Экологиялық таза адсорбент алу: кофе қалдықтарының ауыр метелдарды сіңірудегі рөлі

Кофе — тропиктік кофе ағашының тұқымы (кофе бұршағы немесе дәні), сондай-ақ олардан дайындалатын өзіндік дәмі бар жағымды хош иісті сусын. Кофе дәнінде: клетчатка, азотты заттар,кофеин, қант, май, минералды тұздар бар. 1 шай қасық ұнтақ кофеде 0,07-0,1 г кофеин бар. Дені сау және қан қысымы төмен адамдардың еңбек қабілеттілігін арттыруға, жүрек қызметін күшейтуге осы мөлшер жеткілікті. Кофе сондай-ақ, ішкі секреция бездерін де қоздырады. Жүйке жүйесі өте сезімтал, жүрегі ауыратын, қан қысымы жоғары, нашар ұйықтайтын адамдарға тым қою кофе ішуге болмайды. Сондай-ақ асқазаны ауыратындарға да кофенің зияны бар. Дені сау адамның өзіне де кофені көп ішуге болмайды. Әсіресе кофені ұйықтар алдында ішпеу керек. Кофе шикі, қуырылған, ұнтақталған, никориймен араласқан күйінде сатыл алады. Кофенің шикі дәндерінен сусын дайындауға болады. Қазіргі таңда өндірістік қалдықтар мен тұрмыстық ағын сулардың құрамында ауыр металдар (мыс, мырыш, қорғасын) көптеп кездеседі. Олар адам ағзасына зиянды, өйткені биологиялық ортада жиналып, созылмалы ауруларға әкелуі мүмкін. Солардың ішінде ең қауіпті ластаушылардың бірі – ауыр металдар. Ауыр металдар деп – атомдық массасы жоғары, тығыздығы 5 г/см³-тен артық болатын металдарды айтады. Қоршаған ортаға әсері. Ауыр металдар табиғатта оңай ыдырамайды, яғни биоыдырауға ұшырамайтын тұрақты ластағыштар болып саналады. Олар топырақта, суда және ауада ұзақ уақыт сақталып, экожүйеде жинақталады. Өсімдіктер арқылы сіңіп, азық-түлік тізбегімен жануарлар мен адамдардың ағзасына өтеді. Адам денсаулығына зияны. Қорғасын (Pb) – жүйке жүйесін зақымдайды, қан қысымын жоғарылатады, балалардың дамуына кері әсер етеді.Кадмий (Cd) – бүйрек пен бауырдың қызметін бұзады, сүйек тінін әлсіретеді.Сынап (Hg) – орталық жүйке жүйесін зақымдап, улануға әкеледі.Мыс (Cu), мырыш (Zn) – аз мөлшерде ағзаға қажет болғанымен, артық концентрацияда уытты әсер береді. Экологиялық проблемалар. Өнеркәсіптік қалдық сулардың негізгі құрамында ауыр металдар кездеседі. Су қоймаларына түскен кезде оларды тазарту өте қиын, себебі қарапайым сүзу немесе тұндыру әдістерімен алынбайды. Жиналған ауыр металдар су экожүйесіндегі тірі ағзалардың көбеюін тежейді, балықтар мен басқа жануарлардың жаппай қырылуына әкелуі мүмкін. Қысқаша айтқанда, ауыр металдар – адам өміріне де, табиғатқа да аса қауіпті, жойылмайтын ластағыштар. Сондықтан оларды бейтараптандыру және судан тиімді тазарту – ең маңызды ғылыми міндеттердің бірі.

Ауыр металдар ағзаға көбіне су, тағам және ауа арқылы түседі. Олар биологиялық ыдырауға ұшырамай, ағзада ұзақ уақыт сақталып қалады. Нәтижесінде созылмалы улануға, әртүрлі ауруларға себеп болады.

1. Қорғасын (Pb)Жүйке жүйесін зақымдайды: бас ауруы, есте сақтау қабілетінің төмендеуі, зейіннің әлсіреуі байқалады.

2. Қан түзу жүйесіне кері әсер етеді, анемияға әкеледі.

3. Балалардың дамуына өте қауіпті: сөйлеудің кешеуілдеуі, интеллект деңгейінің төмендеуі мүмкін.

4. Қорғасын сүйектерде жиналып, ұзақ уақыт бойы ағзаны улайды.

5. Кадмий (Cd) Бүйрек пен бауырдың жұмысын бұзады.

6. Сүйектерді әлсіретіп, кальцийдің жетіспеушілігіне әкеледі (остеопороз).

7. Қатерлі ісік тудыруы мүмкін (канцерогендік әсері бар).

8. Ұзақ уақыт әсер еткенде иммундық жүйені әлсіретеді.

9. Мыс (Cu) Мыс аз мөлшерде ағзаға қажет, өйткені ол ферменттердің құрамына кіреді.

10. Артық мөлшерде ағзаға түскенде: Асқазан-ішек жолында құсу, жүрек айну, диарея тудырады.

11. Бауыр мен бүйрекке зақым келтіреді. Жүйке жүйесіне кері әсер етіп, бас айналу, әлсіздік байқалады.

12. Мырыш (Zn) Мырыш — адам ағзасы үшін қажетті микроэлементтердің бірі. Ол ферменттердің жұмысын реттейді, иммунитетті күшейтеді. Бірақ шамадан тыс мөлшерде:

13. Асқазан-ішек ауруларын туғызады. Жүрек айну, құсу, әлсіздікке әкеледі.

14. Мыс алмасуын тежейді, бұл қан түзу процесіне кері әсер етеді. Басқа ауыр металдар

15. Сынап (Hg) – жүйке жүйесін қатты зақымдайды, психикалық ауытқулар мен қозғалыс бұзылыстарын тудырады. Никель (Ni) – тері ауруларын және аллергиялық реакцияларды күшейтеді, канцерогендік қасиеті бар. Ауыр металдардың суда жиналуы – қазіргі экологиялық проблемалардың ең күрделі түрлерінің бірі. Олар табиғи жолмен де, антропогендік (адам әрекеті) жолмен де су көздеріне түседі.

Ауыр металдардың негізгі көзі – өнеркәсіп, тау-кен өндірісі, ауыл шаруашылығы және тұрмыстық қалдықтар. Олар суды тазалау жүйесі арқылы толық жойылмай, ұзақ уақыт бойы экожүйеге зиян келтіреді.

Қазіргі кезде су ресурстарының сапасы бүкіл әлемде алаңдаушылық тудырып отыр. БҰҰ деректері бойынша, әлем халқының шамамен 2 миллиардтан астамы таза ауыз суға қол жеткізе алмайды. Өнеркәсіп пен ауыл шаруашылығының дамуы нәтижесінде өзендер мен көлдерге жыл сайын миллиондаған тонна тұрмыстық және өндірістік қалдықтар төгіледі. Оның ішінде ауыр металдар, мұнай өнімдері, химиялық тыңайтқыштар мен пестицидтер ең қауіпті ластағыштарға жатады.Көптеген елдерде су тазарту үшін заманауи технологиялар қолданылады:мембраналық фильтрация, ионалмастырғыш шайырлар,кері осмос әдісі, адсорбция (белсендірілген көмір, цеолит, наноматериалдар). Алайда бұл технологиялардың көпшілігі қымбат әрі дамушы елдер үшін қолжетімсіз. Сондықтан ғалымдар арзанырақ әрі экологиялық таза әдістерді іздестіруде, соның ішінде тұрмыстық қалдықтардан адсорбент алу бағыты қарқынды дамып келеді. Қазақстан – су ресурстары шектеулі елдердің бірі. Орта Азияда трансшекаралық өзендер (Сырдария, Ертіс, Іле, Жайық) негізгі су көзі болып табылады. Олардың ластануы тек Қазақстан үшін ғана емес, көрші елдер үшін де ортақ проблема.

Негізгі мәселелер:Алайда бұл әдістердің барлығы ауыр металдарды толық тазалауға жеткіліксіз. Қазақстанда да, әлемде де су тазарту мәселесі өзекті әрі шешімін толық таппаған. Әсіресе ауыр металдарды жою үшін арзан, экологиялық таза, тиімді әдістер қажет. Сол себепті тұрмыстық қалдықтардан (мысалы, кофе қалдықтарынан) көміртекті адсорбент жасап, оны суды тазалауда қолдану — ғылыми тұрғыдан да, практикалық тұрғыдан да маңызды. Адсорбция – газ немесе сұйық ортадағы еріген заттың молекулаларының қатты дененің (адсорбенттің) бетінде жинақталу құбылысы. Басқаша айтқанда, адсорбция – заттардың беттік қабатта шоғырлануы. Бұл құбылыс қоршаған ортадағы зиянды заттарды тазартуда, суды ауыр металдардан арылтқанда, дәрі-дәрмек жасауда және тағам өнеркәсібінде кеңінен қолданылады. Адсорбцияның негізгі ерекшеліктері: Ол тек беткі қабатта жүреді. Адсорбенттің беткі ауданы мен кеуектілігі неғұрлым үлкен болса, соғұрлым адсорбция тиімді болады. Процесс қайтымды немесе қайтымсыз болуы мүмкін. Адсорбция түрлері Физикалық адсорбция (физисорбция) Химиялық адсорбция (хемосорбция)Молекулалар адсорбент бетімен химиялық байланыс түзеді. Жоғары температурада жүреді. Қайтымсыз немесе өте баяу қайтымды процесс. Әдетте реактивті заттардың беткі қабатпен әрекеттесуінде байқалады (мысалы, металл катализатор бетінде газдардың адсорбциялануы). Кофе қайнаған жерлер әдетте қоқыс алаңдарында аяқталады. Олар ыдыраған кезде метан мен көмірқышқыл газын – ең зиянды парниктік газдардың екеуін бөледі. Бұл жаһандық жылынуға және қоршаған ортаға зиян келтіруге ықпал етеді. Бұған қоса, кофе кәсіпорындары шығаратын қалдықтары үшін жоғары шығындарға тап болады. Кофе өнеркәсібі этикалық ресурстар мен тұрақты егіншілікке назар аударды, бірақ ол көбінесе кофе өндіру тізбегінің соңында шығарылатын қалдықтарды елемейді. Б із кофе қалдықтарын полигон қалдықтарын азайтуға және жоғары сапалы өнім жасауға көмектесетін экологиялық таза телефон қораптарына қайта өңдеу арқылы өзгертуді мақсат етеміз.