Skip to main content
header

טיהור מים על ידי חשמל

חוקר: פרופ' אבנר עדין

מוסד המחקר: הפקולטה לחלקאות, מזון וסביבה, האוניברסיטה העברית בירושלים

רקע

מזהמים רבים במים מורכבים מחלקיקים אנאורגאניים, כמו חרסיות ותחמוצות של מתכות, וממגוון חלקיקים ביולוגיים כדוגמת וירוסים ואצות. חלקיקים אלה טעונים בדרך כלל במטען שלילי, ועל כן דוחים אחד את השני ויוצרים מערכת אחידה, יציבה וכמעט בלתי ניתנת לסינון. יציבות המערכת, המתבטאת בכך שהחלקיקים נותרים מפוזרים בנוזל ואינם שוקעים, נובעת מהכוחות הפועלים בתווך שבין הנוזל לשטח הפנים של החלקיק המוצק.

טיפולי הפתתה (קואגולציה ופלוקולציה) הם טיפולי קדם, בהם מוסיפים למים חומרים הגורמים לחלקיקי הלכלוך לגדול, כך שניתן לסננם ביתר קלות. טיפול מעין זה הינו תהליך הכרחי במגוון תעשיות, כולל תעשיית הטיפול במים ובשפכים. על פי רוב, תהליכי ההפתתה הם השלב הראשוני, שלאחריו מתבצעים תהליכי סינון ותהליכי שיקוע.

בתהליך ההפתתה יוצרים פתיתים גדולים יותר וברי שיקוע, וזאת על ידי ניטרול כוחות הדחייה השוררים בין החלקיקים. ניטרול הכוחות מאפשר את  התקרבות החלקיקים במידה כזו שתוביל להיצמדותם על ידי כוחות המשיכה הבין מולקולאריים (כוחות ואן דר ואלס).

בהפתתה רגילה משתמשים לצורך כך במלחי ברזל או אלומיניום. משמעות הדבר היא שאנו מוסיפים למים חומרים נלווים שיש צורך לסלקם בהמשך.

 

 

טיפולי קדם באתרים

 

שאלת המחקר

האם ניתן לבצע הפתתה על ידי שחרור יוני ברזל לתמיסה באמצעות אלקטרודות? האם דרך זו תהיה ידידותית לסביבה ועם זאת יעילה מבחינה טכנית וכלכלית?

הניסוי

כאשר מחברים אלקטרודת ברזל (למשל פס ברזל) הטבולה בתמיסה למקור מתח, האלקטרודה תחל להתחמצן וכפועל יוצא להתמוסס, כלומר לשחרר יוני ברזל חיוביים למים.

 

 

כמות הברזל אשר תתמוסס מחושבת על פי חוק פארדיי ותלויה בתכונות המתכת, במתח החשמלי המופעל על האלקטרודה ובמשך זמן הפעולה.

הוספת יוני הברזל גורמת בתנאים רגילים להיווצרות פתיתי ברזל הידרוקסיד. תהליך זה קרוי הפתתה חשמלית (אלקטרו-פלוקולציה).

בניסוי שלנו הוכנסו אלקטרודות הברזל לתמיסה מזוהמת, על מנת לבדוק אם תהיה התלכדות בין פתיתי הברזל הטעונים חיובית לבין חלקיקי הזיהום הטעונים שלילית.

 

כלי הניסוי במעבדה

 

 

תוצאות הניסוי

חלקיקי הזיהום השליליים נצמדו לחלקיקי ברזל הידרוכסיד חיוביים או נעטפו על ידם, ובכך יצרו גופים גדולים יותר (פתיתים) שניתן להפריד מהמים על ידי השקעה או סינון.

מסקנות

ניתן לבצע הפתתה על ידי שחרור יוני ברזל לתמיסה באמצעות אלקטרודות, ובכך להפריד חלקיקי זיהום ממים. שיטה זו הוכחה כיעילה, הן מבחינת הסרת הזיהום באופן שאינו מזיק לסביבה והן מבחינת הכדאיות הכלכלית.

חשיבות המחקר

בניגוד לתהליכי הפתתה רגילה, בהם הוספת חומרים כימיים למים מחייבת טיפול נוסף, באלקטרו-פלוקולציה מכניסים לתמיסה רק את היונים הדרושים לתהליך ההפתתה, ובכך חוסכים מהסביבה כמות גדולה של כימיקלים.

 

 

נוצר בתאריך: 26/09/10
עודכן בתאריך: 14/02/11