Şîna metîlenê di jîngehê de: çed, jehrbûna avî û avên qirêj di çarçoveyê de

Du komên cuda yên wêjeya zanistî navê şîna metîlenê parve dikin. Yek wêjeya pîvandina jîngehî ye: kêm, hejmarî û tijî şerte û sînorên şîrovekirinê. Ya din wêjeya arîtinê ye: pir mezin, bi xwebawerî û hema hema bi tevahî li ser çareseriyên sentetîk ên di laboratuvarê de hatine tevlihevkirin ava bûye. Bi ya yekem re tevlihevkirina ya duyem xeletiya bingehîn a vê mijarê ye. Gotareke ku 95 ji sedê boyaxê ji kolbeke ku boyax lê hatiye zêdekirin radike, taybetmendiyeke madeyê nîşan daye, ne kombûneke jîngehî.

Ev gotar van her duyan ji hev cuda digire. Pêşî çeda molekulê di avê de, paşê xalên dawî yên pîvandî yên jehrbûnê, û paşê jî hejmarên avên qirêj bi rastî çi vedibêjin.

Çed: katyoneke çareserbûyî ku bi madeyên hişk ve dibe

Şîna metîlenê bi hêsanî dihele û di asta pH ya asayî ya jîngehê de bi barkirina erênî dimîne. Berhevokên çavkaniyan çareserbûna nêzî 43,600 mg/L li 25 C qeyd dikin, û nirxandineke rexneyî ya 2025 li ser fotofîzîka wê piştrast dike ku boyax ji nêzî pH 3.5 heta 11.5 bi piranî di forma katyona MB de heye. Ji ber vê yekê, ji avê bûna wê bi gazê di asta ku dikare were paşguhkirin de ye. Sorpsiyon pêvajoya girîng e.

Ji ber ku katyonî ye, boyax bi xurtî bi rûberên bi barkirina neyînî ve girê dide: axa kilî, nişte, çamûr û biyomasa. Lêkolînên kevintir ên axê yên di qeyda çavkaniyan de hatine vegotin, girtina xurt ji aliyê madeya organîk, montmorillonît û kaolinîtê ve dîtine, bi tenê beşeke biçûk ku dikare were derxistin. Lêkolînên veguherîna iyonan di axa kilî de mekanîzmayê rasterast wek veguherîna katyonan nîşan didin, ku bi pH, iyonên hevrik û kombûna boyaxê ve girêdayî ye. Nirxa texmînkirî ya Koc ya nêzî 8,000, ku gelek caran tê vegotin, heman encamê pêşbînî dike; lê wê wek texmînekê ji bo boyaxeke iyonî bigirin, ne wek sabîteke pîvandî. Têkiliyên kevneşopî yên Koc ji bo madeyên organîk ên bêbar hatine avakirin û ji bo iyonan baş naguncin.

Çamûra aktîf bi heman rêyê wek cihê girtinê dixebite, heta bê hilweşîna biyolojîk jî. Lêkolînên bi partiyan li ser çamûra hişkkirî kapasîteyên Langmuir ên nêzî 256 mg boyax ji bo her gram çamûr li pH 7 ragihandine, û xebatên paşerojê yên bi madeyên polîmerî yên derveyî şaneyê bi hevsengiyê di çend deqîqeyan de gihîştine nêzî 366 mg/g. Ev kapasîteyên laboratuvarê ne, ne rêjeyên rakirinê yên tesîsa arîtinê; lê ew rave dikin ku çima rengê boyaxê dikare di madeyên hişk de winda bibe dema ku molekul bixwe dimîne.

Tîrêja rojê bi tena serê xwe rêyeke nebawer e ji bo rakirinê. Nirxandineke lêkolînên arîtina şîna metîlenê ceribandinekê ragihandiye ku piştî 10 demjimêrên fotolîza bê katalîzator tenê nêzî 8 ji sedê rakirin heye, herwiha çend kontrolên bi ronahiya xuya ku windabûna tê de dikare were paşguhkirin. Ji bo boyaxê nîvtemeneke gerdûnî ya li ber tîrêja rojê destnîşan nekin. Hêza tîrêjê, pH, oksîjen, madeyên hişk ên daliqandî û xwehesaskirin hemû encamê diguherînin.

Di navenda qeyda hilweşîna biyolojîk de valahiyek heye. Ji bo vê gotarê, tu encama zelal a OECD 301 ya hilweşîna biyolojîk a hêsan ji bo şîna metîlenê ya paqij nehat dîtin. Gotarên lêkolînên eslî yên arîtinê bi rêkûpêk boyaxê wek nûnerê boyaxên li hember hilweşîna biyolojîk berxwedêr bi nav dikin, û hin pelên ewlehiyê wê wek madeyeke ku bi hêsanî bi awayê biyolojîk nahilweşe nîşan didin; lê yek ji van jî cihê komeke daneyan a testa standard nagire. Çandên bijartî yên bakteriyan û biyofîlm di bin şertên başkirî de dikarin rengê boyaxê rakevin an wê veguherînin. Ji ber vê yekê, gotina ku dikare were parastin teng e: bi gelemperî wek berxwedêr tê danasîn, û tu nirxa piştrastkirî ya derbasbûn an têkçûna testa standard nehatiye dîtin. Kîmyaya veguherînê baştir hatiye destnîşankirin. N-demetîlkirina oksîdatîf bi giştî ji boyaxa bingehîn ber bi Azure B, Azure A, Azure C û tîyonînê ve diçe, lê şertên redûksiyonê boyaxê vediguherînin şîna lewkometîlenê ya bêreng. Ji ber vê yekê, ava zelal piştî redûksiyonê delîla tunekirinê nîne. Navika fenotîyazînê dikare piştî windabûna rengê jî sax bimîne.

Jehrbûna avî: xalên dawî yên pîvandî, bi şertên wan re

Daneyên standardkirî yên ekotoksîsîteyê ji bo şîna metîlenê kêm in, û encamên nû ji hin nirxên kevn ên databasan bi çend pileyên mezinahiyê cuda ne. Her hejmara li jêr bi cureya zindewerê, dem û xala dawî ya xwe re hewce ye, ji ber ku rakirina van hûrgiliyan e ku tevlihevî belav dike.

Encama nû ya herî hestiyar ji bo kêçika avê ye. Lêkolîneke 2023 ya bandorên jehrîn li ser Daphnia magna EC50 ya bêtevgerbûnê ya 48 demjimêran wek 61.5 mîkrogram di lîtreyekê de (0.062 mg/L) û LC50 ya 24 demjimêran wek 0.149 mg/L ragihand, bi bandorên fîzyolojîk û zêdebûnê li ser 4.7 mîkrogram di lîtreyekê de. Ev kombûna dawî li gorî statîstîkên nivîskaran asta bandoreke dîtî ye, ne kombûneke bêbandor a rêziknameyî; lê nîşana giştî zelal e: kladoser li kombûnên pir li jêr astên boyaxa ku bi gelemperî di laboratuvarê de tê zêdekirin bersiv didin.

Daneyên masiyan çîrokeke girêdayî şertan vedibêjin. Larvayên masiyê fathead minnow yên di testên akût û bin-kronîk de rûbirû hatin, nirxên LC50 yên 96 demjimêran ên 45 mg/L li 20 C û 15 mg/L li 25 C dan, bi nirxên kronîk ên heft-rojan ên nêzî 2.1 mg/L ji bo zindîmayînê û 0.6 mg/L ji bo mezinbûnê di bin ronahiya laboratuvarê de. Germahî û ronahiyê encam guhertin; ev girîng e ji ber ku rengê boyaxê bixwe derbasbûna ronahiyê diguherîne.

Di rêzeke bi şêwaza OECD de, hilberînerên seretayî di navbera nirxên yekreqemî yên nizm de cih digirin. Rûbirûbûnên 24 heta 96 demjimêran nirxên EC50 yên ji nêzî 62 ber bi 5.4 mg/L ve kêmdibûn ji bo Chlorella vulgaris û ji nêzî 5.8 ber bi 1.1 mg/L ve ji bo Spirulina platensis dan; ya duyem sîyanobakteriyek e, ne algeke eukaryotîk. Testeke kurt a bakteriya deryayî bi Vibrio harveyi EC50 ya biyolûmînesansê ya 15 deqîqeyan a nêzî 18 mg/L ji bo boyaxa nehilweşandî pîva; ev bersiva akût a bakteriyan vedibêje, ne astengkirina çamûrê.

Yek dîtin hêjayî baldariya taybet a endezyarên arîtinê ye. Mîkrobên oksîdkera amonyakê hestiyariyeke bi berçav nehevseng nîşan dan: arkeya Nitrosopumilus maritimus li 0.010 mg/L nêzî 65 ji sedê çalakiya oksîdkirina amonyakê winda kir, lê bakteriya Nitrosococcus oceani ji bo bandoreke berawirdbar di testên berawirdî yên astengkirinê de hewcedarî nêzî 10 mg/L bû. Ev çavdêriyên rêjeya astengkirinê ne, ne nirxên IC50; lê ew nîtrîfîkasyonê wek pêvajoyeke ku di her avberdana boyaxê de hêjayî parastinê ye destnîşan dikin.

Çarçoveya rêziknameyî sînordar e. Tu tesnîfkirina avî ya piştrastkirî û hevaheng a EU an PNEC ya giştî ya ECHA ya taybet bi şîna metîlenê nehat piştrastkirin; madde di qeydên ECHA de bê ku ew hejmara yekane pê ve girêdayî be xuya dike. Ji ber vê yekê, PNEC ji pelekî ewlehiyê yê têkeliyeke çareserkeran kopî nekin. Wek mînakeke neteweyî, Zelanda Nû boyaxê wek Aquatic Chronic 3, H412, ji bo jiyana avî bi bandorên demdirêj zirardar tesnîf dike. Ev çarçoveyeke bikêrhatî ye, ne tesnîfkirineke Ewropî.

Çima wêjeya qirêjkereke model daneyên rûbirûbûnê nîne

Ji ber sedemên pratîk, şîna metîlenê di kovarên adsorpsiyon û fotokatalîzê de serdest e. Ew erzan e, bi xurtî rengîn e, bi rêbazên spektrofotometrîk ên ji bo xebata bi çareseriyên avî yên tenik tên bikaranîn bi hêsanî tê şopandin, bi xurtî tê adsorbekirin, û heta bi ISO 10678 ji bo rûberên fotokatalîtîk dîrokeke fermî ya testkirinê jî heye. Wêjeya testa ISO bixwe hişyar dike ku adsorpsiyon, paqijiya boyaxê, pH, çavkaniya ronahiyê û dîfûzyon xeletiyên mezin çêdikin, bi xeletiya dubarekirina encaman di navbera laboratuvaran de ya nêzî 30 ji sedê. Bikêrhatîbûn ne nûnerbûn e.

Hejmarên giştî yên avên derketî yên boyaxê tevliheviyê xirabtir dikin. Nirxandineke gelek caran hatiye vegotin li ser avên derketî yên boyaxkirinan kombûnên tevahî yên boyaxê yên nêzî 10 heta 250 mg/L ragihand; lê ev gelek cureyên kîmyayî yên boyaxan vedigire û divê qet wek kombûna şîna metîlenê neyê vegotin. Pîvandinên rastîn ên vê boyaxa taybet pir nizmtir in. Lêkolîneke Afrîkaya Başûr li ser avên qirêj ên tekstîlê nêzî 2.3 mg/L di ava têketî û 3.2 mg/L di ava derketî de dît, berî ku nivîskar ji bo ceribandinan bi zêdekirina boyaxê kombûna nimûneyan bigihînin 30 mg/L. Nimûneyeke ava şûştina batîkê li Phuket jî nêzî 3.6 mg/L, bi piştrastkirina spektrofotometrîk û HPLC, dihewand. Ev nirxên yekreqemî ji astên destpêkê yên 30 heta 50 mg/L, ku di gotarên rakirinê de asayî ne, bi pileyeke mezinahiyê kêmtir in.

Rêgeza xwendina vê wêjeyê ev e: rêjeya ragihandî ya rakirinê performansê li hember madeyeke ceribandinê ya laboratuvarê di kombûna destpêkê ya diyarkirî de vedibêje. Rûbirûbûn hewcedarî daneyên nimûnegirtinê ye, bi diyarkirina formên kîmyayî re. Çavkaniyên têkildar ên rêbazên analîtîk rave dikin ku çawa ev cudahî di encamên ragihandî de xuya bimîne.

Arîtin: berî îdiaya rakirinê, xala dawî bi nav bikin

Sê malbatên arîtinê boyaxê radikin, û her yek bi awayekî taybet serkeftina xwe ji ya rastîn mezintir nîşan dide.

Adsorpsiyon û biyosorpsiyon boyaxê ji avê vediguhêzin madeyeke hişk: karbon, axa kilî, biyomasa an çamûr. Sînor veguhestina fazê ye, ne kîmya. Heta madeya sorbent a bikarhatî neyê tunekirin an bi ewlehî neyê avêtin, boyax hîn heye. Vegerbarî hatiye belgekirin; lêkolîneke ûltrafîltrasyonê bi adsorpsiyonê di destpêkê de hema hema bi tevahî derbasbûn asteng kir û paşê bi daxistina pH ji bo desorbekirina wê boyax vegerand. Testeke cuda ya membranê nîşan da ku girtin ji nêzî 20 ji sedê ber bi nêzî 2 ji sedê ve ket dema ku cihên adsorpsiyonê têr bûn. Nimûneyên destpêkê madeya sorbent dipîvan, ne membranê.

Oksîdkirin kromoforê tunê dike, lê windabûna rengê mîneralîzasyon nîne. Oksîdkirina Fenton a çareseriyên 10 heta 30 mg/L di yek demjimêrê de li pH 2 heta 3 zêdetirî 98 ji sedê rakirina boyaxê da, lê daxwaza kîmyayî ya oksîjenê tenê nêzî 81 ji sedê kêm bû. Ozonkirin di 12 deqîqeyan de li pH 12 hilweşîna tevahî ya xuya bi kêmbûna COD ya nêzî 65 ji sedê bi dest xist. Di valahiya di navbera van her du hejmaran de madeyên navîn ên Azure û berhemên oksîdkirina beşî dimînin. Bêrengkirin, hilweşandin, rakirina COD û mîneralîzasyon çar xalên dawî yên cuda ne û divê qet li şûna hev neyên bikaranîn.

Membran dikarin di bin ava têketî ya kontrolkirî de derbasbûna boyaxê bi rêjeyên bilind asteng bikin, di nav de jî mînakeke nanofîltrasyona laboratuvarê ya nêzî 99.8 ji sedê rakirinê ji ava têketî ya 100 mg/L. Lê ew herikînekê bi kombûna bilind çêdikin ku hîn hewcedarî rêvebirinê ye, û dikarin di destpêka xebatê de bi beşî xwe bispêrin adsorpsiyonê. Piştrastkirina di pîvana tam de îdiayeke cuda ye ji encameke bi ava têketî ya kontrolkirî.

Ji bo xebata li ser maseya laboratuvarê û ya pîlot, encamên pratîk konkret in. Bermahiyên boyaxê cuda û bi etîket bihêlin, li şûna ku çareseriyên şîn ên tenik birêjin kanalîzasyonê bi texmîna ku tesîsa arîtinê wan bi awayê biyolojîk hilweşîne; sorpsiyona li çamûrê muhtemel e, lê tunekirin ne garantî ye. Gavên pratîk ên derbarê qap, cudagirtin û avêtinê de di rêbera rêvebirina bermahiyên laboratuvarê de hatine vegotin. Rêgezên rengê yên avberdanê, wek sînorê Hindistanê yê 150 PCU ji bo avên derketî yên tekstîlê, rengê ku dikare were dîtin birêkûpêk dikin, ne kombûna şîna metîlenê. Ji ber vê yekê, di avên qirêj ên tevlihev de veguherîneke gerdûnî ji yekeyên rengê ber bi mg/L ve tune ye.

Kurteya rast di yek paragrafê de cih digire. Şîna metîlenê bi xurtî tê sorbekirin, bê alîkarî bi hêdî bi fotolîzê hilweşe, tu biryara standard a hilweşîna biyolojîk ji bo wê nehatiye dîtin, li şûna ku winda bibe dibe formên Azure an formeke redûksiyonkirî ya bêreng, di bin 0.1 mg/L de zirarê dide hin zindewerên avî lê yên din dehan mg/L tehemûl dikin, di çend avên derketî yên hatine pîvandin de bi nirxên yekreqemî yên mg/L xuya dike, û rakirina wê bi sorpsiyon an oksîdkirinê tenê dema ku xala dawî bi rastî hatiye diyarkirin dikare were îdiakirin. Her tiştê din kolbeke ku boyax lê hatiye zêdekirin e û li benda nimûneyeke ji qadê ye.