پساب کلر آلکالی در یک نگاه
پساب کلرو آلکالی به مایعی گفته می‌شود که در فرایند تولید مواد شیمیایی کلر و سود سوزآور (سدیم هیدروکسید) از طریق الکترولیز محلول نمک طعام (سدیم کلرید) تولید می‌گردد. این فرایند یکی از مهم ترین روش‌های تولید این دو ماده شیمیایی است که کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف دارند. ترکیبات موجود در پساب کلرو آلکالی به عوامل مختلفی از جمله نوع سلول الکترولیتی، شرایط عملیاتی و مواد افزودنی استفاده شده بستگی دارد.
آلودگی کلروآلکالی یکی از چالش‌های زیست‌محیطی مهم در صنایع مختلف، به ویژه در ایران است. این نوع آلودگی عمدتا ناشی از فرآیندهای تولید مواد شیمیایی مانند کلر، سود سوزآور (سدیم هیدروکسید) و هیپوکلریت سدیم است. این مواد در بسیاری از صنایع کاربرد دارند و در صورت عدم مدیریت صحیح، می‌توانند آلودگی‌های جدی در آب، خاک و هوا ایجاد کنند. آلودگی‌های ناشی از این فرآیند به دلایل زیر رخ می‌دهند:
- تخلیه پساب‌های حاوی کلر و ترکیبات آلی
- انتشار گازهای کلر و هیدروژن
- تولید لجن‌های حاوی فلزات سنگین
برخی از صنایع اصلی ایجاد کننده آلودگی کلروآلکالی در ایران عبارت اند از:
- صنایع پتروشیمی
- صنایع کاغذسازی
- صنایع نساجی
- صنایع آبکاری
اثرات زیست‌محیطی آلودگی کلروآلکالی
آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی: ترکیبات کلردار و سایر مواد شیمیایی موجود در پساب‌های کلروآلکالی می‌توانند باعث آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی، کاهش کیفیت آب و تهدید سلامت آبزیان شوند.
آلودگی خاک: تخلیه لجن‌های حاوی فلزات سنگین در خاک می‌تواند باعث آلودگی خاک و کاهش حاصلخیزی آن شود.
آلودگی هوا: انتشار گازهای کلر و هیدروژن به هوا می‌تواند باعث مشکلات تنفسی در انسان و آسیب به پوشش گیاهی شود.
برای کاهش اثرات زیست محیطی پساب کلرو آلکالی، روش‌های مختلفی برای تصفیه آن وجود دارد. برخی از این روش ها عبارتند از: رسوب دهی شیمیایی، خنثی سازی، تبادل یونی و اکسیداسیون.
پساب کلروآلکالی حاوی مقادیر قابل توجهی از هیدروکسید سدیم (NaOH)، کلرید سدیم (NaCl) و اغلب ناخالصی‌هایی مانند کلرات و پرکلرات است. این پساب‌ها به دلیل خاصیت قلیایی بالا و وجود مواد شیمیایی فعال، نیازمند تصفیه قبل از تخلیه به محیط زیست هستند. کلرید باریم (BaCl₂) به عنوان یک عامل رسوب‌دهنده در تصفیه این پساب‌ها به کار می‌رود. مکانیزم اصلی تصفیه به صورت زیر است
واکنش‌های اصلی:
تشکیل هیدروکسید باریم: هنگامی که کلرید باریم به پساب اضافه می‌شود، با هیدروکسید سدیم موجود واکنش داده و هیدروکسید باریم (Ba(OH)₂) را تشکیل می‌دهد.
BaCl₂ + 2NaOH → Ba(OH)₂ + 2NaCl
رسوب‌دهی سولفات‌ها: اگر در پساب سولفات‌ها وجود داشته باشد، هیدروکسید باریم با آن‌ها واکنش داده و سولفات باریم (BaSO₄) نامحلول را تشکیل می‌دهد که به صورت رسوب ته نشین می‌شود.
Ba(OH)₂ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓ + 2OH⁻
رسوب‌دهی سایر آنیون‌ها: علاوه بر سولفات، هیدروکسید باریم می‌تواند با سایر آنیون‌های موجود در پساب مانند کربنات، فسفات و برخی فلزات سنگین واکنش داده و رسوب‌های نامحلول تشکیل دهد.
مکانیزم تصفیه پساب کلرو آلکالی با کلرید باریم:
رسوب‌دهی: با تشکیل رسوبات نامحلول، یون‌های مزاحم از پساب جدا شده و غلظت آن‌ها کاهش می‌یابد.
خنثی‌سازی: هیدروکسید باریم با خنثی کردن خاصیت قلیایی پساب،pH آن را به محدوده قابل قبول می‌رساند.
کاهش هدایت الکتریکی: با حذف یون‌ها، هدایت الکتریکی پساب کاهش می‌یابد که این امر برای برخی کاربردهای بعدی مفید است.
مزایای استفاده از کلرید باریم
استفاده از کلرید باریم مزایای زیادی در فر تصفیه کلروالکالی‌ها دارد. برخی از این مزایا عبارتند از:
کاهش غلظت یون‌های مزاحم
با تشکیل رسوبات نامحلول، یون‌های مزاحم مانند سولفات، کربنات و برخی فلزات سنگین از پساب حذف می‌شوند.
کاهش هدایت الکتریکی
هدایت الکتریکی پساب کاهش می‌یابد که این امر در برخی فرآیندها مفید است.
تشکیل رسوب با سولفات‌ها
مهمترین خاصیت کلرید باریم در این زمینه، توانایی آن در تشکیل رسوب با یون‌های سولفات (SO₄²⁻) است. در پساب‌های کلروآلکالی، معمولا مقادیر قابل توجهی سولفات وجود دارد که می‌تواند برای محیط زیست مضر باشد. با افزودن کلرید باریم به این پساب‌ها، واکنش زیر رخ می‌دهد:
BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl
در این واکنش، سولفات باریم (BaSO₄) به صورت یک رسوب نامحلول ته نشین شده و از محلول جدا می‌شود. این امر باعث کاهش غلظت سولفات در پساب و تصفیه آن می‌گردد. با حذف سولفات‌ها از پساب توسط کلرید باریم، از آلودگی منابع آبی و محیط زیست جلوگیری می‌شود. سولفات‌ها می‌توانند باعث افزایش سختی آب، خوردگی تجهیزات و مشکلات زیست‌محیطی شوند.
حلالیت بالا
کلرید باریم به خوبی در آب حل می‌گردد که این امر باعث توزیع یکنواخت آن در پساب و افزایش راندمان واکنش با سولفات‌ها می‌شود.
افزایش شفافیت پساب پس از تصفیه
استفاده از کلرید باریم می‌تواند به کاهش کدورت پساب کمک کند و شفافیت آن را افزایش دهد.
کاهش BOD و COD
در برخی موارد، کلرید باریم می‌تواند به کاهش میزان اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی (BOD) و اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD) در پساب کمک کند.
کمک به لخته‌سازی
کلرید باریم می‌تواند به عنوان یک کمک لخته‌ساز در فرآیندهای تصفیه استفاده شود و به تسریع ته نشینی ذرات جامد کمک کند.
خنثی‌سازی و کنترل pH
خاصیت قلیایی بالای پساب کاهش یافته و pH به محدوده قابل قبول می‌رسد. در برخی موارد، کلرید باریم می‌تواند برای تنظیم pH پساب استفاده شود.
افزایش عمر مفید تجهیزات
کاهش خوردگی تجهیزات به دلیل حذف سولفات‌ها، می‌تواند منجر به افزایش عمر مفید تجهیزات و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری شود.
فرآیند ساده، قیمت بهینه و کاهش هزینه‌های تصفیه
کلرید باریم نسبت به بسیاری از سایر مواد شیمیایی مورد استفاده در تصفیه آب، قیمت مناسبی دارد که آن را به یک گزینه اقتصادی برای این فرآیند تبدیل می‌کند. فرآیند استفاده از کلرید باریم در تصفیه پساب کلروآلکالی ساده است و نیازی به تجهیزات یا روش‌های پیچیده ندارد.
با بهبود کیفیت پساب و کاهش نیاز به سایر مواد شیمیایی، استفاده از کلرید باریم می‌تواند به کاهش هزینه‌های کلی تصفیه کمک کند.
غیر سمی بودن رسوب
سولفات باریم تشکیل شده، یک ترکیب بسیار نامحلول و غیر سمی است که برای محیط زیست خطری ندارد.
قیمت کلرید باریم
قیمت کلرید باریم بسته به عوامل مختلفی مانند خلوص، کمیت، تامین کننده آن، لجستیک، قیمت مواد اولیه، قیمت دلار و سایر نهادهای صنعتی مرتبط مانند نیروی کار و مالیات متفاوت می‌باشد. به طور کلی قیمت کلرید باریم تحت تأثیر شرایط عرضه و تقاضای بازار است. خرید عمده کلرید باریم اغلب با کاهش قیمت واحد آن در ارتباط است.
