İçme suyunun bulanık nehir veya gölden kristal berraklığında cama nasıl dönüştüğünü merak ettiyseniz, bunun arkasında pek çok bilim yatıyor ve adını duymamış olabileceğiniz önemli bir malzeme var: boehmit. Yıllardır boehmit tedarikçi ekibinin parçası olan biri olarak bana sürekli şu soru soruluyor: "Boehmit nedir ve su arıtımı için neden önemlidir?" Bu, sürecin en gösterişli kısmı olmasa da su kaynağımızdaki kirletici maddeleri uzaklaştırmak için sahip olduğumuz en etkili araçlardan biridir. Bu mütevazi alüminyum oksit hidroksitin su arıtma oyununu nasıl değiştirdiğini ve ayrıca bayerit veya makro gözenekli sahte boehmit gibi karşılaşabileceğiniz ilgili malzemelerden birkaç açıdan farklı olduğunu açıklayalım.
İlk olarak, bu alanda yeni olan herkes için hızlı bir hızlandırılmış kurs. Boehmite (buboehmit-ana ürünümüz) AlO(OH)'un kristal formudur, değil mi? Çoğu hidratlı alümina ürünü gibi Bayer prosesi ile üretilmiştir ve onu su arıtımı için mükemmel kılan gerçekten eşsiz bir yapıya sahiptir. Daha kübik kristal yapıya sahip farklı bir alümina hidrat olan bayeritten farklı olarak (bunu şuradan kontrol edebilirsiniz:Bayeritler), boehmit, çalışmak için çok fazla yüzey alanı sağlayan katmanlı, gözenekli bir yapıya sahiptir. Bu yüzey alanı su arıtımı için tartışılamaz çünkü kirletici maddelerin uzaklaştırılmasının gerçekleştiği yer burasıdır. Daha büyük kirletici maddeler veya daha hızlı akış için daha fazla yüzey alanına ihtiyaç duyduğunuzda,makro gözenekli sözde boehmitözellikle yüksek verimli uygulamalar için tasarlanmıştır.
Şimdi gerçek kullanımlara geçelim; çünkü bu yüzden buradasınız, değil mi? Ben büyük olanla başlayacağım: ağır metallerin adsorbe edilmesi. Eski bir sanayi sitesinin veya maden alanının yakınında yaşıyorsanız kurşun, arsenik, kadmiyum ve cıva gibi ağır metaller yeraltı sularında sürekli risk oluşturur. Geleneksel su arıtmalarında aktif karbon veya iyon değiştirme reçineleri kullanılır, ancak bunlar pahalı olabilir ve çoğu zaman her ağır metali eşit derecede iyi toplamazlar. Boehmite bunu değiştiriyor. Gözenekli yüzeyi, ağır metal iyonlarına kimyasal olarak bağlanan hidroksil gruplarına (düşünün: her tarafa yapışan küçük, reaktif OH molekülleri) sahiptir. Yani su, boehmitten yapılmış bir filtreden aktığında, bu metaller suda kalmak yerine boehmite yapışıyor. Daha da iyi olan ne? Boehmite geniş bir pH aralığında çalışır; bu büyük bir artı çünkü farklı su kaynaklarının farklı pH seviyeleri vardır; bazıları asidik, bazıları alkalidir. Tüm ağır metallerden kurtulmak için üç farklı filtre arasında geçiş yapmak zorunda kalan belediye su tesisleriyle çalıştım ve şimdi bizim boehmitimizle birlikte sadece birini kullanıyorlar. Yalnızca ilk yılda operasyonel maliyetlerini %20 oranında azalttı.
Sırada organik kirleticilerin ve mikroplastiklerin giderilmesi var. Her yıl mikroplastikler hakkında daha fazla şey duyuyoruz, değil mi? Çamaşır elyaflarından plastik şişelere kadar her şeyden küçük plastik parçalarıdırlar ve musluk suyunda, nehirlerde, hatta derin okyanuslarda bile ortaya çıkarlar. Ayrıca, standart işlemlerle parçalanamayan her türlü organik bileşik (böcek ilaçları, farmasötikler, endüstriyel kimyasallar) vardır. Normal aktif karbon bazı organik maddeleri adsorbe eder, ancak özellikle daha büyük mikroplastik parçacıklar nedeniyle çok hızlı bir şekilde tıkanır. Boehmite'ın buradaki yapısı da oyunun kurallarını değiştiriyor. Belirli parçacık boyutlarına göre işlediğimizde, çoğu standart filtrenin kaldırabileceğinden 0,1 mikron kadar küçük olan mikroplastikleri yakalayan tekdüze bir gözenek ağı oluşturur. Organik bileşikler için, daha önce bahsettiğim reaktif hidroksil grupları da organik moleküllere bağlanır, onları parçalar veya hapseder, böylece geçemezler. Yiyecek ve içecek fabrikası olan endüstriyel müşterilerimizden biri, proses suyunda pestisit akışıyla ilgili sorunlar yaşıyordu; boehmit filtrelerine geçtiler ve artık bu pestisitlerin %98'i suyu yeniden kullanmadan önce uzaklaştırılıyor. Hatta filtrelerin daha önce kullandıkları aktif karbondan üç kat daha uzun süre dayandığını, bunun da daha az arıza süresi ve daha az atık anlamına geldiğini söylüyorlar.
Ayrıca, her su arıtma operatörünün uğraştığı bir konu olan membran kirlenmesinin önlenmesi de vardır. Eğer sümüksü hale gelmiş ve tıkanmış bir su filtresi gördüyseniz, bu biyolojik kirlenmeye neden olan bakterilerin, alglerin ve membranın yüzeyinde büyüyen organik maddenin, filtreyi daha az etkili hale getirerek akışı yavaşlattığını gösterir. Tuzdan arındırma ve yüksek saflıkta su için son derece yaygın olan ters ozmoz (RO) membranları o kadar kirlenir ki, bitkiler bunları birkaç haftada bir temizlemek zorunda kalır, bu da binlerce kimyasala ve arıza süresine mal olur. Boehmite, RO membranından önce bir ön işlem katmanı görevi görerek bu sorunu çözer. Gözenekli boehmit, normalde zarı tıkayan tüm maddeleri yakalar ve aslında yüzeyinin bakterilerin yapışması daha az olasıdır (buna meraklılar için "kirlenme önleyici" özellik denir). Orta Doğu'daki bir tuzdan arındırma tesisi, bakterilerin daha hızlı çoğaldığı yaz aylarında üretimini %15 oranında azaltan RO membran kirlenmesiyle mücadele ediyordu. Boehmit ön filtre eklediler ve membran temizleme programları 3 haftada bir yerine 12 haftaya çıkarıldı. Bu çok büyük bir maliyet tasarrufu; bize sadece temizlik kimyasalları ve membran değişiminde yılda 500.000 dolardan fazla tasarruf ettiklerini söylediler.
Durun, dünya genelinde pahalı su arıtma altyapısına erişimi olmayan kırsal topluluklar için büyük bir sorun olan florür ve arsenik giderimini unutamam. Hindistan, Afrika ve hatta ABD'nin bazı bölgelerinde yer altı sularında çok fazla florür bulunuyor veya arsenik tüketimi uzun vadede diş florozisi veya arsenik zehirlenmesi gibi ciddi sağlık sorunlarına yol açıyor. Bu ikisini ortadan kaldırmaya yönelik geleneksel yöntemler genellikle karmaşıktır, çok fazla kimyasal gerektirir ve küçük, kırsal ortamlarda bakımı zordur. Boehmite burada mükemmel çünkü düşük maliyetli, kullanımı kolay ve çok fazla ekstra adım gerektirmiyor. Boehmit üzerindeki hidroksil grupları özellikle florür ve arsenik iyonlarına karşı yüksek bir afiniteye sahiptir, bu nedenle onu basit bir filtre yatağına yerleştirdiğinizde su içinden akar ve bu kirletici maddeler hapsedilir. Kenya'nın kırsal köylerine küçük boehmit filtreleri yerleştiren kar amacı gütmeyen bir kuruluşla ortaklık kurduk ve filtrelerin %90'dan fazlasında florür seviyelerini Dünya Sağlık Örgütü'nün tavsiye ettiği limite düşürdüğünü bildirdiler. Daha da havalı olan ne? Kullanılmış boehmit daha sonra stabilize edilip toprak iyileştirme maddesi olarak bile kullanılabilir, dolayısıyla tehlikeli atık olarak imha edilmesi gereken iyon değiştirme reçinelerinden daha iyi bir atık yolu neredeyse yoktur.
Şimdi boehmitin bu uygulamalarda neden diğer malzemeleri geride bıraktığı hakkında konuşalım, çünkü insanların sıklıkla şunu sorduğunu görüyorum: "Neden bunun yerine sadece x kullanmıyorsunuz?" Ağır metaller için bayerit kimya açısından benzerdir ancak daha önce gördüğümüz gibi bayerit, adsorpsiyon için daha az yüzey alanı sağlayan farklı bir kristal yapıya sahiptir. Bu, aynı kirletici madde giderimini elde etmek için daha fazla bayerite ihtiyacınız olduğu anlamına gelir ve bu da maliyeti artırır. Makro gözenekli sözde boehmit, mikroplastikler gibi daha büyük akış hızları ve daha büyük kirletici maddeler için mükemmeldir, ancak boehmitin üstün olduğu küçük ağır metal ve organik molekülleri adsorbe etmede o kadar etkili değildir. Yani biri diğerinden daha iyi değil; ikisi farklı işler içindir ve biz müşterilerimizin kendi özel su ihtiyaçları için doğru ürünü seçmelerine yardımcı oluyoruz. Bu iyi bir tedarikçi olmanın bir parçası, değil mi? Size sadece bir ürün satmıyoruz; sisteminiz için neyin işe yaradığını anlamanıza yardımcı oluyoruz.
Göz ardı edilen bir diğer uygulama: gelişmiş su arıtımı için katalizör desteği. Gelişmiş oksidasyon işlemleri (AOP'ler) gibi daha yeni su arıtma yöntemlerinden bazıları, çıkarılması zor kirletici maddeleri parçalamak için katalizörler kullanır. Katalizörün üzerine oturabilmesi için stabil, gözenekli bir malzemeye ihtiyacı vardır ve boehmit idealdir çünkü AOP'lerin zorlu, yüksek sıcaklık koşullarında kimyasal olarak stabildir ve yapısı tekrarlanan kullanımdan sonra bile bozulmaz. Afet yardım alanları için taşınabilir AOP birimleri geliştiren birkaç teknoloji startup'ıyla çalıştık ve onlar, katalizör tabanı olarak bizim boehmitimize güveniyorlar. Bir kasırga veya sel sonrasında su kaynakları kirlendiğinde, bu taşınabilir üniteler suyu yerinde dakikalar içinde arıtabiliyor ve boehmit, katalizörün değiştirilmesi gerekmeden yüzlerce döngü boyunca çalışmasını sağlıyor. Bu, temiz suya hemen erişemeyen topluluklar için hayat değiştiriyor.
Şimdi sana karşı gerçekçi olmalıyım; boehmite herkese uyan tek bir çözüm değil. Belirli kirletici maddeler ve belirli arıtma adımları için en iyi sonucu verir ve tüm filtrelerin yerini almaz. Örneğin, çok yüksek düzeyde bakteriyle uğraşıyorsanız boehmit filtrelemenin yanı sıra yine de bir dezenfeksiyon adımına (UV veya klor gibi) ihtiyacınız olacaktır. Ancak yaptığı şey, su arıtımında eski malzemelerin dolduramadığı büyük bir boşluğu doldurmaktır. Uygun fiyatlıdır, dayanıklıdır, çok çeşitli koşullarda etkilidir ve birçok alternatiften daha küçük bir çevresel ayak izine sahiptir.
Her gün bu sektörün içinde olan biri olarak boehmitin potansiyeli konusunda her zamankinden daha fazla heyecanlıyım. Şu anda büyük bir sorun olan "sonsuza kadar kimyasallar" olan per- ve polifloroalkil maddeler (PFAS) gibi daha spesifik kirletici maddeleri hedef alabilen, yüzeyi değiştirilmiş boehmit gibi yeni formülasyonlar üzerinde sürekli çalışıyoruz. İlk testler, değiştirilmiş boehmitin PFAS'ı şu anda piyasada bulunan çoğu malzemeden daha iyi adsorbe edebildiğini gösteriyor; bu, PFAS kirliliğiyle mücadele eden topluluklar için oyunun kurallarını değiştirebilir.
Su arıtmayla ilgilenen biriyseniz (ister belediye tesis müdürü, ister endüstriyel operatör, küresel su erişimi üzerinde çalışan kar amacı gütmeyen bir kuruluş, hatta yalnızca kendi yerel suyunun güvenli olduğundan emin olmayı önemseyen biri olun) boehmit'e yakından bakmalısınız. Bu yeni ve gösterişli bir teknoloji değil, onlarca yıllık kullanım sonucunda geliştirilmiş bir malzeme ve onu farklı ihtiyaçlara göre uyarlamanın yeni yollarını buldukça daha da iyi hale geliyor.
Küçük kırsal projelerden çok uluslu büyük su şirketlerine kadar her türlü kuruluşla çalışan bir tedarikçiyiz. Size sadece bir torba boehmit gönderip bunu çözmenize bırakmıyoruz; suyunuzu test etmek, doğru formülasyonu ve parçacık boyutunu bulmak ve ürünün sisteminize uygun olduğundan emin olmak için sizinle birlikte çalışıyoruz. Boehmitin su arıtma sürecinize nasıl yardımcı olabileceğini merak ediyorsanız veya bayerit veya makro gözenekli sahte boehmit gibi ihtiyaçlarınıza uygun farklı ürünler hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız ekibimizle iletişime geçerek sohbet edin. Yardım etmek için buradayız ve temiz, güvenli suyu herkes için erişilebilir hale getirmenin bir parçası olmak istiyoruz.
Referanslar
- Li, Y. ve diğerleri. (2021). "Sudan ağır metallerin uzaklaştırılması için Boehmit bazlı adsorbanlar: Bir inceleme."Tehlikeli Maddeler Dergisi, cilt. 412, s. 125289.
- Dünya Sağlık Örgütü. (2022).İçme Suyu Kalitesine İlişkin Kılavuzlar, 4. baskı. DSÖ Basını, Cenevre.
- Zhang, L. ve diğerleri. (2020). "Mikroplastiklerin giderilmesi için yüksek performanslı bir filtre ortamı olarak makro gözenekli sahte boehmit."Su Araştırmaları, cilt. 185, s. 116287.
- Sharma, R., ve diğerleri. (2019). "Su arıtımında ileri oksidasyon işlemleri için katalizör desteği olarak Boehmit."Uygulamalı Kataliz B: Çevresel, cilt. 254, s. 321-330.
- ABD Çevre Koruma Ajansı. (2023). "İçme Suyunda Per- ve Polifloroalkil Maddeler (PFAS): Güncel Zorluklar ve Arıtma Seçenekleri." EPA Su Ofisi, Washington, DC.
