خلاصه : به منظور ارتقاي كيفيت منابع آب آشاميدني، يونهايي نظير فلورايد بايد از منابع آب حذف گردند. به اين منظور به نظر مي رسد استفاده از فرايندهاي جذب در بسياري از نقاط، روش مناسبتري در حذف آلايندههاي آب باشد. چارچوبهاي فلزي آلي بيانگر دسته ي جديدي از جاذبهايي هستند كه در كاربردهاي مختلف جذب مورد استفاده قرار گرفته اند. هدف از اين مطالعه سنتز جاذبهاي Uio-66 و Uio-66-NH2 براي جذب فلورايد بود. اين مطالعه به صورت ناپيوسته انجام گرديد. جاذبهاي اين مطالعه با استفاده از مطالعات پيشين سنتز گرديد. ايزوترمها، سنتيكها و ترموديناميكهاي جذب فلورايد با Uio-66، Uio-66-NH2، مورد بررسي قرار گرفت. تاثير پارامترهاي مختلفي مانند pH، زمان تماس، غلظت اوليه فلورايد، آنيونهاي رقابت كننده به منظور درك رفتار جذب جاذبها در شرايط مختلف مورد بررسي قرار گرفت. روش مركب مركزي براي بررسي تاثير پارامترهاي اصلي جذب فلورايد استفاده گرديد. جاذبهاي سنتز شده با تستهاي XRD، FT-IR، FE-SEM، EDX و محاسبه سطح ويژه و حجم كل منافذ با تست BET شناسايي شدند. نتايج طراحي مركب مركزي نشان داد كه در بين فاكتورهاي بررسي شده، متغير pH، تاثيرگذارترين فاكتور براي جذب فلورايد با جاذبهاي Uio-66 و Uio-66-NH2 است. سطح ويژه لانگمير و حجم كل منافذ جاذبهاي Uio-66 و Uio-66-NH2 سنتز شده به ترتيب برابر 906 مترمربع به ازاي هرگرم، 0/45سانتيمترمكعب برگرم، 4/673 مترمربع به ازاي هرگرم و 0/312سانتي‏مترمكعب برگرم بود. حداكثر ظرفيت جذب براي فلورايد در جاذب هاي Uio-66 و Uio-66-NH2 به ترتيب برابر 31 و 5/41 ميلي گرم به ازاي هرگرم جاذب بود. مدل ايزوترم لانگمير بهترين مدل توصيف كننده جذب فلورايد براي اين دو جاذب بود. سنتيك جذب فلورايد در اين دو جاذب به خوبي با مدل شبه درجه دوم قابل توصيف بود. مكان هاي فلزي در Uio-66 و Uio-66-NH2 مي توانند به خاطر كوردينانيسون غيراشباع مكان هاي فلزي اين مكان هاي فلزي (به عبارت ديگر Zr در Uio-66 و Uio-66-NH2) مي توانند با مكان هايي با بارهاي منفي به صورت برهمكنش الكترواستاتيكي واكنش دهند. Uio-66 زمينه فني اختراع : زمينه فني اختراع در حيطه شيمي تجزيه و استخراج و توليد مواد جديد از پيوندهاي تركيبات آلي و معدني مي باشد و در حيطه مهندسي تصفيه آب كاربرد دارد . علت انتخاب موضوع اختراع : كيفيت آب آشاميدني تاثير بسزايي در سلامت عمومي جامعه دارد و از اين رو تركيب شيميايي آب‏هاي سطحي و زيرزميني از پارامترهاي تعيين كننده در انتخاب منابع تامين آب در جوامع مختلف محسوب مي گردد. رشد و گسترش سريع شهرها و پيشرفت جنبه هاي صنعتي، كشاورزي، دانشگاهي و توريستي شرايط جديدي را براي منابع آب هاي زيرزميني بوجود آورده است. مقدار مواد زايد توليدي وارد شده به منابع آبي به-حدي است كه از ظرفيت خودپالايي آب ها تجاوز كرده و آلوده شدن منابع آبي، سلامت مصرف كنندگان را با تهديد جدي روبرو ساخته است. باتوجه به اين كه توسعه روش هاي مؤثر در تصفيه آب در كشورهاي پيشرفته منجر به از بين رفتن بيماري هاي واگيردار با منشاء آبي شده است ولي اين به معناي حل شدن مسأله بيماري هايي كه منشاء آبي دارند، نيست. در كشورهاي در حال توسعه، آب تصفيه ‏شده براي تمام مردم در دسترس نيست و در اين كشورها هنوز مسائل و مشكلات ناشي از شيوع وبا و تيفوئيد مثل بسياري از بيماري هاي خفيف ديگر حل نشده باقي مانده اند. حتي در كشور ايالات متحده آمريكا كه آب مصرفي براي همه مصرف كنندگان تصفيه مي شود ولي هنوز ايمني كامل در برابر بروز بيماري هاي دستگاه گوارشي ناشي از تأثير عوامل آلوده كننده آب وجود ندارد .امروزه در بسياري از شهرهاي پيشرفته، از منابع آب زيرزميني به دليل آلودگي ناشي از نفوذ آلاينده‌ها از فاضلاب خانگي، صنعتي و طبيعي خصوصا نيترات و فلورايد و آرسنيك استفاده نمي‌شود. از طرفي عدم استحصال اين آب ها و همچنين تغذيه زياد اين آبخوان ها از منابع شهري سبب بالا آمدن سطح آب زيرزميني در اين شهرها شده و باعث بوجود آمدن مشكلاتي براي سازه‌ها و منازلي كه در رقوم ارتفاعي پائين قرار دارند، ايجاد نموده است. محدوديت منابع آبي و خطر بحران آب در كشور از يك سو و افزايش آلودگي آب هاي سطحي و زيرزميني توسط تركيباتي نظير آرسنيك و فلورايد و ساير آلاينده‌هاي حاصل از فاضلاب هاي صنعتي و شهري از سوي ديگر، يافتن راه حل هاي قابل قبول زيست محيطي را براي حذف اين مواد از منابع آبي و نيز بازيافت آن ضروري مي‌سازد . 1-1. فلورايد 1-1-1. مقدمه قرن اخير با مشكلاتي از جمله رشد بي رويه جمعيت و صنعت روبرو شده است، به طوريكه سالانه 7418 ميليون نفر به جمعيت جهان افزوده مي شود. از پيامدهاي اين موضوع ورود آلاينده هاي گوناگون و در مقادير زياد به بيوسفر است كه آب بخش مهمي از آن را تشكيل مي دهد. آب از عناصر ضروري براي بقاء تمام موجودات زنده و فراوان ترين تركيب موجود در طبيعت است كه سه چهارم سطح كره زمين را پوشانده است. بدليل حلاليت خوب، آب به عنوان يك پذيرنده محيطي مناسب براي بسياري از تركيبات عمل مي كند، در نتيجه اين مساله همواره منابع آب موجود را در خطر آلودگي قرار مي دهد. طبق برآورد اتحاديه ملي آمريكا، متوسط آب در دسترس براي هر نفر تا 20 سال آينده به يك سوم مقدار خود رسيده و اين مساله 2/7 ميليون نفر را در جهان در معرض خطر كم آبي شديد قرار خواهد داد . آب هاي زيرزميني 97 درصد آب هاي شيرين را تشكيل داده و آب مورد نياز جهت استفاده شرب بيش از 50 درصد جمعيت جهان را تشكيل مي دهد و در بعضي نقاط تنها گزينه اقتصادي و در دسترس مي باشد. بدليل فعاليت هاي انساني و نيز شرايط محيطي كميت و كيفيت اين منابع و نيز منابع سطحي به طور قابل ملاحظه اي با كاهش روبه روست. فلورايد از جمله آنيون هاي مهم ورودي به منابع آبي از طرق مختلف طبيعي و نيز فعاليت هاي انساني بوده كه به لحاظ بهداشتي از اهميت بالايي برخوردار بوده و مي تواند بسته به ميزان دريافت بدن اثرات سودمند و نيز زيان بار باشد . مصرف فلورايد اضافي مي تواند به مشكلاتي چون فلئورزيس، روماتوئيد آرتروئيد، مشكلات استخواني، شكنندگي استخوان، سرطان، ناباروري زنان، مشكلات مغزي، سندرم آلزايمر و مشكلات تيروئيدي منجر شود . 1-1-2. اهميت فلورايد به علت نسبت معكوسي كه بين ميزان فلورايد موجود در آب آشاميدني و ميزان پوسيدگي دندان وجود دارد در اين مورد موضوع تحقيقات وسيعي انجام شده است و ثابت نموده اند كه مازاد فلورايد درآب آشاميدني مضر است 1-1-3. فلورايد در محيط همان طوري كه اشاره شد فلورايد الكترونگاتيوترين عنصر بوده و از اين رو در طبيعت به صورت عنصري يافت نمي‌شود، تركيبات آن، به فرم فلورايدهاست. فلورايد از نقطه نظر فراواني هفتمين عنصر است. كه در حدود 0/09 – 0/06 درصد از پوسته زمين را تشكيل مي‌دهد. در سنگ ها، خاك، به صورت تركيبات مختلف، به صورت مواد معدني از جمله فلوئوراسپار، كريوليت، آپاتيت، ميكا، و تعدادي پيگمانت مثل توپاد و لورمالين جود دارد. سنگ‌هاي آتش فشان و نمك هاي رسوبي از منشأ دريائي شامل مقادير با اهميتي از فلورايدها تا 2500 ميلي گرم بركيلوگرم است . تعدادي مواد معدني كه از نقطه نظر تجارتي مهم هستند، از جمله كريوليت به منظور توليد آلومينيوم و سنگ هاي فسفاته جهت تهيه كود شيميائي مي‌تواند به ميزان فلورايد آن ها تا 4/2 درصد باشد . در دسترس بودن يون فلورايد در خاك بستگي به حلاليت طبيعي تركيبات فلورايد، اسيديته خاك، حضور ديگر مواد معدني، تركيبات شيميائي، ميزان آب موجود در خاك مورد تحقيق و بررسي قرار گرفته است. ميزان غلظت فلورايد در خاك زياد عميق، افزايش مي يابد. 1-1-3-1. فلورايد در آب با وجود اينكه فلورايد از تركيبات پوسته زمين است، تمام منابع آبي داراي غلظت هاي متفاوتي فلورايد هستند. حجم زيادي از آب كه در سيكل هيدرولوژي قرار گرفته است منشاء آن از آب درياهاست. آب درياها به تنهائي شامل مقادير مشخصي از فلورايد بين 1/4 – 0/8 ميلي گرم دركيلوگرم است. فلورايد موجود در آب درياها، رودخانه‌ها و چاه هاي آرتزين اغلب كمتر از 5/5 ميلي گرم برليتر است باوجوداين، غلظت بالائي به اندازه 9/5 ميلي گرم برليتر در جمهوري تانزانيا گزارش گرديده است . رسوبات آب هائي كه محصور باشند و آب هاي گرمي‌كه با مواد آتش فشاني اپي ترمال معدني همراه باشند، ميزان فلورايد آنها بين 3-6 ميلي گرم بركيلوگرم مي باشد. آب هاي حاوي مقادير زياد فلورايد، اغلب در قسمت پائين كوه هاي بلند و در زمين هائي كه از نظر زمين شناسي رسوباتي كه منشاء دريائي دارند، يافت مي‌شوند. به عنوان مثال مي‌توان از كمربند جغرافيائي كه از سوريه به طرف اردن، مصر، ليبي و الجزاير تا مراكش و دره ريفت از ميان سودان و همچنين كنيا نام برد، كمربند ديگر از تركيه به سمت عراق و جمهوري اسلامي‌ايران، افغانستان، هند، شمال تايلند و چين مي‌گذرد، مشابه اين نواحي در چين، ژاپن و آمريكا نيز يافت مي شود. ميزان غلظت فلورايد طبيعي كه در مورد آب ثبت شده در درياچه ناكورو در دره ريفت در كنيا بوده كه ميزان آن 2800 ميلي گرم بر ليتر رسيده بود . 1-1-3-2. فلورايد در هوا فلورايد از حرارت دادن سنگ هاي معدن و خاك هاي حاوي فلورايد به هوا وارد مي‌شود. فلورايد موجود در هواي تعدادي از كارخانه ها ممكن است به ميزان 1/4 ميلي گرم درهرمترمكعب هوا برسد. 90% نمونه‌هاي هوايي كه از شهرهاي صنعتي آلمان در فاصله 1965 تا 1966 گرفته شده بود دلالت بر آن داشت كه ميزان فلورايد آن بين 3/8- 0/5 ميلي گرم درهرمترمكعب هوا است. ميزان فلورايد موجود در شهرهاي غيرصنعتي بين 0/05 تا 1/9 ميلي گرم درهرمترمكعب هوا بوده است . انسان مقداري فلورايد را از طريق استنشاق هواي آلوده كسب مي‌كند. به طورمتوسط هر شخص در حال استراحت به 8 مترمكعب هوا و در حال كارهاي سخت بدني به 20 مترمكعب هوا يا بيشتر احتياج دارد. هوايي كه ما تنفس مي‌كنيم، علاوه بر اكسيژن (21 درصد) و ازت (78 درصد) حاوي مقادير كمي دي اكسيدكربن و بخارآب و گازهاي ديگر مي‌باشد كه داراي منابع طبيعي مي‌باشند. چنين هوايي در خارج از شهرها و مراكز صنعتي نيز وجود دارد. در شهرها و مراكز صنعتي در اثر فعاليت بشر، مواد مختلفي وارد هوا شده و آن را آلوده مي‌كند. در اثر فرايند توليد آجر از خشت هاي رسي، در تهيه و توليد آجر مقداري فلورايد به هوا وارد مي‌گردد. منبع اصلي اين آلودگي هوا، سوخت منازل، كارخانه‌ها و وسايل نقليه است. لازم به ذكر است كه آلودگي هوا يك آلودگي منطقه اي نيست، بلكه اثرات آن حتي در نقاط خيلي دورتر از منبع آلودگي ديده مي‌شود . 1-1-3-3. فلورايد در آب آشاميدني بيشترين مقدار فلورايدي كه در بدن جذب مي‌شود، از طريق آب آشاميدني است. ميزان جذب فلورايد بستگي به فاكتورهاي زير دارد:  غلظت فلورايد موجود در آب  سن شخص  شرايط آب وهوايي  عادت غذايي با افزايش سن، خصوصا از سن تولد تا 12 سالگي بر ميزان مصرف مايعات افزوده مي‌شود، اگرچه در طول اين دوره آب آشاميدني 50% مجموع مايعات جذب شده است . هرچه فاصله از خط استوا بيشتر باشد، ميزان مصرف آب آشاميدني كمتر است. مصرف آب آشاميدني همچنين بستگي به عادات غذايي و وضعيت غذايي مردم نيز دارد. در شير بيشتر خانم ها، ميزان كمي فلورايد وجود دارد(كمتراز 0/02 ميلي گرم برليتر) و به نظر نمي‌رسد كه اين مقدار در طول روز تغيير كند. فلورايد موجود در شيرگاو بين 0/02 – 0/05 ميلي گرم برليتر گزارش شده است. تاكنون مشخص شده است كه برگ چاي، سرشار از فلورايد است (وزن خشك400 ميلي گرم بركيلوگرم) اما چاي دم كرده غلظت فلورايد آنها بين 0/5 – 1/5 ميلي گرم برليتر است. ميزان فلورايد كه به وسيله چاي دم كرده وارد بدن مي‌شود بين 0/04 تا 2/7 ميلي گرم برروز است. فلورايد به سرعت از برگ چاي آزاد مي‌شود و پس از 8 به بيشترين غلظت در چاي دم كرده مي‌رسد. ميزان فلورايد آبميوه تازه كمتر از 0/1 تا 0/3 ميلي گرم برليتر است. در حالي كه در برخي از كشورها افزودن فلورايد به آب آشاميدني به منظور مبارزه با پوسيدگي دندان استفاده مي شود در بخش هاي ديگر جهان، مناطقي وجود دارد كه غلظت اين عنصر در آب خيلي بالا است و مردم با مسموميت ناشي از فلورايد مواجه هستند، در چنين شرايطي تصفيه خانه‌ها بايد توان خود را جهت دستيابي به روش‌هاي موثر فلورايدزدايي از آب متمركز نمايند. غلظت زياد فلورايد در آب رودخانه براي حيات ساير موجودات آبزي نيز مضر مي‌باشد. در پساب صنايعي نظير تهيه فولاد و آلومينيوم، قطعات الكترونيك، شيشه آب فلزي كاري و همچنين تهيه كود از فسفات هاي حاوي فلوروآپاتيت به طور معمول مقادير زيادي فلورايد وجود دارد كه اگر به طور صحيح مورد تصفيه قرار نگيرد و محيط تخليه گردد مسئله ساز خواهند بود. مثال بارز و آشكار دامنه توسعه فلورايد درآسيا از تركيه، سوريه، اردن، مصر، ليبي، الجزاير به طرف مغرب و از مصر به طرف سودان و كنيا به تانزانيا و از تركيه به طرف عراق، ايران، افغانستان، هندوستان، تايلند و تا چين گسترش مي‌باشد. فرآيندهاي مختلف جهت فلورايدزدايي درآب باعث پذيرش روش ها و رد ادعاهاي قديمي‌ از بابت مخارج بالا و پيچيدگي مراحل كار شده است. روش هاي مختلف حذف فلورايد توسط سورگ تهيه و ارائه شده است. اين روش ها شامل استفاده از مقادير زياد زاج (در حدود 250 تا 300 ميلي گرم برليتر) و سختي گيري به كمك آهك و با مقادير كافي از منيزيم (75 ميلي گرم بر ليتر منيزيم براي كاهش فلورايد آب از 1/5 تا 4 ميلي گرم برليتر) براي ترسيب همزمان با هيدروكسيدمنيزيم مي‌باشد. تبادل يون با استفاده از آلوميناي فعال، زغال حيواني يا فسفات تري كلسيك، اسمز معكوس و استفاده از كربن فعال در pH كم مي‌باشد. به طور كلي روش¬هاي حذف فلورايد را مي‌توان به دو دسته ترسيب و جذب تقسيم كرد. روش هاي رسوبي شامل افزايش موادشيميايي و ايجاد تركيبات كم محلول از فلورايد نظير فلورايد كلسيم و يا رسوب گيري همزمان با ساير تركيبات مي‌باشد. مواد شيميايي مورد استعمال در اين خصوص شامل آهك، تركيبات منيزيم نظير دولوميت و سولفات آلومينيوم مي باشد. روش هاي جذب از عبور آب حاوي فلورايد از بستر تماس كمك مي‌گيرد و در اين مسير از طريق تبادل يون با واكنش شيميائي با جذب فلورايد حذف مي‌گردد. جاذب‌هاي مورد استفاده شامل هيدروكسي آپاتيت، زئوليت ها، آلومينا و ديگر مواد معدني و آلي بوده اند. در ايالات متحده در حال حاضر روش فلورايد زدايي در شرايط مختلف از نقطه نظر كيفيت آب خام و ميزان دستيابي به مواد شيميايي در نظر گرفته مي‌شود. اين روش ها شامل كاربرد آلومينيوم فعال، زغال حيواني و تركيبات منيزيم مي‌باشد. در دو روش اول از مدياي نامحلول دانه‌اي شكل استفاده مي‌شود كه آب در ضمن عبور از ميان آن، عاري از فلورايد مي‌گردد. هر مرتبه بايد مديا را بعد از اشباع شدن از فلورايد با تصفيه شيميايي احياء كرد. در روش سوم كه نياز به حوضچه‌هاي ته نشين كننده است، فلورايد را ضمن افزايش آهك همراه با منيزيم حذف مي‌نمايد. البته با استفاده از آهك به تنهائي مي توان فلورايد آب را تا حد 1 ميلي گرم برليتركاهش داد. تاكنون روش ترسيب با منيزيم اختصاصا براي واحد فلورايدزدايي ساخته نشده است ولي در واحدهاي سختي گيري از آب در اوهايو و اينديانا ضمن رسوب منيزيم، مقادير كمي از فلورايد نيز حذف مي‌شود. ادغام سختي گيري و فلورايدزدايي ( با كاربرد مواد و وسايل يكسان) مخارج فلورايدزدايي را كمتر از ساير روش ها مي‌نمايد ولي هزينه اوليه ساخت چنين واحدهاي زياد است و انتقال مواد شيميايي و لجن به مراتب مشكل تر از ديگر روش ها مي باشد. آلوميناي فعال به صورت دانه‌اي با مش هاي مختلف و درجات خلوص گوناگون در بازار عرضه مي‌شود و معمولاً به عنوان يك ماده خشك كننده مخصوصاً در وسايل تهويه مطبوع هوا بكار مي‌رود. به منظور فلورايدزدايي ابتدا از مش هاي 28 تا 48 استفاده مي‌شود. در تگزاس يك واحد از نوع ثقلي حاوي 500 فوت مكعب آلومينا در يك مخزن استوانه‌اي شكل به قطر 11 فوت و ارتفاع 11/5 فوت قادر به تصفيه 400 گالن در روزآب حاوي 8 ميلي گرم برليتر فلورايد تا حدود 1 ميلي گرم برليتر مي‌باشد. در حال حاضر تبادل يون با استفاده از آلوميناي فعال به عنوان روش هاي انتخاب كاهش فلورايد تا ميزان استاندارد و مطلوب كه مي‌تواند از لحاظ اقتصادي نيز قابل قبول باشد معرفي مي‌شود، استفاده از زغال حيواني نيز روش موفقي در حذف فلورايد آب محسوب شده است. زغال حيواني با مش 30 تا 50 و معمولاً از نوعي كه براي گرفتن رنگ شكر كاربرد دارد براي فلورايدزدايي استفاده شده است. 1-1-3-4. ساير روش هاي حذف فلورايد از آب رزين هاي كاتيوني و آنيوني به ويژه رزين‌هاي مصنوعي جداكننده آنيون ها براي حذف فلورايد آب بسيار مناسب بوده و همراه با ساير آنيون ها، فلورايد را نيز از آب جدا مي‌نمايند. اين فرايند معمولاً به اين ترتيب عمل مي‌نمايد كه فلورايد قسمتي از آب را كاملاً حذف نموده در ادامه با مقدار مناسب از آب اوليه به مقداري مخلوط مي شود كه آب نهايي حاوي يك ميلي گرم برليتر فلورايد گردد. البته اين عمل احتياج به متخصصين ورزيده و تكنسين‌هاي كار آزموده و آزمايش مكرر آب دارد. بنسون پروسه‌اي دو مرحله‌اي از تبادل يون براي حذف فلورايد به كمك رزين‌هاي آنيوني و كاتيوني پيشنهاد داده است كه در مرحله اول، يون هاي سديم از آب جدا شده و يون هيدروژن به جاي آن وارد مي‌گردد و در مرحله دوم، هيدروژن فلورايد تشكيل شده به وسيله رزين آنيوني گرفته مي‌شود. به اين ترتيب غلظت10 ميلي گرم برليتر فلورايد قابل كاهش به كمتر از يك ميلي گرم برليتر مي‌باشد. صاف كردن آب از روي فلوروكس روش ديگري است كه از طريق آن مي‌توان 60 ليتر آب حاوي 10 ميلي گرم برليتر فلورايد را به آبي كه 0/3 ميلي گرم برليتر فلورايد دارد تبديل نمود. فلوركس مخلوطي است از فسفات تري كلسيك و هيدروكسيد آپاتيت كه هر ليتر آن مي تواند حدود 0/6 گرم فلورايد را جذب ‌نمايد. در تلاش‌هاي انجام گرفته براي حذف فلورايد آب به روش جذب انواع جاذب ها نظير كربن فعال، بوكسيت و آلوميناي فعال در فلورايدزدايي از آب مقطر، آب دريا و ساير آب ها آزمايش و مقايسه گرديده است و نتايج تحقيقات نشان مي دهد كه كربن فعال در مقايسه با دو جاذب ديگر كمتر موثر است. در مقايسه بوكسيت و آلومينا كه هر دو جاذب‌هاي بسيار ايده آلي براي حذف فلورايد هستند مي توان گفت كه آلوميناي فعال موثرتر است ولي بوكسيت فعال به خاطر ارزان تر بودن كماكان مورد توجه مي‌باشد. كارآيي روش هاي حذف فلورايد به ميزان زيادي بستگي به غلظت اوليه فلورايد درآب دارد و هرچه اين ميزان كمتر باشد كارآيي بيشتر مي گردد. 1-1-4. ملاحظات اقتصادي حذف فلورايد مازاد حذف فلورايد مازاد از منابع آب يك سرمايه گذاري موجه و منطقي مي‌باشد و نتايج و تجارب بدست آمده، نشان مي دهد كه فلورايدزدايي از بسياري ديگر از مراحل تصفيه آب قابل توجيه تر است. مسائل مربوط به راهبري، كنترل و نگهداري واحدهاي حذف فلورايد مشكل تر و پيچيده تر از ساير مراحل كار تصفيه خانه‌هاي معمولي نيست. انتخاب روش كار براي فلورايدزدايي بستگي به امكانات و شرايط عملي دارد، به هرحال با در نظر گرفتن مسائل مختلف از لحاظ اقتصادي روش موجهه محسوب مي‌گردد. 1-1-5. ارزيابي اهميت فلورايد در محيط جذب تنفسي فلورايد به جز تماس شغلي تقريبا ناچيز است. به طوركلي جذب كامل فلورايد به غلظت فلورايد در آب آشاميدني و غذا، بر روي تركيب غذا و خوردن مايعات بستگي دارد. فلورايد موجود در آب به طورقابل توجهي به غلظت فلورايد در غذاي آماده اضافه مي شود. جذب مآزاد فلورايد ممكن است در اثر خوردن قرص هاي فلورايد، كاربرد عوامل درماني فلورايد و مواد موضعي فلورايد اتفاق افتد. 1-1-6. مقادير لازم براي اثرات مفيد در انسان از نظر بهداشت عمومي، فلورايد مانع پوسيدگي دندان مي شود. اين ‌تاثير تاحدودي به مشاركت فلورايد در دندان ها در زمان شكل گيري (رويش رويان و تا اندازه‌اي تماس پس از رويش مينا) به غلظت‌هاي كافي فلورايد، در محيط دندان بستگي دارد. هر دو نياز ممكن است به واسطه غلظت مطلوب فلورايد در آب آشاميدني (0/7 تا 1/2 ميلي گرم برليتر، كه بستگي به شرايط آب و هوايي دارد) با تكميل فلورايد غذا همچون، نمك‌هاي سفره، شير تامين ‌شود. مصرف منطقي قرص‌هاي فلورايد، وسيله‌اي آلترناتيو(جانشيني) كاربرد سيستميك تامين فلورايد از راه عمومي ‌است. كاربردهاي موضعي فلورايد مانند خميردندان ها يا شستشو دهنده‌هاي حاوي فلورايد يا موارد كاربردي محافظت اضافي دندان را تأمين مي‌كند. 1-1-7. روش هاي حذف فلورايد از فاضلاب 1-1-7-1. رسوب دادن فلورايد با كلسيم حذف فلورايد با استفاده از كلسيم از روش هاي موفق بوده است. در سال 1935، در جريان تصفيه آب و سبك سازي آن با آهك مشخص گرديد كه ميزان فلورايد در آب خروجي كمتر از آب خام ورودي حاصل گرديده است. با توجه به اين، آزمايش ترسيب محلول سديم فلورايد را با آهك انجام دادند (رابطه1-1): ‏ 2F- + Ca(OH)2 → CaF2 + 2 OH- اگر كلسيم فلورايد بيش از حداقل حلاليت وجود داشته باشد فلورايد مي‌تواند در محلول به صورت كلسيم فلورايد، رسوب نمايد. چون براساس ثابت حاصل ضرب حلاليت، غلظت فلورايد با افزايش كلسيم، افزايش خواهد يافت. درسال 1954 واد وان با آزمايش حذف فلورايد از سديم با استفاده از موادي مثل اكسيدكلسيم، سولفات كلسيم، كربنات كلسيم، سنگ فسفات، فلوئوروآپاتيت و كلروآپاتيت، مشخص شد كه بهترين نتيجه با سولفات كلسيم بدست مي آيد. از جديدترين كارهاي زابان و جيمت اين بود كه غلظت فلورايد را در پسآب صنعت شيشه سازي به زير 20 ميلي گرم برليتر رساندند . 1-1-7-2. روش حذف فلورايد با آلوم اولين تلاش براي حذف فلورايد از آب آشاميدني (به شرطي كه ميزان فلورايد آن بسيار زياد نباشد) كاربرد آلوم مي باشد. مطالعات نشان داد آبي كه غلظت فلورايد آن بين 2 تا 3 ميلي گرم برليتر باشد به 23 ميلي گرم برليتر سولفات آلومينيوم براي كاهش غلظت به كمتر از يك ميلي گرم برليتر نياز دارد. براي آب آشاميدني، لاكرس و كانزاس با افزودن 225 ميلي گرم برليتر آلوم توانستند ميزان فلورايد را از 3/6 به 1/5ميلي گرم برليتر كاهش دهد. براي پسآب هايي كه ميزان فلورايد آنها خيلي زياد باشد، با توجه به مطالعات انجام شده توسط ربسكي و ميلر ، در دو مرحله مي توان به حذف فلورايد اقدام نمود. در مرحله اول، رسوب دهي با آهك و مرحله دوم با افزايش آلوم و پلي الكتروليت، نتايج نشان داد كه راندمان اين روش 98% است. محلول سديم فلورايد با غلظت تقريبي 1000 ميلي گرم برليتر را مي‌توان به وسيله عمل ته نشيني سازي با كلسيم و آلوم و پلي الكتروليت به وسيله عمل انعقاد به كمتر از 2 ميلي گرم برليتر كاهش داد. طبق مطالعات ميلر مي توان با افزايش 200 و 600 ميلي گرم بر ليتر از مخلوط يك به چهار آلوم به سديم هگزامتافسفات به فاضلاب تصفيه شده با آهك، ميزان فلورايد را هلويك و زابا به روش هاي مختلف حذف فلورايد مانند ترسيب با كلسيم همراه با افزايش مواد شيميايي مانند آلوم يا مخلوط آلوم و سديم هگزا متافسفات اشاره نموده است. نتايج مطالعات آزمايشگاهي نشان داد كه اين روش ها مي‌توانند غلظت فلورايد را به 2 تا 4 ميلي گرم برليتر رسانيد. 1-1-7-3. حذف فلورايد با انعقاد با نمك هاي آهن در ژاپن از نمك هاي آهن به عنوان عامل انعقاد جهت حذف فلورايد استفاده شده است. با كاربرد 350 تا 400 ميلي گرم برليتر نمك آهن سه ظرفيتي و افزودن به پسآبي كه حاوي 500 تا 600 ميلي گرم برليتر فلورايد و گرم برليتر رساند. 1-1-7-4. حذف فلورايد به وسيله رزين هاي يوني رزين هاي آنيوني روشي است كه به وسيله آن مي‌توان فلورايد را از آب حذف نمود. عبور آب از دو بستر در رزين آنيوني باعث مي شود كه هيدروژن فلورايد در نتيجه عبور از بستر تشكيل يابد و هنگام عبور از بستر دوم، حذف گردد. رزين هاي تبادل كاتيوني هم براي حذف فلورايد به كار مي‌روند. بستر اول 2NaF + H2z → H2F2 + Na2z بستر دوم 2R3N + H2F2 → 2R3NHF در معادلات فوق H2Z و R3N رزين هاي تبادل يوني هستند. رزين هاي كاتيوني نيز براي حذف فلورايد استفاده شده است. روش هاي معمول حذف عبارت است از جذب، ترسيب، تبادل يون و فرايندهاي الكتروشيميايي و غشائي. روش انعقاد يا ترسيب، عبارتست از استفاده از عواملي چون نمك هاي كلسيم، منيزيم، آهن، آلومنيوم و غيره براي كيلاته نمودن و حذف فلورايد از آب. در اين روش غلظت نهايي فلورايد تابع ميزان حلاليت رسوبات ايجاد شده و نيز حلاليت نمك هاي منعقدكننده است. به عنوان مثال حلاليت نمك CaF2 در آب 8 ميلي گرم برليتر است بنابراين استفاده از كلسيم به تنهايي غلظت فلورايد را به محدوده استاندارد، نمي رساند. هزينه ساخت تجهيزات، مواد منعقدكننده و مديريت رسوبات حاصل از آن، استفاده از اين روش را با محدوديت زيادي مواجه مي كند. از معايب ديگر اين روش مي توان به pH بالاي آب تصفيه شده و متعاقب آن نياز به تصفيه ثانويه اشاره نمود. روش جذب سطحي تكنيك موثري است كه به صورت وسيعي در حذف تركيبات مختلف از جمله فلورايد استفاده مي شود. جاذب هاي معمول مورد استفاده شامل زغال استخوان ، آلوميناي فعال كربن فعال بوكسيت، انواع رزين ها، خاكستر فرار، تري كلسيم فسفات، سوپرفسفات رس، زئوليت هاي سنتتيك و ساير تركيبات آلي و معدني مي باشند. رزين هاي بازي قوي، فلورايد را به همراه ساير آنيون ها با كلريد يا هيدروكسيد جابه جا مي كنند. بررسي ها نشان داده است كه ظرفيت جذب فلورايد با استفاده طولاني مدت از رزين ها به تدريج كاهش مي يابد. از معايب رزين هاي آنيوني قوي مي توان به ايجاد طعم غيرقابل قبول براي مصرف كننده اشاره كرد. همچنين غالب رزين هاي آنيوني براي حذف فلور از آب ظرفيت مناسب نداشته و صرفه اقتصادي ندارند . اساس فرايند الكتروشيميايي و ساير فرايندهاي مشابه براساس ايجاد يون هاي مثبت در كاتد و تجمع يون هاي منفي از جمله فلورايد در اطراف كاتد استوار است. فرايندهاي غشائي روش هاي جديدي هستند كه مي تواند به صورت اسمز معكوس، نانو فيلتراسيون، اولترا فيلتراسيون، الكترودياليز مورد استفاده قرار گيرند. هيدروكسيد فريك كه اخيرا مورد استفاده قرار گرفته است ظرفيت بالايي در جذب فلورايد و ساير تركيبات آلي و معدني دارد. مطالعه انجام شده در اين تحقيق حذف فلورايد با زوئوليت‌هاي طبيعي است. 1-1-8. فلورايد در ايران كيفيت آب آشاميدني تأثير بسزايي در سلامت عمومي جامعه دارد و تركيب شيميايي آب هاي سطحي و زيرزميني از پارامترهاي تعيين كننده در انتخاب منابع تأمين آب در جوامع مختلف است. چون مهم ترين راه دريافت روزانه فلورايد از طريق آب آشاميدني است، تعيين ميزان فلورايد در آب آشاميدني يكي از فاكتورهاي مهم در سلامت انسان است. يكي از مهم ترين عوارض ناشي از دريافت مقادير بالاي فلورايد، فلوئوروزيس است. براساس رهنمودهاي سازمان بهداشت جهاني، حداكثر غلظت فلورايد بايد حداكثر به 1/5 ميلي گرم برليتر در آب آشاميدني محدود گردد. در استانداردهاي اوليه آب آشاميدني مربوط به فلورايد كه توسط آژانس حفاظت محيط زيست آمريكا اعلام شده است، حداكثر غلظت فلورايد ۴ ميلي گرم برليتر اعلام شده است. فلورايد ازجمله مهم ترين عناصري است كه منابع آب اغلب نقاط دنيا نظير ايران را تحت تأثير قرار داده و آب آشاميدني كشورهايي مانند آرژانتين، ايالت متحده آمريكا، مراكش، الجزاير، ليبي، مصر، اردن، ايران، عراق، تركيه، كنيا، تانزانيا، آفريقاي جنوبي، چين، استراليا، نيوزلند و ژاپن به دليل بالا بودن غلظت فلورايد نياز به پالايش و تصفيه دارند. حداقل 20 كشور توسعه يافته و درحال توسعه به دليل حضور غلظت هاي بالاي فلورايد با مشكل فلوروزيس آندميك مواجه هستند. غلظت اين عنصر در آب هاي سطحي در شرايطي كه آلودگي، منشأ خارجي نداشته باشد كمتر از0/3 ميلي گرم برليتر است. ميزان فلورايد آب در نقاط بسياري از جهان بيشتر از استانداردهاي پذيرفته شده بوده و ايران نيز يكي از اين مناطق است. به عنوان مثال در نقشه تهيه شده در مطالعه مصداقي نيا و همكاران در سال ۲۰۱۰ مشخص شده است كه در نواحي جنوبي كشور به خصوص استان بوشهر و همچنين قسمت هايي از استان هاي هرمزگان، يزد، خراسان شمالي، رضوي و جنوبي و فارس، غلظت فلورايد بالاتر از 1/5 ميلي گرم برليتر است. طي مطالعه اي كه توسط دوبرادران و همكاران در سال ۱۳۸۹ انجام شده است نيز مشخص گرديده كه مقادير فلورايد آب آشاميدني در برخي روستاهاي استان بوشهر (منطقه دشتستان) بين 0/99 تا 2/12 ميلي گرم برليتر بوده است. در بررسي ديگري كه توسط شيرزايي در سال ۱۳۸۹ بر روي منابع آب شهر زاهدان انجام شده است، مشخص گرديد كه غلظت فلورايد آب در حدود 2/4 ميلي گرم برليتر است. با توجه به اين مطالعات، قسمت هاي زيادي از كشور ايران با مشكل آلودگي منابع آب زيرزميني به فلورايد مواجهه هستند، با توجه به مشكل تامين آب در زمان حاضر و اهيمت بيشتر در اين زمان لزوم توجه به فناوري هاي جديد كه به تواند منابع آبي را تصفيه نمايد روزبه روز بيشتر است.