مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات نیكل (Ni) در آب آشامیدني

• فرم‌های محیطی

  • Ni²⁺: فرم محلول و معمول در آب‌های زیرزمینی و سطحی

  • کمپلکس‌های Ni با هیدرات‌ها یا اسیدهای آلی (مثلاً EDTA)

• اثرات زیان‌بار بر سلامتی

  • پوستی: در تماس مزمن با آب حاوی Ni → درماتیت تماسی، اگزما

  • تنفسی: بخار یا مه نیکل (صنعتی) → التهاب ریه، فیبروز

  • گوارشی: مواجهه‌ی مزمن از راه بلع → تهوع، استفراغ، درد شکمی

  • سیستم ایمنی و کلیوی: سرکوب ایمنی، افزایش پروتئینوری

  • سرطان‌زایی: برخی گونه‌های پودری Ni و ترکیبات کربنیل نیکل کلاس I (IARC)

• استانداردها و حد مجاز

  • WHO: ۷۰ µg/L

  • EPA آمریکا: ۱۰۰ µg/L (Maximum Contaminant Level Objective)

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف نیكل

1. رسوب‌دهی شیمیایی (Precipitation)

   • افزودن هیدروکسید قلیایی (Ca(OH)₂ یا NaOH) → رسوب Ni(OH)₂ سفید → فیلتراسیون

   • کنترل pH ~9 برای حداکثر بازیابی

2. اسمز معکوس (Reverse Osmosis)

   • حذف بالای >۹۰٪ Ni²⁺؛ نیاز به پیش‌تصفیه (حذف ذرات معلق و کلر)

3. تبادل یونی (Ion Exchange)

   • رزین‌های کاتیونی قوی (–SO₃H): تبادل Ni²⁺ با Na⁺ یا H⁺

   • رزین‌های اختصاصی نیکل (شرکت‌های معتبر)

4. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال: حذف Ni با تکیه بر سطح ویژه و گروه‌های عاملی

   • بیوچار و زئولیت‌ اصلاح‌شده: هزینه پایین و ظرفیت مناسب

   • نانومواد اکسید آهن یا گرافن اکسید: جذب انتخابی بالا

5. الکتروشیمی (Electrocoagulation & Electrodeposition)

   • الکترودهای آهن/آلومینیوم → تولید یون‌های فلزی برای انعقاد و ته‌نشینی Ni

   • الکترودپلیشینگ: بازیابی Ni به‌صورت فلزی روی کاتد

6. فرآیندهای زیستی (Bioremediation & Phytoremediation)

   • باکتری‌ها یا جلبک‌های جذب‌کننده Ni

   • گیاهان ابرجاذب مانند Brassica juncea یا سرخس‌های خاص

۳. روش‌های آزمایشگاهی اندازه‌گیری Ni

1. Flame AAS (Atomic Absorption Spectroscopy)

   • حد تشخیص ~۲۰–۵۰ µg/L

2. Graphite Furnace AAS (GF‑AAS)

   • حد تشخیص <۰.۵ µg/L، مناسب نمونه‌های کم‌غلظت

3. ICP–MS (Inductively Coupled Plasma–Mass Spectrometry)

   • حد تشخیص نانوگرم بر لیتر، تفکیک ایزوتوپی Ni (⁵⁸Ni, ⁶۰Ni)

4. ICP–OES (Optical Emission Spectroscopy)

   • حد تشخیص ~۱–۵ µg/L

5. Anodic Stripping Voltammetry (ASV)

   • الکترودهای طلا یا کربن اصلاح‌شده؛ حد تشخیص ~۰.۱ µg/L

6. Colorimetric Kits

   • معرف PAN (1‑فنیل‑2‑نافتولی‌ن) → کمپلکس نارنجی/قرمز قابل اندازه‌گیری اسپکتروفتومتریک

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• طعم و بو

  • Ni²⁺: در غلظت‌های بالای µg/L ممکن است طعم فلزی یا تلخ خفیف احساس شود؛ اما غیرقابل‌اتکا

• رنگ و کدورت

  • آب طبیعی حاوی Ni رنگ یا کدورت ندارد

  • پس از افزودن معرف PAN: تشکیل رنگ نارنجی مایل به قرمز

• کیت‌های میدانی (Test Strips)

  • نوارهای اندیکاتور آغشته به PAN یا دی‌تیزوون: تغییر رنگ قابل مشاهده

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. سنسورهای نانوفناوری

   • نانوذرات طلا/نقره با لیگاندهای تیول: تغییر جذب نوری یا سیگنال الکتروشیمیایی

2. Microfluidic Paper-Based Devices (µPADs)

   • واکنش رنگ‌سنجی PAN در ساختار کاغذی میکروفلوئیدیک

3. DGT (Diffusive Gradients in Thin Films)

   • جذب پیوسته Ni روی رزین در ژل → پایش بلندمدت غلظت Bioavailable

4. LIBS (Laser‑Induced Breakdown Spectroscopy)

   • تحلیل طیفی فوری روی نمونه‌ی خشک‌شده

5. Biosensors

   • آنزیم‌ها یا میکروارگانیسم‌های مهندسی‌شده به Ni → تغییر سیگنال الکتریکی/فلورسانس

۶. علائم و نشانه‌های محیطی

• تجمع در رسوبات

  • ورودی فاضلاب صنایع آبکاری و باتری‌سازی → لایه‌های Ni-rich در بستر رودخانه‌ها

• اثر بر آبزیان و بی‌مهرگان

  • کاهش زنده‌مانی Daphnia magna و ماهیان حساس

  • اختلال در آنزیم‌های کبدی ماهی (سیتوکروم P450)

• گیاهان ابرجاذب (Bioindicator)

  • گونه‌هایی مانند Brassica juncea یا سرخس‌های خاص افزایش رشد در خاک/آب آلوده

• نشانه‌های هیدروژئوشیمیایی

  • pH اسیدی تا خنثی (۵.۵–۷) و اکسیژن‌دار: انتشار Ni از کانی‌های معدنی

نتیجه‌گیری مهندسی:
با توجه به فقدان علائم حسی قابل اعتماد برای Ni²⁺، پایش کیفی و کمی آب با استفاده از روش‌های آزمایشگاهی حساس (GF‑AAS یا ICP–MS) و به‌کارگیری سامانه‌های چندمرحله‌ای تصفیه (رسوب‌دهی شیمیایی + Adsorption + تبادل یونی + RO) برای حذف مؤثر نیکل از آب آشامیدنی ضروری است. در محیط‌های دورافتاده می‌توان از کیت‌ها و سنسورهای میدانی برای غربالگری اولیه بهره برد و نمونه‌های مشکوک را جهت تحلیل دقیق به آزمایشگاه ارسال نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب