I filtri per l'acqua possono rimuovere i fosfati?
Nella vita quotidiana e nella produzione industriale, i problemi di qualità dell'acqua hanno attirato molta attenzione. I fosfati sono un inquinante comune che è ampiamente presente nel deflusso agricolo, nelle acque reflue industriali e nelle acque reflue domestiche. Con il miglioramento della consapevolezza della protezione ambientale, le persone hanno iniziato a prestare attenzione a come rimuovere efficacemente i fosfati dall'acqua per garantire la sicurezza e l'equilibrio ecologico delle fonti idriche.
Tra i tantimetodi di trattamento dell'acqua, se i filtri per l'acqua possano rimuovere i fosfati è diventato un problema chiave. Questo articolo esplorerà l'efficacia dei filtri per l'acqua nella rimozione dei fosfati, analizzerà i loro principi di funzionamento e l'applicabilità in diversi ambienti.
Quali sono le fonti e i pericoli dei fosfati?
Prima di discutere la capacità di rimozione del fosfato difiltri per l'acqua, dobbiamo comprendere le fonti dei fosfati e i loro potenziali pericoli per l'ambiente e la salute umana.
Fonti di fosfati
I fosfati sono ampiamente presenti in natura e le loro fonti includono principalmente:
● Deflusso agricolo: i fertilizzanti contengono spesso fosfati e l'irrigazione agricola e le precipitazioni piovose trasportano questi fosfati nelle acque superficiali e sotterranee.
● Acque reflue industriali: alcuni processi industriali, come la produzione di detersivi, il trattamento delle superfici metalliche, ecc., producono una grande quantità di acque reflue contenenti fosforo.
● Fognature domestiche: detersivi, saponi, detersivi in polvere e altri prodotti utilizzati nella vita quotidiana contengono anche fosfati, che entrano nella rete fognaria dopo lo scarico.
Pericoli dei fosfati
I fosfati di per sé non sono sostanze tossiche, ma la loro presenza eccessiva provoca una serie di problemi ambientali:
● Eutrofizzazione dei corpi idrici: i fosfati sono una delle principali fonti di nutrienti per la crescita delle alghe. Fosfati eccessivi che entrano nel corpo idrico causeranno la moltiplicazione delle alghe in gran numero, formando un fenomeno di fioritura "acqua, distruggendo l'ecosistema acquatico, riducendo il contenuto di ossigeno disciolto nel corpo idrico e causando la morte di pesci e altri organismi acquatici.
● Sicurezza dell'acqua potabile: nei bacini idrici eutrofici, le alghe producono metaboliti tossici durante la decomposizione, compromettendo la sicurezza dell'acqua potabile.
● Corrosione delle condutture: l'acqua contenente fosfati si deposita nelle condutture dell'acqua, formando precipitazioni di fosfati, causando l'ostruzione delle condutture o accelerandone la corrosione.
Come funziona un filtro per l'acqua?
Per capire se un filtro per l'acqua può rimuovere i fosfati, devi prima capire come funziona un filtro per l'acqua. I filtri per l'acqua comuni sono principalmente dei seguenti tipi:
Filtrazione meccanica
I filtri meccanici rimuovono particelle sospese, sedimenti e alcuni microrganismi nell'acqua attraverso barriere fisiche (come filtri a sabbia, filtri a carbone attivo, membrane filtranti microporose, ecc.). Quando l'acqua passa attraverso il materiale filtrante, le particelle più grandi vengono intercettate dal materiale filtrante per formare acqua pulita. I filtri meccanici solitamente non riescono a rimuovere efficacemente sostanze solubili come i fosfati.
Filtrazione a carbone attivo
I filtri a carbone attivo sfruttano la capacità di adsorbimento del carbone attivo per rimuovere materia organica, cloro, odori e alcuni metalli pesanti dall'acqua. La struttura porosa del carbone attivo fornisce una grande quantità di superficie, che può adsorbire materia organica solubile e alcuni ioni di metalli pesanti dall'acqua, ma ha una capacità di rimozione limitata per i sali inorganici (come i fosfati).
Filtrazione a scambio ionico
I filtri a scambio ionico rimuovono ioni specifici, come gli ioni di calcio e magnesio nell'acqua dura, scambiando cationi o anioni nell'acqua. Le resine vengono utilizzate per scambiare calcio, magnesio e altri ioni nell'acqua per formare acqua addolcita. Gli ioni fosfato possono anche essere parzialmente rimossi sotto specifiche resine a scambio ionico, ma l'effetto è limitato e dipende dalla selezione delle resine e dal volume di elaborazione.
Filtrazione ad osmosi inversa (RO)
Filtri ad osmosi inversarimuovere sali disciolti, ioni metallici, materia organica e microrganismi dall'acqua attraverso la permeabilità selettiva delle membrane semipermeabili. L'acqua passa attraverso la membrana semipermeabile sotto pressione e le sostanze disciolte (inclusi i fosfati) vengono trattenute dalla membrana, lasciando solo molecole d'acqua e un numero molto piccolo di piccole molecole. Pertanto, i sistemi di osmosi inversa possono rimuovere efficacemente i fosfati dall'acqua.
I filtri per l'acqua possono rimuovere i fosfati?
Dai principi dei filtri sopra citati, si può vedere che diversi tipi di filtri per l'acqua hanno diverse capacità di rimuovere i fosfati. Quella che segue è un'analisi dettagliata delle capacità di rimozione dei fosfati di diversi comuni sistemi di filtraggio dell'acqua:
Filtri meccanici
I filtri meccanici sono usati principalmente per rimuovere particelle sospese e sedimenti dall'acqua e hanno scarso effetto sui fosfati solubili. Poiché i fosfati sono in uno stato ionico disciolto nell'acqua, i filtri meccanici non possono trattenere queste piccole molecole. Pertanto, i filtri meccanici non sono adatti come strumento principale per la rimozione dei fosfati.
Filtri a carbone attivo
I filtri a carbone attivo sono efficaci nella rimozione di inquinanti organici, ma hanno una limitata capacità di adsorbimento per i sali inorganici, come i fosfati. Sebbene la superficie del carbone attivo sia ampia, la sua capacità di adsorbimento per i fosfati non è elevata e non può rimuovere efficacemente grandi quantità di fosfati. Pertanto, i filtri a carbone attivo sono solitamente utilizzati solo come pretrattamento o rimozione ausiliaria di alcuni fosfati, piuttosto che come mezzo principale.
Filtro a scambio ionico
I filtri a scambio ionico possono rimuovere i fosfati dall'acqua in determinate circostanze. I fosfati sono anioni. Se vengono utilizzate resine a scambio anionico appositamente progettate, gli ioni fosfato nell'acqua possono essere sostituiti tramite il processo di scambio ionico. Tuttavia, l'efficienza di rimozione dello scambio ionico dipende dal tipo di resina, dalla quantità di acqua trattata e dalla concentrazione di fosfati. Se il contenuto di fosfati nell'acqua è elevato, la capacità di scambio della resina può raggiungere rapidamente la saturazione, influenzando l'effetto di rimozione.
Filtro ad osmosi inversa
Il sistema di osmosi inversa è uno dei metodi di filtrazione dell'acqua più efficaci per rimuovere i fosfati. La dimensione dei pori della membrana RO è estremamente piccola (solitamente circa 0,0001 micron), il che può impedire il passaggio della maggior parte delle sostanze solubili, tra cui la maggior parte degli ioni, compresi i fosfati. Il sistema di osmosi inversa può non solo rimuovere efficacemente i fosfati dall'acqua, ma anche rimuovere altri sali solubili, materia organica e microrganismi patogeni per produrre acqua pura.
L'efficienza di rimozione del sistema di osmosi inversa è solitamente pari al 90% o più, il che è adatto per occasioni con requisiti di qualità dell'acqua estremamente elevati, come la purificazione dell'acqua potabile, l'acqua di laboratorio, ecc. Tuttavia, il costo operativo dei sistemi di osmosi inversa è elevato e sono necessarie la sostituzione regolare della membrana del filtro e la manutenzione dell'attrezzatura.
Quali altri metodi ci sono per rimuovere i fosfati?
Sebbene i filtri per l'acqua possano rimuovere i fosfati fino a un certo punto, in alcuni casi altri metodi di trattamento possono essere più efficaci, soprattutto nei bacini idrici con elevate concentrazioni di fosfati.
Metodo di precipitazione chimica
Il metodo di precipitazione chimica è uno dei metodi tradizionali per rimuovere i fosfati. I fosfati vengono rimossi dall'acqua aggiungendo agenti chimici (come cloruro ferrico, solfato di alluminio, ecc.) all'acqua per formare precipitati di fosfato insolubili. L'agente reagisce chimicamente con i fosfati nell'acqua per formare un precipitato, che viene rimosso tramite sedimentazione o filtrazione. Questo metodo può rimuovere efficacemente una grande quantità di fosfato in un breve periodo di tempo ed è adatto per il trattamento di acque reflue con elevate concentrazioni di fosfato.
Il metodo di precipitazione chimica è spesso utilizzato inimpianti di depurazionee trattamento delle acque reflue industriali per controllare la concentrazione di fosfati nelle acque scaricate.
Metodo di trattamento biologico
Il metodo di trattamento biologico rimuove i fosfati dall'acqua attraverso processi metabolici microbici. Questo metodo è spesso utilizzato nei processi di trattamento delle acque reflue ed è un mezzo importante per controllare l'eutrofizzazione dei corpi idrici. Controllando il rapporto di nutrienti nell'acqua, viene promossa la crescita di microrganismi specifici, che possono assorbire e accumulare fosfati nell'acqua per formare precipitati di fosfato.
Il trattamento biologico viene utilizzato principalmente nel trattamento delle acque reflue e nel ripristino naturale delle acque e solitamente è abbinato alla precipitazione chimica per ottenere una maggiore efficienza di rimozione.
Conclusione
L'efficacia dei filtri per l'acqua nella rimozione dei fosfati dipende dal tipo di filtro specifico e dal processo di trattamento. La filtrazione meccanica e la filtrazione a carbone attivo hanno una capacità di rimozione dei fosfati limitata, mentre i filtri a scambio ionico possono rimuovere alcuni fosfati in determinate condizioni. I sistemi a osmosi inversa sono uno degli strumenti di rimozione dei fosfati più efficaci, che possono purificare l'acqua rimuovendo i fosfati in modo efficiente.
Tuttavia, nei corpi idrici con elevate concentrazioni di fosfati, la precipitazione chimica e il trattamento biologico potrebbero essere più applicabili. L'applicazione completa di più metodi di trattamento può controllare efficacemente il contenuto di fosfati nell'acqua e proteggere l'ambiente e le risorse idriche.