فیلترینگ آب آشامیدنی

مقایسه پنج فیلتر تصفیه آب

چند سالی است که فیلترهای تصفیه آب و اینکه کدام یک برای مصارف خانگی مناسب‌تر هستند به یکی از موضوع?های بحث‌برانگیز در میان مردم تبدیل شده است...

بسیاری از خانواده‌ها بدون توجه به اینکه هرکدام از این فیلترها چه محاسن و معایبی دارند و کاربردشان چیست، یکی از آنها را برای تصفیه آب منزل خریده‌اند و با این تصور که تمام فیلترها یک ویژگی دارند، از آنها استفاده می‌کنند در حالی که هر یک مورد مصرف خاصی داشته و برخی از آنها برای مصارف خانگی توصیه نمی‌شوند. برای اطلاع بیشتر در مورد این موضوع و مقایسه انواع رایج فیلترهای تصفیه آب پیشنهاد می‌کنم مطلب زیر را تا انتها مطالعه کنید.

۱. فیلتر کربن یا ذغال فعال

پیدایش فیلترهای کربنی به قرن‌ها پیش یعنی حدود ۲۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح برمی‌گردد که برای تصفیه آب از ذغال، شن و ماسه استفاده می‌شد. مکانیسم این فیلترها براساس ایجاد پیوند شیمیایی به‌خصوص با مواد آلاینده آلی است. کربن فعال شکلی از کربن تغییرشکل یافته است که در اثر اکسیداسیون، خلل و فرج‌هایی در سطح آن ایجاد می‌شود. معمولا اندازه ذرات کربن از ۵/۰ تا ۵۰ میکرو است و ریزتر بودن هرچه بیشتر آنها، نشان‌دهنده کارایی بهتر فیلتر در جذب آلاینده‌های آلی است.

محاسن: این نوع فیلترهای تعبیه شده در یخچال‌های خانگی، فضایی را در آشپزخانه اشغال نمی‌کنند؛ املاح مفید آب از آب لوله‌کشی حذف نمی‌شود؛ نصب این فیلترها آسان است و نیاز به ایجاد تغییرات خاص در سیستم لوله‌کشی ساختمان وجود ندارد و از سایر فیلترهای خانگی ارزان‌ترند.

معایب: این نوع فیلترها موقتی هستند و نمی‌توانند بعضی از ترکیب‌ها مانند منیزیم، کلسیم، نیترات‌ها، فلوئور، کلریدها، پرکلرات‌ها، هیدروژن سولفید، آفت‌کش‌ها، حشره‌کش‌ها یا فلزات سنگین مثل جیوه، سرب، آرسنیک، کروم و...، میکروب‌ها و مواد آلاینده پرتویی از آب را خارج کنند، قادر به فیلتر‌کردن آمونیاک یا کلرآمین‌ها نیستند، عبور آب گرم از فیلترهای کربنی باعث آزاد یا جدا شدن مواد آلاینده که قبلا با جذب سطحی در بستر فیلتر گرفتار بودند، می‌شود و خروجی آب فیلترشده را آلوده می‌کنند و سلامت مصرف‌کننده را به خطر می‌اندازند و برخلاف دستگاه‌های خانگی دیگر که خروجی آنها مستقیم در سلامت ما تاثیر ندارند و کار کردن با آنها بسیار راحت است، فیلتر‌های تصفیه آب خانگی به رسیدگی و اجرای کامل و دقیق دستورالعمل‌های سازنده در مورد چگونکی کار با دستگاه، تعویض به موقع فیلتر، انجام آنالیزهای ادواری برای اثبات سلامت آب فیلترشده و... نیاز دارند.

طول عمر فیلترهای کربنی: طول عمر فیلترهای کربن فعال به تنهایی یا متصل به یخچال‌های خانگی، به میزان آلاینده‌های موجود در آب بستگی دارد که برای هر منطقه تقریبا متفاوت است. هرچند تعیین زمان دقیق برای عمر فیلتر مثلا ۶ ماه یا ۱ سال، چندان منطقی نیست و فروشنده یا سازنده موظف است حداکثر توان ظرفیتی فیلتر را برای مصرف‌کننده مشخص کند؛ مثلا اگر عمر فیلتر برای ظرفیت حدود ۹۰۰ لیتر برآورد شده باشد، یعنی می‌تواند ۹۰۰ لیتر آب لوله‌کشی را با کیفیت مطلوب فیلتر کند، بنابراین برای یک خانواده ۴ نفری که به‌طور تقریبی روزانه ۱۵ لیترآب شرب مصرف می‌کنند، طول عمر این فیلتر می‌تواند حداکثر برای حدود ۲ ماه تخمین‌زده و بعد از آن باید فیلتر تعویض شود.

۲. فیلتر تفاضل درجه جنبشی (KDF)

این فیلتر خانگی از ترکیب آلیاژ خالص مس و روی به شکل ماتریکس، فلس، گرانول یا ذرات خیلی ریز تشکیل شده است. مکانیسم عمل آن بر پایه علم الکتروشیمی یعنی واکنش‌های اکسیداسیون و احیاست که هم اکنون تکنولوژی نوین در تصفیه آب برای مصارف شرب به شمار می‌‌رود. جرقه اولیه کشف این فیلتر را دون‌ هسکت در سال ۱۹۸۴ میلادی در ایالات متحده و وقتی به طور اتفاقی مغز خودکار از جنس فلز برنج (آلیاژ مس و روی) داخل یک لیوان آب حاوی قرص کلر افتاد، زد. او سرانجام بعد از ۳ سال موفق به اختراع و تولید این فیلتر شد. به عبارت دیگر، این فیلتر مانند مجموعه‌ای از پیل‌های متعدد مثبت و منفی عمل می‌کند و توانایی جذب،‌ حذف، کاهش یا تبدیل بعضی از آلاینده‌ها یا ناخالصی‌ها با بار مثبت و منفی را به مواد بی‌خطر دارد. مثلا کلر موجود در آب را به کلرور روی قابل‌حل در آب تبدیل می‌کند که این ماده به علت فرار نبودن، در فضا متصاعد نمی‌شود و از طریق فاضلاب دفع می‌شود. به علاوه، این دستگاه هیدروژن سولفید داخل آب را به سولفید مس که غیر محلول در آب است، تبدیل و آهن را به یون قابل‌حل و سپس به هیدروکسید فریک نامحلول در آب تبدیل می‌کند و در نهایت این ماده غیرمحلول در آب، جذب فیلتر می‌شود به‌طوری که با شستشوی متناوب فیلتر، این مواد نامحلول جدا می‌شود و دوباره فیلتر به وضعیت اولیه خودش برمی‌گردد.

موارد کاربرد: به جز مصارف خانگی، از این فیلترها در برج‌های خنک‌کننده در صنایع غذایی به ویژه تولید نوشابه، رستوران‌ها و هتل‌ها، لباسشویی‌ها و... استفاده می‌شود. این فیلترها در آزمایشگاه‌های طبی، بیمارستان‌ها، به‌خصوص در بخش‌های مخصوص دیالیز که خالص بودن آب اهمیت زیادی دارد، کاربرد دارند. از طرفی، در برخی بیمارستان‌ها، مخصوصا در زمینه سوانح سوختگی و... که با بعضی از آلاینده‌های مضر و خطرناک مثل جیوه سر و کار دارند، از این فیلتر‌ها برای فیلتر‌ و پاک‌سازی فاضلاب استفاده می‌‌شود تا آلاینده‌های مضر زیست محیطی مستقیم وارد منابع آبی یا فاضلاب عمومی شهر نشوند. هم اکنون نیز در بعضی از کشورها از فیلترهایKDF در تصفیه‌خانه‌های آب شهری برای کلرزدایی و فیلتر‌کردن فلزات سنگین استفاده می‌شود.

محاسن: این فیلتر‌ها تکنولوژی ساده‌ای دارند بنابراین نصب و راه‌اندازی، تعمیر و نگهداری‌شان ساده است. در ضمن، کم‌هزینه بودن پروسه، استفاده‌نکردن از مواد یا افزودنی شیمیایی، بدون ایجاد ضایعات و صددرصد قابلیت بازیافت، بی‌خطر و دوستدار محیط‌زیست بودن از دیگر محاسن آنهاست. این فیلترها می‌توانند املاح مفید آب مثل کلسیم، منیزیم، پتاسیم و... را در آب فیلترشده حفظ کنند. پوشش آب با املاح مفید در آب برای بدن بسیار مفید و ضروری و در بهبود مزه و طعم آب بسیار موثر است. در ضمن، این املاح قلیایی مانع اسیدی‌شدن آب می‌شوند و pH

آب را در حالت خنثی نگه می‌دارند در نتیجه، از ایجاد واکنش‌های احتمالی با ظروف پلاستیکی در موقع نگهداری آب جلوگیری می‌شود. افرادی که از این نوع فیلترها در منازل خود استفاده می‌کنند، کمتر در معرض آلاینده‌های بسیار مخرب برای سلامت مثل کلر (یک ضدعفونی‌کننده خیلی قوی) قرارمی‌گیرند و سلول‌های پوستی آنها کمتر آسیب می‌بیند، آب فیلترشده با این فیلتر میزان ناچیزی مس و روی دارد که باعث عدم رشد و تکثیر ویروس‌ها، باکتری‌ها، قارچ‌ها و جلبک‌ها در آب می‌شود. این فیلتر‌ها برخلاف بیشتر فیلترهای رایج خانگی مثل کربن فعال، دچار آلودگی میکروبی نمی‌شوند و مقاومت خوبی در برابر گرما دارند بنابراین می‌توان آنها را در مسیر دوش آب گرم و شیر آشپزخانه نصب و به آسانی مواد آلاینده را از آب گرم خارج کرد.

۳. دستگاه اسمز معکوس

این دستگاه معمولا در ورودی انشعاب آب به ساختمان نصب می‌شود. دستگاه اسمزمعکوس از یک غشای کم نفوذ تشکیل شده که آب با فشار خیلی زیاد، وادار به عبور از آن می‌شود. در واقع، کیفیت آب فیلترشده یا خارج‌کردن انواع مواد و آلاینده‌ها به نوع غشای به کار برده شده در دستگاه بستگی دارد. اندازه فیلترهای اسمز معکوس خانگی معمولا ۱۱ در ۵۱ سانتی‌متر است که قادرند کل آب مورد نیاز خانه را فیلتر کنند. معمولا از دو نوع فیلتر اسمز معکوس در خانه‌ها استفاده می‌شود؛ غشا یا فیلم نازک کامپوزیت (TFC) و سلولز تری‌استات(CTA). اختلاف آنها در عملکرد و میزان توانایی تصفیه کلر و باکتری‌هاست. نوع سلولز تری‌استات قادر به فیلتر‌کردن حدود ۹۳ درصد از آلاینده‌های استاندارد است و نوع کامپوزیت تا ۹۸ درصد قدرت فیلتر دارد. معمولا فیلترهای اسمز معکوس قادرند املاح محلول در آب مثل نیترات، فلوراید، کلرید، پرکلرات، فسفات، کرومات، بی‌کربنات، بورات، سیلیکات، سدیم، سولفات، سولفیت، تیوسولفات، آلومینیوم، آمونیوم، منیزیم، کلسیم، پتاسیم، جیوه، منگنز، آرسنیک، باریم، کادمیوم، کروم، مس، سرب، سلنیوم، نقره و روی را خارج کنند. به علاوه، کدورت و بسیاری از مواد آلاینده آلی به‌خصوص ‌هالوژن‌دار، آفت‌کش‌ها، رادیوم، ویروس‌ها و باکتری‌ها را نیز می‌توان با این دستگاه فیلتر کرد.

معایب: ضایعات آب با این روش زیاد است؛ همانند فیلترهای دیگر به رسیدگی و نگهداری نیاز دارند، زمان تصفیه آب، لازم است مراقب باشید بستر فیلتر آسیب نبیند. (برای کسب اطمینان از کیفیت و سلامت آب فیلترشده با هر نوع فیلتر خانگی یا صنعتی، به انجام آزمایش‌های منظم فیزیکی، شیمیایی و میکروبی نیاز است)، خروجی آب تصفیه شده با دستگاه اسمز همانند آب مقطر pH نسبتا اسیدی دارد و فقط ممکن است دارای میزان ناچیزی املاح معدنی یا مجموع املاح قابل‌حل آن در آب پایین‌تر از مقدار استاندارد تعریف شده باشد بنابراین برای مصارف شرب و پخت و پز اصلا مناسب نیست، برخلاف فیلتر KDF، غشای موجود در دستگاه اسمز معکوس مخصوصا در آب و هوای گرم، مستعد به آلودگی میکروبی است. متاسفانه هم اکنون این نوع آب تصفیه‌شده بدون پوشش با دستگاه اسمز در بعضی از مراکز بزرگ خرید به جای آب معدنی یا آب شرب به مردم عرضه می‌شود.

۴. فیلتر تعویض یونی رزینی

در این فرایند آب از یک غشای رزینی عبور و یون‌های مزاحم یا ذرات باردار مثل باریم، کلسیم، منیزیم و آهن با یون سدیم تبادل یا تعویض می‌شوند. این آب مقدار زیادی سدیم دارد که به غیر از مصارف شرب و پخت و پز می‌تواند کاربردهای بسیاری داشته باشد. اخیرا نوعی از این فیلتر طراحی‌شده که وزن آن حدود ۷۰ کیلوگرم و دارای قابلیت فیلتر‌کردن آلاینده‌های دیگری مثل سیلیکا، منگنز، آهن، باکتری‌ها و سولفید هیدروژن نیز است.

۵. دستگاه تقطیر خانگی

با این روش فلزات سنگین و رسوبات یا سختی آب که از مواد غیرفرار هستند، از آب خارج می‌شوند ولی آلاینده‌های فرار آلی که نقطه جوش آنها کمتر از ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد باشد، حین فرایند وارد آب تقطیرشده می‌شوند و معمولا برای خارج‌کردن آنها از فیلتر کربن استفاده می‌شود. به‌علاوه، این روش به زمان و انرژی زیادی نیاز دارد. ضایعات ناشی از این فرایند لازم است کاملا علمی و اصولی معدوم شود تا به محیط زیست آسیبی نرسد. این دستگاه در ۴ دهه گذشته خیلی معروف بوده ولی امروزه به علت اشکال‌هایی که گفته شد، کاربردی در منازل ندارد و بیشتر در صنایع و آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شود.

در پایان، با توجه به ورود انواع مختلف فیلترهای تصفیه آب خانگی به‌طور مجزا یا متصل به یخچال در کشورمان و ارتباط مستقیم آنها با سلامت مصرف‌کننده و محیط‌زیست، لازم است مسوولان برای حمایت از حقوق مصرف‌کننده، چگونگی جمع آوری و معدوم‌کردن ضایعات ناشی از این فیلترها و عدم تبعات زیست‌محیطی، نظارت و کنترل بیشتری در این رابطه اعمال و مبادرت به تدوین یا سامان‌دهی استانداردهای دقیق و تخصصی‌تر و کاملا اجباری برای این نوع فیلترها بورزند.

خلاصه اینکه...

۱. قبل از نصب هر نوع فیلتری باید مشخص شود هدف از این کار، کاهش آلودگی است یا حذف املاح اضافی. پس از مشخص شدن این موضوع، باید فیلتر مناسب انتخاب شود. برای این کار مشورت با افراد متخصص ضروری است و نباید تحت‌تاثیر تبلیغات فروشندگان قرار گرفت زیرا فیلترها به‌طور مستقیم با سلامت افراد سروکار دارند و نباید آنها را وسایلی تجملاتی دانست.

۲. خیلی وقت‌ها به دلیل آلودگی آب، فیلترها را باید زودتر از موعد تعویض کرد و در غیر این صورت رنگ، بو و طعم آب تغییر می‌کند.

۳. اگر فیلتر یخچال‌های امروزی به تعویض نیاز داشته باشد، با علامتی آن را اعلام می‌کنند اما برخی مصرف‌کنندگان بی‌توجه به این موضوع باز هم از آب آن یخچال استفاده می‌کنند در حالی که باید این فیلترها را که معمولا از نوع کربن فعال هستند خارج کنند زیرا در غیر این صورت آلودگی‌های ثانویه همراه آب مصرفی وارد بدن می‌شوند و سلامت مصرف‌کننده را به مخاطره می‌اندازند.

۴. بهترین فیلترهای تصفیه آب، فیلترهای تفاضل درجه جنبشی یا KDF هستند که در کشور ما به دلیل گرانی کمتر از آنها استفاده می‌شود.

۵. هنگام خرید فیلترها، باید به خدمات پس از فروشی که تولیدکننده برای آن در نظر گرفته توجه کرد زیرا نگهداری و تعویض فیلتر هم باید به وسیله شرکت پیگیری شود تا هدف نصب فیلتر که همان حذف املاح اضافی یا آلودگی است، تامین شود.

دکتر سیدکمال سجادیان

دکترای شیمی آلی