได้และยังคงทำงานได้ แต่ความสามารถในการดูดซับจะลดลง ซึ่งอาจทำให้ต้องทำการดูดซับซ้ำหลายรอบ การเพิ่มอัตราการไหลเป็นสองเท่าทำให้มีฟลูออไรด์ไหลผ่านชั้นอะลูมินาที่ผ่านการกระตุ้นเพิ่มขึ้น 33% ส่งผลให้ประสิทธิภาพของอะลูมินาที่ผ่านการกระตุ้นในการดูดซับฟลูออไรด์ลดลง

มีความเป็นไปได้ที่ไอออนอื่นๆ จะรบกวนกระบวนการดูดซับเมื่อใช้สารอะลูมินาที่ผ่านการกระตุ้น เนื่องจากน้ำในสหรัฐอเมริกามีไอออนอื่นๆ ปนอยู่ ไอออนเหล่านี้มักเป็นโซเดียมคลอไรด์ โซเดียมซัลเฟต และโซเดียมไบคาร์บอเนต โซเดียมคลอไรด์และโซเดียมซัลเฟตไม่รบกวนกระบวนการดูดซับ แต่โซเดียมไบคาร์บอเนตสามารถลดความสามารถในการดูดซับของอะลูมินาที่ผ่านการกระตุ้นได้ระหว่าง 33% ถึง 70%

อะลูมินาที่ผ่านการกระตุ้น เช่นเดียวกับสารดูดความชื้นส่วนใหญ่ สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ โดยใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ อะลูมิเนียมซัลเฟต หรือกรดซัลฟิวริก ผสมกับสารละลายด่างที่มีอะลูมินาที่ผ่านการกระตุ้นอยู่ เพื่อให้สารดูดซับกลับมาใช้งานได้อีกครั้ง เมื่อนำกลับมาใช้ใหม่แล้ว อะลูมินาที่ผ่านการกระตุ้นสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ และหากใช้อย่างถูกต้อง อะลูมินาที่ผ่านการกระตุ้นสามารถใช้งานได้นานหลายปี

อะลูมินาที่ผ่านกระบวนการกระตุ้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในการกำจัดฟลูออไรด์ในน้ำได้ถึง 99% และทำให้น้ำดื่มปลอดภัยสำหรับประชาชน