در سال های اخیر پیشرفت قابل توجهی در کاربرد جاذب های غیر عالی در صنایع مختلف از جمله کشاورزی، آبزیان، تصفیه فاضلاب، تصفیه هوا و پتروشیمی ها صورت گرفته است. در این مقاله ما درباره مزایا و کاربردهای مختلف زئولیت های طبیعی و مصنوعی اصلاح شده در صعنعت آبزی پروری و به خصوص کاربردهای آن در آکواریوم ، استفاده از زئولیت برای بهبود کیفیت آب مزارع پرورش ماهی و تاثیر آن بر حذف آمونیاک و فلزات سنگین از آب، صحبت خواهیم کرد.
برای بسیاری از آکواریوم داران، زئولیت چیزی است که آن ها یکسری چیزها را درباره آن شنیده اند، اما به طور کامل آن را درک نکرده اند. از آن جا که زئولیت می تواند آمونیاک را همراه با سایر ترکیبات نیتروژنی، جذب کند، استفاده درست از آن می تواند نیترات و فسفات را نیز به میزان قابل توجهی کاهش دهد. هنگامی که این ترکیب را با ساختار micro-porous زئولیت ترکیب می کنید، محیط زیست ایده آلی را برای باکتری های بی هوازی ایجاد می کنید، این مدیا برای از بین بردن ترکیبات ناخواسته درون مخزن ایده آل است. استفاده از زئولیت در یک راکتور کم جریان می تواند به سرعت نیترات و فسفات را از آکواریوم ریف خارج کند.
از آن جایی که زئولیت یک کاتالیزور است، در ترکیب با انواع افزودنی ها عمل می کند، آن ها را موثرتر می سازد. تمامی منابع غذایی کربن برای باکتری های بی هوازی، پایین آوردن غلظت آب و شفاف کردن آب، می توانند با استفاده از یک راکتور زئولیتی افزایش یابند. در حالی که به نظر می رسد که زئولیت یک مدیای معجزه گر برای آکواریوم های ریف است، اگر به صورت نادرست مورد استفاده قرار گیرد، می تواند منجر به فاجعه در آکواریوم ریف بشود.
انواع مدیاهای زئولیت کاربرد شگفت انگیزی در از بین بردن آمونیاک در آکواریوم شما دارند. با توجه به این سابقه، چرا از زئولیت به صورت همیشگی در فیلتر خود استفاده نمی کنید؟ اگرچه عقاید متفاوتند، اما اکثراً با این موضوع که زئولیت برای شرایط اضطراری عالی است، موافقند، هر چند که زئولیت برای استفاده طولانی مدت مناسب نیست.
زئولیت چیست و چگونه استفاده می شود؟
زئولیت ها مواد معدنی متخلخل و بسیار جاذبی هستند که عمدتاً از سیلیکا و آلومینیوم تشکیل شده اند. آن ها به خاطر توانایی جذب و نگه داشتن انواع مواد نامطلوب مفید هستند، زئولیت به مانند یک اسفنج که آب را به خوبی جذب می کند، عمل می کند.
با این حال، همه زئولیت ها با هم یکسان نیستند. اشکال زئولیت ها در عملکرد بهتر آن تاثیرگذار است. Clinoptilolite، یا clino، یکی از اشکال طبیعی زئولیت است که دارای خاصیت بالاتری به خصوص برای آمونیاک است. علاوه بر اشکال مختلف زئولیت طبیعی، در حال حاضر اشکال مصنوعی زئولیت نیز وجود دارند که فرم و ساختار متفاوتی نسبت به فرم های طبیعی دارند.
در هنگام انتخاب زئولیت برای آکواریوم خود، زئولیت با برچسب مخصوص استفاده در آکواریوم را انتخاب کنید. زئولیت به طور خاص هم برای آکواریوم های آب شیرین و هم برای آکواریوم های آب شور طراحی شده است. همچنین زئولیت خاصی نیز برای آکواریوم های آب شیرین وجود دارد. هر دوی آن ها برای استفاده در آکواریوم های آب شیرین مناسب هستند. همچنین برخی فرمول ها وجود دارند که کربن فعال و زئولیت را با هم ترکیب می کنند، این ترکیبی است که برای آکواریوم های تازه تاسیس که آمونیاک شدیدی را تجربه می کنند مناسب است.
شایع ترین روش استفاده از زئولیت، استفاده از آن در راکتور مخصوص است. انواع راکتورها در بازار موجود است و همه آن ها دارای ویژگی های خاصی هستند. چیزی که باعث می شود که راکتورهای زئولیت نسبت به دیگر راکتورهای مورد استفاده، متفاوت باشد این است که آن ها یک دسته دارند که به آکواریوم دار اجازه می دهد مدیاها را تکان دهد. این تکان دادن ها برای چند دقیقه در طول روز انجام می شود تا باکتری ها را از لابه های لجن های باکتریایی آزاد کرده و مواد غذایی را برای مرجان ها فراهم می کند.
توصیه می شود که برای زئولیت از جریان کم استفاده کنید، معمولاً حدود 100 گالن در ساعت یا کمتر می تواند مناسب باشد. هدف این است که پناهگاهی کوچک برای باکتری ها ایجاد کنیم، جایی که آن ها بتوانند جذب نیترات و فسفات را افزایش دهند.
سیکل راکتور
راکتورهای زئولیت قبل از اینکه آکواریوم از مزایای آن بهره ببرد، باید چرخه داشته باشند. چرخه راکتور زئولیت یک فرآنید چند مرحله ای است. اولاً شما از یک افزودنی برای افزایش جمعیت باکتری های بی هوازی مخزن استفاده می کنید و یک منبع غذایی متمرکز کربن نیز اضافه می کنید. با استفاده از این روش، این اجازه را می دهید که باکتری ها در داخل راکتور شکوفا شوند و باکتری های تازه وارد می توانند زئولیت را مستعمره خود کنند. افزودنی های اضافی (فرعی) برای کمک به کاهش سطح نیترات و فسفات وجود دارند که آن ها را باید فقط با استفاده از آزمون های دقیق مورد استفاده قرار داد. در صورتی که راکتور زئولیت میزان مواد مغذی مورد نیاز مرجان ها را کاهش دهد، ممکن است که به محیط زیست یک آکواریوم ریف پرجمعیت آسیب وارد کند.
دو هفته طول می کشد تا راکتور شما به پایداری، از نقطه نظر حذف مواد مغذی برسد. پس از آن، می توانید بر روی تکان دادن مدیاها و بهره برداری از خاصیت زئولیت به عنوان کاتالیزور برای افزودنی های مختلف تمرکز کنید. این مهم است که به خاطر داشته باشید که چه چیزی از زئولیت میخواهید. من شخصاً آن را به عنوان ابزاری برای پایین نگه داشتن مواد مغذی و حفظ کیفیت شیمیایی آب در سطح طبیعی آب دریا به کار می برم. هنگامی که راکتور شما پایدار شد و میزان مواد مغذی آن به آرامی کاهش یافته و تقریباً غیرقابل تشخیص شد، آن زمان می توانید تمرکز خود را بر افزودن مواد آغاز کنید. مهم است که به خاطر داشته باشید که در شرایط کم غذایی، مکمل هایی مانند اسیدهای آمینه و غیره زمانی که نیترات و فسفات در آب وجود ندارد می توانند شکاف تغذیه ای را پر کنند. بدون منبع غذایی ، جلبک های zooanthellae که در بافت های مرجان ها هستند، منبع غذایی نخواهند داشت و در نهایت از بین خواهند رفت.
کاربردهای زئولیت
هنگامی که زئولیت در آب قرار می گیرد آمونیاک را از آب حذف می کند و آن را درون ساختار متخلخل خود نگه می دارد. آمونیاک برای ماهیان بسیار سمی است و استفاده از زئولیت روشی بسیار موثر و مفید برای کاهش میزان آمونیاک در آب است. توانایی زئولیت برای جذب آمونیاک نامحدود نیست و پس از رسیدن به مرحله اشباع، می توان آن را به وسیله محلول آب و نمک طبیعی معمولی مجدداً شارژ کرد. در این لحظه آمونیاک با سدیم به راحتی تبادل ایجاد کرده و آن را دوباره قادر به جذب آمونیاک می کند. این شارژ کردن و حذف آمونیاک از زئولیت تا زمانی که زئولیت مسدود و بی فایده شود، می تواند چندین بار تکرار گردد.
زئولیت اغلب هنگام جابجایی های چند ساعته ماهی، برای جلوگیری از انباشت آمونیاک و رسیدن به سطوح سمی در کیسه ها و یا مخازن حمل و نقل استفاده می شود. این احتمالاً شایع ترین عملکرد این ماده می باشد. همچنین از زئولیت می توانید هنگام راه اندازی یک سیستم آکواریوم جدید و یا در یک آکواریوم جا افتاده برای حفظ سطوح پایین آمونیاک بهره ببرید. همچنین از زئولیت می توان به جز حذف آمونیاک، برای شفاف کردن و جلا دادن آب به وسیله حذف ذرات ناخواسته نیز استفاده کرد.
استفاده از زئولیت در بایوفیلتر به عنوان یک فیلترکننده فیزیکی غیر منطقی است، زیرا ظرفیت جذب آمونیاک اشباع خواهد شد و بعد از آن آمونیاک بیشتری جذب نخواهد کرد.
زئولیت چه کاری انجام می دهد و چه موقع کار نمی کند.
زئولیت برای جذب آسان آمونیاک فرموله شده است، و آن را مدیایی مفید برای مقابله با آمونیاک ساخته است. این مهم است که بدانید، زئولیت تمام سموم نامطلوب را در مخزن شما حذف نکرده و برای همیشه نیز کارایی نخواهد داشت. در واقع، زمانی که به نقطه اشباع می رسد عملاً دیگر هیچ مزایا یا فایده ای را فراهم نمی کند.
زئولیت معمولاً ظرف یک ماه یا زودتر، اشباع شده و باید شارژ شده و یا با زئولیتی جدید جایگزین شود. در مواردی که سطح آمونیاک به میزان زیادی بالا باشد، ممکن است که زئولیت ظرف دو هفته یا زودتر اشباع شود. هنگامی که سطح آمونیاک بالاست، تست گیری منظم به منظور جایگزینی زئولیت تا زمانی که نتیجه مورد نظر به دست آید، لازم می باشد.
کارشناسان در مورد استفاده از زئولیت در یک آکواریوم تازه تاسیس شده اختلاف نظر دارند. بسیاری از افراد احساس می کنند که بیولوژیک باید طبیعی باشد. اگر سطح آمونیاک بالا باشد، استفاده از زئولیت برای کوتاه مدت ضروری است. این حتی در آکواریوم های تازه تاسیس نیز صدق می کند، زیرا مسمومیت با آمونیاک در این شرایط به سرعت می تواند منجر به تلفات شود. توصیه می شود که پس از حذف آمونیاک، زئولیت را حذف کنید. زئولیت نباید به صورت دائمی استفاده شود.
قرار دادن زئولیت در فیلتر آکواریوم
به طور کلی زئولیت در اشکالی شبیه به کربن ارائه می شود و با یک کیسه درون فیلتر قرار می گیرد. در فیلتر کنیستر، زئولیت باید مابین فوم یا مدیای مکانیکی و مدیاهای بیولوژیکی قرار داده شود. برخی از تولید کنندگان یک پد زئولیت را که می تواند در یک پاور فیلتر یا در کنار یک فیلتر کنیستر نصب شود را عرضه می کنند. زئولیت را همچنین می توان در یک کیسه قرار داد و به جای قرار دادن در داخل فیلتر آن را داخل مخزن و در معرض جریان آبی که وارد مخزن می شود، قرار داد. مزیت این کار آسان کردن تعویض و یا خارج کردن آن از سیستم می باشد، به خصوص زمانی که باید آن را به طور مکرر جایگزین یا شارژ کنید.
شارژ یا جایگزین کردن زئولیت؟
زئولیت های مورد استفاده در آکواریوم های آب شیرین را می توان به وسیله محلول آب و 5% نمک طبیعی معمولی شارژ کرد. پس از 24 ساعت غوطه ور کردن آن در محلول آب و نمک، آن را در یک سینی پهن کنید و به مدت دو روز آن را در معرض نور خورشید قرار دهید تا خشک شود. همان طور که قبلاً گفته شد، زئولیت باید پس از اشباع شدن، از سیستم آکواریوم خارج شود. زئولیت ها معمولاً پس از شارژ شدن باید پس از دو تا سه ماه با زئولیت جدید جایگزین شوند.
اثر زئولیت طبیعی بر روی سیستم های آبزی پروری
با توجه به این که بسیاری از گونه ها به شدت نسبت به نوسانات دمای آب، PH و سطوح اکسیژن و نیتروژن حساس هستند، محیط شیمیایی و بیولوژیکی سیستم های آبزی پروری باید با دقت نظارت و نگهداری شوند.
قابلیت جذب بالای زئولیت، آن را کاندیدای مناسب برای بالا نگه داشتن سلامت و پایداری سیستم های آبزی پروری کرده است. در این محیط ها زئولیت سه عملکرد اولیه را بر عهده دارد: حذف سطوح سمی نیتروژن و یونهای آمونیوم از محیط های آبزی پروری، جابجایی آبزیان و آکواریوم.
در سیستم های آبزی پروری بسته، یون های آمونیوم تولید شده توسط مدفوع ماهیان و مواد غذایی مصرف نشده علت اصلی آسیب به بافت، هیپرپلازی، ناپایداری، کاهش رشد و تلفات ماهی ها است. آزمایش های انجام شده در محل تخم ریزی ماهی ها نشان می دهد که خاصیت تبادل یونی زئولیت، محتوای نیتروژن را کنترل می کند و می تواند جایگزین بایوفیلتراسیون برای حذف آمونیاک باشد.
طبق مطالعات انجام شده، زئولیت می تواند تا 97% آمونیاک تولید شده در سیستم های آبزی پروری را از بین ببرد. زئولیت به عنوان یک راه حل کم هزینه برای کاهش و حذف آمونیاک از سیستم آکواریوم یا آبزی پروری است و یک ماده معدنی است که خود نسبت به تغییرات درجه حرارت و شرایط شیمیایی دارای تحمل بالایی است.
برگرو و همکارانش در سال 1994 بررسی کردند که چگونه انواع مختلف زئولیت ها می توانند برای بهبود کیفیت آب آکواریوم و آبزی پروری مورد استفاده قرار گیرند. محققان دریافتند که آمونیاک بر اساس ساختار کریستالی خود، وابستگی بالایی به کلینوپتیلولیت دارد. محققان در طول مطالعات خود، غلظت آمونیاک را در آب های جمع آوری شده از یک سیستم گردش اندازه گیری کردند. یافته های آن ها نشان می دهد که زئولیت کلینوپتیلولیت به علت ظرفیت تبادل یونی در حذف آمونیاک موثر است. همچنین به عنوان یک مزیت دیگر، دمای پایین بر روی ظرفیت تبادل یونی زئولیت اثری نمی گذارد.
اثر زئولیت طبیعی بر کیفیت آب و سلامت ماهی
هارگریوز در سال 1998 گزارش داد که تغذیه فرموله شده، دفعیات ماهی ها و جریان رسوب پی در پی سطوح نیتروژن در حوضچه های آبزی پروری، زمانی که از سطوح ظرفیت جذب استخرها عبور می کند، کیفیت آب را به دلیل انباشت ترکیبات نیتروژنی مانند آمونیاک، خراب می کند. در این شرایط زئولیت می تواند اثر بسیار زیادی بر کاهش آمونیاک و ترکیبات نیتروژن داشته باشد. بر اساس یافته های برگرو و همکارانش در سال 2001 که برای اندازه گیری محتوای آمونیاک در آب خروجی یک مزرعه پرورش ماهیان قزل آلای رنگین کمان صورت گرفت، تیم تحقیقاتی آب خروجی ظرف مدت 30 دقیقه را در طول 30 روز مورد بررسی قرار دادند. یافته های آن ها نشان داد که متابولیت ها در جریان آب بالا رقیق شده، که در نهایت می تواند از فیلتر کردن آمونیاک جلوگیری کند.
به هرحال، در این موارد، خروجی آمونیاک به سادگی تشخیص داده نمی شود و اثرات زیست محیطی آن محدود است. هنگامی که جریان آب به 10.3L t-1 s-1 برسد، آمونیوم غلیظ تولید می شود و زئولیت در حذف سطوح اضافی آمونیاک از آب خروجی از طریق تبادل یونی موثر خواهد بود.
همچنین محققان دریافتند که حذف نیتروژن از طریق جاذب (زئولیت)، باعث تولید هوای غنی شده با اکسیژن می شود که می تواند برای مخازن پرورش ماهی و مخازن حمل و نقل و جابجایی ماهی ها مورد استفاده قرار گیرد.
ماهی هایی که در چنین شرایطی نگهداری می شوند، سرزنده تر بوده و اشتهای بیشتری دارند. کیفیت آب در سیستم های آب برگشتی نیز می تواند با استفاده از زئولیت بهبود یابد. مامپتون در سال 1985 دریافت که افزودن 2% زئولیت به طور منظم به سیستم پرورش ماهیان قزل آلای رنگین کمان طی یک دوره 64 روزه باعث افزایش 10 درصدی رشد و پیامدهای سلامت آن ها شده است.