مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات زایلن (Xylene) در آب آشامیدنی

• ساختار و انواع ایزومر:

  • فرمول C₆H₄(CH₃)₂؛ سه ایزومر آروماتیک: اُرتو-زایلن (o‑Xylene)، متا-زایلن (m‑Xylene) و پارا-زایلن (p‑Xylene).

  • مخلوط تجاری (mixed xylenes) شامل تقریباً نسبت‌های مساوی هر سه است.

• منشأ ورود به آب:

  • نشت مخازن سوخت زیرزمینی، رواناب صنایع پتروشیمی و پالایشگاه‌ها، فاضلاب کارگاه‌های رنگ و تینر.

• خواص فیزیکوشیمیایی:

  • ضریب تقسیم آب/هوا بالا (Henry’s constant ≈ 0.13–0.18 atm·m³/mol) → فراریت بالا

  • ضریب تقسیم آب/چربی (Kow ≈ 317–2000 بسته به ایزومر) → چربی‌دوستی نسبتاً بالا

• اثرات سمی بر انسان

  • تماس حاد (بلع/بخار): سردرد، سرگیجه، تهوع، تحریک پوست و چشم، افسردگی سیستم عصبی مرکزی

  • مواجهه مزمن: اختلالات عصبی–رفتاری (اختلال حافظه، کاهش تمرکز)، اختلال کبدی و کلیوی

  • سرطان‌زایی: زایلن طبق IARC در گروه 3 (نامشخص) دسته‌بندی شده؛ شواهد ناکافی برای انسان

• استانداردها و حد مجاز

  • WHO: فاقد راهنمای مستقیم؛ توصیه به پایین نگه داشتن در حد ng/L–µg/L

  • EPA آمریکا: توصیه‌شده برای مجموع BTEX ≤ 700 µg/L (Xylene به‌طور مجزا ندارد)

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف زایلن

1. هوادهی و Air Stripping

   • برج تماس هوا–آب یا سیستم حباب‌زنی: حذف > ۹۰ ٪ زایلن به‌دلیل فراریت بالا

   • نیاز به جذب VOC خروجی بر روی ستون کربن فعال

2. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال گرانول (GAC): حذف 70–95 ٪ بسته به زمان تماس، دما و طراحی ستون

   • رزین‌های پلیمری آروماتیک: جذب گزینشی برای ترکیبات آروماتیک VOC

3. اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF)

   • RO: حذف ~ 85–95 ٪ زایلن

   • NF: حذف ~ 50–75 ٪ بسته به ممبران

4. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • UV/H₂O₂ یا O₃/H₂O₂: تجزیه حلقه بنزنی و تبدیل به CO₂ و H₂O

   • فنتون (Fe²⁺/H₂O₂): راندمان تخریب 70–90 ٪ در pH اسیدی

5. بیورمدیشن (Bioremediation)

   • باکتری‌های هوازی مثل Pseudomonas putida، Rhodococcus sp.

   • راکتورهای بیوفیلتر یا بیوراکتور معلق با تأمین اکسیژن و منبع کربن

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. Purge‑and‑Trap GC–MS (EPA Method 524.2)

   • خالص‌سازی با purge بخار گاز بی‌اثر و GC–MS؛ حد تشخیص ~ 0.2 µg/L

2. Headspace GC–FID

   • نمونه گرم‌شده؛ اندازه‌گیری مستقیم بخار زایلن با FID؛ حد تشخیص ~ 1–5 µg/L

3. SPME–GC–MS (Solid‑Phase Microextraction)

   • جذب VOC روی فیبر SPME و تزریق مستقیم در GC–MS؛ حساسیت بالا و حجم کم نمونه

4. GC–MS/MS

   • تفکیک دوگانه برای حذف تداخل‌های ماتریسی و افزایش دقت

5. سنسورهای میدانی VOC

   • دستگاه‌های پرتابل با روش Purge–and–Trap ساده یا طیف‌سنجی UV

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو:

  • در ppm بوی شیرین و شبیه تینر/رنگ قابل‌تشخیص است؛ در µg/L معمولاً بی‌بو

• طعم:

  • تلخی یا طعم روغنی بسیار خفیف در غلظت‌های بالا (> mg/L)؛ غیرقابل‌اتکا

• رنگ و کدورت:

  • آب حاوی زایلن شفاف و بی‌رنگ باقی می‌ماند؛ هیچ تغییری در ظاهر ندارد

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. نوارهای تست VOC (Colorimetric Tubes)

   • شامپان‌های جذب‌کننده + معرف رنگی؛ تعیین حدود ppm

2. µPADs (Microfluidic Paper‑Based Devices)

   • کانال‌های کاغذی با مناطق جذب GAC و واکنش رنگ‌سنجی مخصوص VOC

3. Passive Samplers (SPMD / POCIS)

   • جذب پیوسته VOC در فاز لیپیدی یا رزین؛ کنسانتره‌سازی برای آنالیز GC

4. سنسورهای الکتروشیمی پرتابل

   • الکترودهای MIP (Molecularly Imprinted Polymers) پوشش‌دار برای زایلن؛ پاسخ جریان/پتانسیل

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود زایلن

• منابع آلودگی

  • حوالی پمپ‌بنزین‌ها، پالایشگاه‌ها، مخازن ذخیره زیرزمینی بنزین و کارگاه‌های تینر

• اثر بر اکوسیستم آبی

  • سمیت حاد برای Daphnia magna (LC₅₀ ~ 3–10 mg/L)

  • کاهش رشد و تولیدمثل آبزیان کوچک در مواجهه مزمن

• شاخص‌های هیدروژئوشیمیایی

  • نسبت‌های xylene/toluene سیگنال‌دهنده منشاء سوختی تازه

  • همبستگی مثبت بین BTEX کل و TPH (Total Petroleum Hydrocarbons)

• بیواندیكاتورها

  • افزایش فعالیت آنزیم CYP450 در کبد ماهی‌ها

  • کاهش تنوع فتوسنتزکنندگان (جلبک‌ها) در آب‌های آلوده

جمع‌بندی مهندسی:
زایلن در آب آشامیدنی بی‌رنگ و در غلظت‌های µg/L بی‌بو باقی می‌ماند؛ حذف مؤثر آن مستلزم «هوادهی/Air Stripping + Adsorption (GAC/Resin) + AOP + Bioremediation + RO/NF» است. پایش دقیق با Purge‑and‑Trap GC–MS یا SPME–GC–MS و غربالگری میدانی با نوارهای تست VOC یا µPADs توصیه می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب