گزارش کار آزمایشگاه تصفیه آب

P O U R I A · Oct 23, 2013

لیست آزمایشات:

تعیین سختي كل آب

فناوري هاي نانو در تصفيه ي آب

تعیین ظرفیت رزین

اندازه گیری اکسیژن شیمیایی محلول در آب

اندازه گیری اکسیژن موجود در آب بروش وینکلر

اندازه گیری کلـــرید داخل آب

اندازه گیری سخــــتی آب

اندازه گیری ظرفیت اسیدی و بازی آب نمونه

تعیین مقدار مواد محلول در آب (باقیمانده تبخیر)

آب سخت و دستگاه هاي سختي گير آب

اندازه گيري يون هاي كلسيم و منيزيم

P O U R I A · Oct 23, 2013

تعیین سختي كل آب

تعیین سختي كل آب

وسایل :
پيپت حجم سنجي ، ارلن ، استوانه مدرج ، بشر ، بورت ، قيف ، پايه ، گيره ، پي ست ، كاغذ صافي
مواد :
بافر 10، معرف اريو كروم بلاك T ، محلول 0.1مولار EDTA ، سود 50% معرف مور اكسيد ،يك نمونه از آب شهر
مقدمه و تئوري:
سختي آب : ناشي از املاح كلسيم و منيزيم و به ميزان كمتر ناشي از املاح آلومينيم ، روي ، منگنز، آهن و .. است.
آب طبیعی به علت خاصیت حل کنندگی خوبی که دارد معمولا دارای حجم بالایی از نمکهای محلول در آب میشود. CO2 هوا به خاطر انحلال در آب و تولید اسید کربنیک ضعیف ، خاصیت خورندگی آب را بهبود میبخشد. بنابراین آب هنگام عبور از محیطهای گوناگون مخصوصا محیطهای آهکی مقداری از کربناتها را در خود حل میکند که این کربناتها همراه یونهایی مثل کلسیم ، منیزیم و … باعث ایجاد سختی موقت میشود که با جوشاندن از بین میرود. البته یونهای منیزیم و کلسیم و سایر یونهای فلزی با سولفات و نیترات و کلرو ایجاد سختی دائم میکنند. سختی آب باعث رسوب کردن صابون در آب میشود (خاصیت کف کنندگی صابون را از بین میبرد). اثرات زيانبخش ناخالصيهاي آب در صنعتآب در شیمی یکی از مهمترین حلالها میباشد و معمولا از آن به عنوان حلال عمومی نام میبرند و بنابراین کاربرد اساسی در صنعت دارد که برخی از کاربردهای مهم به این شرح میباشد:۱- به عنوان حلال ۲- به عنوان ماده اولیه برای شرکت در واکنشهای شیمیایی تهیه محصول ۳- به عنوان ماده واسطه برای خارج کردن مواد ناخواسته ۴- به عنوان بستر یا محیط واکنش
وجود ناخالصیها در آب باعث ایجاد رسوب در دستگاههای حرارتی و دیگ بخار میشود که این عمل باعث کاهش عمر مفید دستگاه میگردد. بخاری که از آبهای ناخالص تولید میشود دارای کیفیت بسیار پایینی میباشد به عنوان مثال سیلیس همراه بخار خارج شده و در اثر سرد شدن روی پرههای توربین رسوب میکند. خوردگی بویلرها و تأسیسات حرارتی و لولهها ، اتلاف مواد شیمیایی و باقی گذاشتن لکه روی محصولات غذایی و نساجی از عوارض دیگر آبهای ناخالص میباشد.
بهترین آب برای استفاده در صنعت آب بدون یون است اما هزینه تولید آب بدون یون بسیار بالاست. بنابراین در اکثر آزمایشگاهها و واحدهای صنعتی از آب مقطر استفاده میکنند همچنین در مناطق کویری و خشک که منابع آب آشامیدنی محدود میباشد. از روش تقطیر آب دریا برای تولید آب آشامیدنی استفاده میشود
آب سخت
هيچکدام از ما در پاکي تميزي آب باران شک نداريم، آبي که تمام مواد آن محلول و معلق آن طی تشکيل ابر جدا شده حين نزول بصورت باران مقداری از CO2 هوا را در خود حل ميکند و بصورت يک اسيد ضعيف که pH آن از 7 کمتر است در ميآيد.اين آب هنگام عبور از سنگهاي زيرزمينی يونهايي مانند Ca2+، Mg2+ و Fe2+ را در خود حل میکند که باعث آلوده شدن طبيعی آب ميشود
وجود املاح گفته شده در آب باعث ميشود صابون معمولي در آن کف نکند، از اينرو اين آب ها را آب سخت نامگذاری کردند
آب سخت آبی است که حاوی نمكهاي معدني از قبيل ترکیبات کربناتهای هیدروژنی و کلسیم ومنیزیم و ... استعناصر ایجاد کننده سختی آب صابون عمدتا توسط کلسیم و منیزیم قابل ترسیب است، ولی به غیر از آنها فلزات دیگری نظیر آلومینیوم ، آهن ، منگنز ، استرانسیم و روی نیز در ایجاد سختی آب شرکت میکنند، ولی از این نظر که دو عنصر اولی در مقادیر زیاد در آبهای طبیعی وجود دارند، لذا سختی آب بطور عمده بر اساس این دو سنجیده میشود. ولی با وجود این ، اگر مقادیر فلزات دیگر قابل توجه باشد، باید آنها را نیز محسوب داشت.تغییرات سختی آببر حسب آنکه آب در موقع نفوذ در زمین از قشرهای آهکی و منیزیمی و گچی گذشته و یا نگذشته باشد سختی آب کم یا زیاد میشود. آبهای نواحی آهکی سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی آب در عرض سال هم ممکن است تغییر نماید. معمولاً سختی آبها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد میشود. و بعضی مواقع هم در فصول پر باران و مرطوب مثل غار ها ایجاد شود.
اهمیت سختی آب
مقدار سختی آب ، علاوه بر اینکه در آبهای صنعتی اهمیت وافر دارد، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد. کلسیم که یکی از عوامل سختی آب است، در رشد استخوان و حفظ تعادل بدن دخالت داشته، ولی به همان اندازه ، سولفات کلسیم به علت کمی قابلیت هضم ، ناراحتی هایی در دستگاه هاضمه بوجود میآورد.
گاهی توصیه میشود که جهت تامین بهداشت و سلامت مصرف کنندگان ، آهک به آب آشامیدنی افزوده شود. بعضی دانشمندان معتقدند، بهتر است کلسیم و منیزیم لازم بدن توسط غذا تامین شود و حتیالامکان از آبهای سبک برای شرب استفاده شود. باید توجه داشت که بدن نسبت به سنگینی موجود در آب مورد مصرف خود حساسیت دارد، چنانچه این نوشیدنی تغییر یابد، ممکن است در دستگاه گوارش ایجاد اخلال نماید و این موضوع را به اصطلاح آب به آب شدن میگویند.
فواید آب سخت
آب سخت برای انسان مضر نیست بلکه مفید است و معمولاً شکستگی استخوانهای آنهایی که آب سخت میآشامند زودتر بهبودی حاصل میکند و بیماری راشیتیسم کمتر در این اشخاص دیده میشود.
زيانهای سختی آب:
1- ایجاد سوء هاضمه.
2- کدر کردن آب جوش.
3- گوارایی آب را کم میکند.
4- دیر شدن پخت و پز به ویژه در مورد حبوبات و سبزیجات.
5- سختی آب در واکنش با صابون، رسوبهایی ایجاد میکند که در منافذ پوست باقی می مانند و باعث زبری پوست میشوند
6- ایجاد رسوب و اتلاف انرژی در لوله و دستگاههایی که آب گرم دارند.
7- مصرف پاک کننده بیشتر برای شستشو.
علیرغم فواید آب سخت برای بدن سختی بیش از حد آب نیز مضراتی دارد که مهمترین آن تشدید پدیده تولید سنگ کلیه به دلیل رسوب بونهای معلق در کلیه میشود. آب سخت برای رختشویی و مصرف در کارخانجات مناسب نیست. آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه خوب چایی و قهوه میشود. پخته نشدن حبوبات با آب سخت ضرر رساندن به جداره دیگهای بخار و ایجاد قشر آهکی بر روی جداره دیگ خوب کف نکردن صابون و موجب افزایش مصرف صابون مزاحمت در هنگام شستن نسوج و دستها رفع سختی آب در تجارت تعداد زیادی مواد شیمیایی برای رفع سختی آب به فروش میرسد که دارای کربنات سدیم هستند. این مواد را قبل از ورود آب در دیگها سختی آنرا میگیرند و یا در دیگ بر اثر افزودن این مواد آهک و گچ را رسوب میدهند و دیگر این رسوب محکم به جدار دیگ نمیچسبد بطوری که میتوان آنرا به آسانی پاک نمود .
اگر اسید به طور آهسته به آب اضافه شده و ph آب برای هربار افزودن یادداشت شود ، منحنی تیتراسیون به دست می آید .
تغییر انحناهای این منحنی که تقریباً درphهای 3/8 و 5/4 اتفاق می افتد از اهمیت خاصی برخوردار است . تبدیل کربنات به بی کربنات در ph برابر 3/8 تقریباً کامل است . در عین حال ، به دلیل اینکه بیکربنات نیز نوعی از قلیائیت است برای خنثی کردن کامل باید مقدار مساوی اسید اضافه شود . بنابراین خنثائی کربنات در ph برابر 3/8 فقط نیمه کامل است . به علت اینکه تبدیل هیدروکسید به آب در ph برابر 3/8 کامل است ، تمام هیدروکسید و یک دوم کربنات در phبرابر 3/8 اندازه گرفته شده است . در ph برابر 5/4 تمام کربنات به اسید کربنیک تبدیل شده است . که شامل بی کربنات ناشی از واکنش اسید و کربنات نیز می شود . بدین طریق ، مقدار اسید لازم برای تیتراسیون نمونه آب تا pH برابر 5/4 معادل قلیائیت کل آب است . این نکته در مثال زیر شرح داده شده است .
منابع
یونهای فلزی چند ظرفیتی که به حد وفور در آب طبیعی یافت می شوند کلسیم و منیزیم می باشند . از دیگر یونها ، آهن و منگنز در حالت احیا ، استرانسیوم و آلومینیوم را می توان نام برد . دو یون آخری معمولاً در مقادیر بسیار کمتری از کلسیم و منیزیم یافت می شود و در عمل سختی به صورت جمع یونهای کلسیم و منیزیم نمایش داده می شود .
اثرات
مصرف صابون به وسیله آبهای سخت دارای زیان اقتصادی برای مصرف کننده آب است . صابونهای سدیمی با کاتیونهای چند ظرفیتی فلزی ، واکنش کرده و تولید رسوب می کند ، و بدین طریق خاصیت کشش سطحی اش را از دست می دهد .
تنها بعد از رسوب همه یونهای سختی است که کف کردن (Lathering) صابون اتفاق می افتد ، و در این زمان گفته می شود که آب به وسیله صابون « نرم » شده است . رسوب متشکل از سختی و صابون به دیواره وان حمام ، دستشویی و ماشین ظرفشویی چسبیده و ممکن است لباسها ، ظروف و دیگر اقلام را لکه دار کند . باقیمانده های رسوب سختی و صابون ممکن است در منافذ باقی بماند و حالت خشن نامساعد بر پوست باقی بگذارد . در سالهای اخیر ، این مشکلات با پیدایش صابونها و شوینده هایی که با سختی واکنش نمی کند تا حد زیادی رفع شده است .
جرم گرفتن دیگ بخار در نتیجه رسوب سختی کربنات ممکن است موجب زیان اقتصادی قابل توجهی از طریق گرفتگی آبگرمکن ها و لوله های آب داغ شود . تغییرات ph در شبکه های آبرسانی نیز ممکن است باعث ایجاد رسوب شود . بیکربناتها در pH بالای 9 شروع به تبدیل شدن به کربناتها (که قابلیت حل شوندگی کمتری دارد ) می کند . سختی منیزیم ، خصوصاً سختی مربوط به یون سولفات ، برای کسانی که به آن عادت ندارند اثر مسهلی دارد . غلظت منیزیم کمتر از mg/L 50 در آبهای آشامیدنی مطلوب است ، اگرچه بسیاری از منابع آبی همگانی از این مقدار تجاوز می کند . سختی کلسیم مشکل سلامتی ایجاد نمی کند . در حقیقت آب سخت ظاهراً برای سیستم گردش خون انسان مفید است .
اندازه گیری
سختی را می توان به وسیله روشهای اسپروکتروفتومتری یا تیتراسیون شیمیایی برای تعیین مقادیر یونهای کلسیم و منیزیم در یک نمونه اندازه گیری کرد .
همچنین می توان مستقیماً با تیتراسیون کردن به وسیله EDTA (ethylenediamine tetraacetic acid ) و استفاده از EBT ( eriochrome black T ) به عنوان معرف اندازه گیری کرد .EBT با کاتیونهای فلزی دو ظرفیتی واکنش کرده و کمپلکسی را که به رنگ قرمز است تشکیل می دهد . EDTA جایگزین EBT در این کمپلکس می شود و وقتی که این جایگزینی کامل شد ، محلول از قرمز به آبی تغییر رنگ می دهد . اگر EDTA ۰.۰۱M استفاده شود ، ۱.۰mL از تیتر کننده ، یک میلیگرم سختی بر حسب CaCO۳ را اندازه گیری می کند .
فلوراید
فلوراید در طبیعت به طور کلی درچند نوع سنگ های رسوبی یا آتشفشانی یافت می شود و به ندرت در مقادیر زیاد در آبهای سطحی پیدا شده و فقط در چند نقطه جغرافیایی در آبهای زیرزمینی مشاهده می شود و مقدار زیاد فلوراید برای انسانها و حیوانات سمی است ، در صورتی که غلظتهای کم می تواند مفید باشد . غلظتهای حدود ۱ mg/L در آب آشامیدنی به جلوگیری از پوسیدگی دندانها در اطفال کمک می کند . به هنگام تشکیل دندانهای دائمی ، فلوراید با مینای دندان به طریق شیمیایی ترکیب شده و باعث ایجاد دندان سخت تر و قویتری می شود که در برابر فساد مقاوم است . اگر به طور طبیعی فلوراید در آب جهت تشکیل دندانهای سالم وجود نداشته باشد این ماده به منابع آب اضافه می شود .
مصرف بیش از حد فلوراید منجر به بی رنگ شدن دندان می شود . بیرنگی قابل توجهی موسوم به خالدارشدن (Mottling ) در مواقعی که غلظت فلوراید در آب آشامیدنی بیش از ۲mg/L است ، به طور نسبی معمول است ، ولی در غلظتهای کمتر از ۱.۵mg/L نادر است . دندانهای بزرگسالان از اثر فلوراید مصون است ، اگرچه اثرات مفید و مضر فلوراید در سالهای تشکیل دندانها تا بزرگسالی ادامه پیدا می کند . میزان فلوراید بیش از حد می تواند باعث ایجاد اختلالاتی در استخوانها نیز گردد . غلظت کمتر از ۵mg/L مشکلی ایجاد نمی کند و غلظتهای بالاتر از این مقدار نیز بجز بروز لکه های سیاه (خال زدگی) عارضه ای ایجاد نمی نماید . به فرض مصرف آب بیشتر در مناطق گرمسیری ، استانداردهای EPA براساس دماهای معمولی وضع شده است .
فلزات
همه فلزات تا حدی قابل حل در آب هستند . اگرچه مقدار زیادی هر فلزی ممکن است سلامتی را به خطر اندازد ، ولی فقط آنهایی که در مقادیر نسبتاً کم ، مضر هستند سمی قلمداد شده اند و دیگر فلزات در رده غیر سمی قرار می گیرند . منابع فلزات در آبهای طبیعی شامل انحلال از رسوبات طبیعی و تخلیه های فاضلاب شهری ، صنعتی یا کشاورزی می باشد . اندازه گیری فلزات درآب معمولاً به وسیله نورسنجی اتمی صورت می گیرد .
فلزات غیر سمی
علاوه بر یونهای سختی ، کلسیم و منیزیم ، دیگر فلزات غیرسمی که معمولاً در آب یافت می شوند شامل سدیم ، آهن ، منگنز ، آلومینیوم ، مس و روی است . سدیم بیشتر از دیگر فلزات غیرسمی در آبهای طبیعی وجود دارد ، در پوسته زمین فراوان است و نسبت به دیگر عناصر خیلی واکنش پذیر است . نمکهای سدیم به مقدار زیاد در آب قابل حل هستند . غلظتهای زیاد باعث ایجاد طعم تلخ در آب شده و سلامتی بیماران قلبی و کلیوی را به خطر می اندازد . سدیم همچنین خاصیت خورندگی (Corrosive ) بر سطح فلزات دارد و در غلظتهای زیاد برای گیاهان سمی می باشد .
آهن و منگنز در اکثر موارد با یکدیگر یافت می شود و در غلظتهای عادی در آبهای طبیعی خطری برای سلامتی ندارد . آهن به مقدار ۰.۳mg/L و منگنز به میزان ۰.۰۵mg/L می تواند باعث ایجاد مشکل رنگ شود . به علاوه ، بعضی از باکتری ها از آهن و منگنز به عنوان منبع انرژی استفاده می کنند و رشد توده لجن (Slime ) ایجاد شده ممکن است مشکلات طعم و بو بوجود آورد .
مقادیر زیاد آهنی که در بعضی مواقع در سیستم آب طبیعی یافت می شود ، معمولاً از نوع آنیونهای کلرور(FeCl۲ ) ، بیکربنات ۲ (HCO۳ )Fe یا سولفات (SO۴ )Fe و در حالت احیا شده می باشد . در حضور اکسیژن ، یون فروس (Fe۲+ ) به یون فریک (Fe۳+ )اکسید شده و با هیدروکسید یک ترکیب نامحلول { ۳ (OH )Fe }تشکیل می دهد . بدین طریق ، معمولاً مقادیر زیاد آهن فقط در سیستمهایی همچون آبهای زیرزمینی یا در لایه های پایینی دریاچه طبقه بندی شده ، یافت می شوند . همین طور ، یونهای منگنز Mn۲+ و Mn۴+ از نوع کلرور ، نیترات و سولفات حل شونده هستند ، در صورتی که ترکیبات اکسید شده (Mn۳+ و Mn۵+ )تقریباً نامحلول می باشند . در عین حال ممکن است اسیدهای آلی که از گیاهان تجزیه شده مشتق می شوند با آهن و منگنز کی لیت (Chelate )شوند و بدین طریق از اکسید شدن و در نتیجه رسوب آنها در آبهای طبیعی جلوگیری به عمل آید .
دیگر فلزات غیر سمی معمولاً در مقادیر بسیار کمی در سیستم آبهای طبیعی یافت می شوند و اکثر آنها قبل از رسیدن به حد غلظت سمی مشکلات طعم ایجاد می کنند . در عین حال ، مس و روی اثر تشدیدکنندگی دارند و در مواقعی که هر دو موجودند ، حتی در مقادیر کم ، برای بسیاری از گونه های بیولوژیکی سمی هستند
عناصر ایجاد کننده سختی آب :
صابون عمدتا توسط کلسیم و منیزیم قابل ترسیب است، ولی به غیر از آنها فلزات دیگری نظیر آلومینیوم ، آهن ، منگنز ، استرانسیم و روی نیز در ایجاد سختی آب شرکت میکنند، ولی از این نظر که دو عنصر اولی در مقادیر زیاد در آبهای طبیعی وجود دارند، لذا سختی آب بطور عمده بر اساس این دو سنجیده میشود. ولی با وجود این ، اگر مقادیر فلزات دیگر قابل توجه باشد، باید آنها را نیز محسوب داشت.
مقدار سختی آب ، برحسب اکیوالانهای کربنات کلسیم آنها محاسبه و بیان میشود.

کلسیم کربنات:

نام ترکیب
کربنات کلسیم
فرمول شیمیایی
CaCO3
شکل ظاهری
جامد سفید
ساختار کریستالی
کلسیت و آراگونیت
Hf∆
-1154kj/mol
HI∆
-1207kj/mol
وزن مولکولی
100.1gr
دانسیته
2.7gr/cm3
نقطه جوش
در 899 درجه سانتیگراد تجزیه میشود.
نقطه ذوب
تحت فشار بالا در دمای 1339 درجه سانتیگراد

مشخصات
کربنات کلسیم جامد سفید رنگی است که بطور فراوان در ترکیب صخرهها در تمام نقاط جهان یافت میشود. مهمترین کانیهای آن ، آراگونیت ، سنگ آهک ، ماربل و تراورتن است. به مقدار بسیار کم در آب حل میشود. اما در آبی که CO2 محلول داشته باشد، بطور کامل حل شده ، ایجاد کربنات کلسیم میکند. انحلال کربنات کلسیم در آبهای جاری که مقداری CO2 محلول دارند، باعث ایجاد سختی در آب میشود.

صابون در آبهای جاری بخوبی کف نمیکند، اما سختی حاصل از کربنات و بیکربنات کلسیم ، موقت بوده ، با جوشاندن آب رفع میشود. آستالاگمیت و آستالاگتیتهای درون غارها از واکنش سنگ آهک با آبهای حاوی CO2 ایجاد شده است. کربنات کلسیم به دو شکل کریستالی یافت میشود که کلسیت به شکل هگزا گونال و آراگونیت به صورت رومبو هیدرال است.
کاربردها
کربنات کلسیم در اثر حرارت با از دست دادن CO2 به آهک تبدیل میشود که از آن در کارهای ساختمانی ، در صنعت استخراج آهن و تولید فولاد بهعنوان کمک ذوب و برای تهیه کاربید کلسیم استفاده میشود. از آهک در کشاورزی برای اصلاح خاک و تنظیم PH آن استفاده میشود. کربنات کلسیم در پزشکی بهعنوان آنتی اسید برای خنثی کردن اسید معده بکار میرود. کربنات کلسیم یک ماده شیمیایی بیخطر یا بسیار کمخطر است که تنفس یا خوردن آن و یا تماس با پوست و چشم (البته در مدت زمان کم) خطری ایجاد نمیکند.
نرم کردن آب سخت:
با توجه به زيانهای آب سخت در زندگی روزمره و تاثيرات سوء آن بر اندامهای حياتي، انسان همواره به دنبال روشهايي بوده که سختی آب را کاهش دهد. همانطور که گفته شد سختی موقت آب با گرم کردن آن از بين ميرود، اما آنچه مهم است سختي دايم آب هاست که براحتی از بين نميرود استفاده از سديم کربنات با وجود ارزاني آن به دليل وقت گير بودن و وسيع بودن امکانات آن در منازل و مراکز صنعتي کوچک به صرفه نيست، از اينرو برای نرم کردن آب از دستگاهي به نام تبادلگر يوني استفاده ميکنند. در اين دستگاه آب سخت با عبور از روی بستري که حاوي يونهای سديم است کاتيونهای عامل سختي خود را با کاتين سديم جايگزين ميکند.
برای برطرف کردن سختی آب ، با جوشاندن کربناتهای هیدروژنی محلول به کلسیم نامحلول تبدیل شده و تشکیل رسوب میدهند. این رسوب در مناطق دارای آب سخت درون کتریها دیدهمیشود. سختی دایمی یافت میشود.
یکی از اجسام گیرنده سختی آب تری ناتریم فسفات Na۳PO میباشد که با اسم آلبرتتری بکار میرود.
یون کلسیم موجود در آب بر اثر ناتریم فسفات تبدیل به "تری فسفات کلسیم" میگردد و رسوب مینماید.
اخیرا به مقدار زیاد از صمغهای مصنوعی که قادرند تعویض یون کنند برای رفع سختی آب استفاده میکنند. صمغ لواتیت در آلمان و آمبرلیت و دووکس در آمریکا استعمال میگردد. در صنعت از ستونهای تبادل یونی برای کاهش سختی استفاده می شود (ستونهای رزینی - آنیونی - کاتیونی )در پیشرفته ترین تکنولوژی ار فرآیند اسمز معکوس (Reverse Osmosis)برای کاهش سختی ،EC(هدایت الکتریکی یا شوری ) و TDS (کل جامدات محلول )آب استفاده می شود که فواید بسیاری از جمله مطئن بودن آن و هزینه های جاری بسیار پایین دارد . این فرآیند در ایران به دلیل اینکه اولین بار برای کاهش EC (شوری) آب استفاده شد به آب شیرین کن معروف است .
درجه سختی
آب درجه سختی آب را از روی مقدار کلسیم و منیزیم موجود در آن تعیین میکنند. در آلمان اگر آبی ده میلی گرم CaO در یک لیتر داشته باشد میگویند درجه سختی آب یک است. در فرانسه اگر آبی در یک لیتر ده میلی گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن کربنات منیزیم داشته باشد میگویند که یک درجه سختی دارد. در انگلستان اگر آبی ده میلی گرم کربنات کلسیم و یا همسنگ آن کربنات منیزیم در ۰.۷ لیتر داشته باشد یک درجه سختی دارد.
برای تعیین سریع سختی آب کارخانه شیمیایی واقع در آلمان قرصهایی ساخته است. در یک لوله آزمایش مخصوص و مدرج آب مورد آزمایش را تا خط نشان لوله پر مینمایند و بهوسیله معرفی که همراه بسته قرصهاست رنگ این آب را قرمز میکنند و آگاه آنقدر از این قرصها در آن میاندازند تا رنگ آب سبز گردد. شماره قرصهای ریخته شده در لوله آزمایش برابر درجه سختی آب میباشد. دقت این روش تا نیم درجه استاهمیت سختی آب
مقدار سختی آب ، علاوه بر اینکه در آبهای صنعتی اهمیت وافر دارد، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد. کلسیم که یکی از عوامل سختی آب است، در رشد استخوان و حفظ تعادل بدن دخالت داشته، ولی به همان اندازه ، سولفات کلسیم به علت کمی قابلیت هضم ، ناراحتیهایی در دستگاه هاضمه بوجود میآورد.
گاهی توصیه میشود که جهت تامین بهداشت و سلامت مصرف کنندگان ، آهک به آب آشامیدنی افزوده شود. بعضی دانشمندان معتقدند، بهتر است کلسیم و منیزیم لازم بدن توسط غذا تامین شود و حتیالامکان از آبهای سبک برای شرب استفاده شود. باید توجه داشت که بدن نسبت به سنگینی موجود در آب مورد مصرف خود حساسیت دارد، چنانچه این نوشیدنی تغییر یابد، ممکن است در دستگاه گوارش ایجاد اخلال نماید و این موضوع را به اصطلاح آب به آب شدن میگویند.
طبقه بندی آب از نظر سختی
سختی آب (کربنات کلسیم mg/lit) نوع آب
55 - 5 سبک
100 - 56 سختی کم
200 - 101متوسط
500 - 201 خیلی سخت
در بعضی از طبقه بندیها حداکثر سختی آبهای قابل شرب ، 300 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم تعیین شده است.
اهمیت سختی آب
مقدار سختی آب ، علاوه بر اینکه در آبهای صنعتی اهمیت وافر دارد، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد. کلسیم که یکی از عوامل سختی آب است، در رشد استخوان و حفظ تعادل بدن دخالت داشته، ولی به همان اندازه ، سولفات کلسیم به علت کمی قابلیت هضم ، ناراحتیهایی در دستگاه هاضمه بوجود میآورد.

گاهی توصیه میشود که جهت تامین بهداشت و سلامت مصرف کنندگان ، آهک به آب آشامیدنی افزوده شود. بعضی دانشمندان معتقدند، بهتر است کلسیم و منیزیم لازم بدن توسط غذا تامین شود و حتیالامکان از آبهای سبک برای شرب استفاده شود. باید توجه داشت که بدن نسبت به سنگینی موجود در آب مورد مصرف خود حساسیت دارد، چنانچه این نوشیدنی تغییر یابد، ممکن است در دستگاه گوارش ایجاد اخلال نماید و این موضوع را به اصطلاح آب به آب شدن میگویند.
تاثیر قلیائیت در سختی آب
اگر قلیائیت کل آب ، مساوی یا بیشتر از سختی کل باشد، تمام سختی آب به صورت سختی کربناتی خواهد بود. در صورتی که که قلیائیت کل ، کمتر از سختی باشد، سختی کربناتی آب معادل قلیائیت بوده و سختی دائم ، اختلاف بین سختی کل و قلیائیت است.
واحدهای بکار رفته در سختی آب
در صورتی که مقادیر کاتیونهای مختلف برحسب میلی گرم بر لیتر (ppm) در دست باشد، معمولا جهت سهولت ، به کمک فاکتورهایی که از تقسیم وزن مولکولی کربنات کلسیم به وزن اتمی هر یک از عناصر بدست آمده ، کلیه این مقادیر برحسب کربنات کلسیم محاسبه و بیان میگردد. سختی آب ، معمولا بر حسب ppm یعنی mg/lit بیان میشود. سختي آب را بر حسب ppm كربنات كلسيم ( ميلي گرم كربنات كلسيم در 1 ليتر آب ) گزارش مي دهند علاوه بر این ، واحدهای آلمانی ، انگلیسی ، فرانسوی ، آمریکایی را نیز در بیان آن بکار میبرند؛
هر یک از درجات فوق به ترتیب برابر 17.9 و 14.3 و 10 و 17.2 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم است.
سختي آب را بر حسب ppm كربنات كلسيم ( ميلي گرم كربنات كلسيم در 1 ليتر آب )
گزارش شهرهای با آب سخت
قم ، زاهدان ، گرمسار و سمنان از شهرهایی هستند که آب آنها از سختی بالایی برخوردار است. در زاهدان و سمنان سالانه چندین بار باید پوشالهای کولر را به علت اینکه مقدار فراوانی املاح روی آن رسوب کرده است تعویض کرد
روش کار :
مراحل بدست آوردن سختي كل (Mg²*+Ca²*) :
1- ارلن را شسته و 50 ميلي ليتر آب شهر را در ارلن ميريزيم.
2- 5 ميلي ليتر بافر PH=10 را به آن اضافه ميكنيم.
3-يك قطره محلول اريو كروم بلاك T اضافه كنيم ، رنگ محلول بنفش ميشود .
4- بورت را محلول 0.01مولار EDTAپر مي كنيم و هواگيري ميكنيم.
5- ارلن را توسط بورتEDTA تا تغيير رنگ از بنفش به آبي تيتر مي كنيم و حجم مصرفي را يادداشت ميكنيم .
6- مراحل بالا را دو بار تكرار كنيم.
مراحل اندازه گيري سختيCa²* :
1- ارلن را شسته و 50 ميلي ليتر آب شهر را در ارلن ميريزيم.
2- 2ميلي ليتر سود 50% را به آن اضافه ميكنيم تا PH حدود 12-13
3- 5 قطره معرف مور اكسيد اضافه كنيد رنگ نارنجي ميشود
4- بورت را محلول 0.01مولار EDTAپر مي كنيم و هواگيري ميكنيم.
5- ارلن را توسط بورتEDTA تا تغيير رنگ از نارنجي به بنفش تيتر مي كنيم و حجم مصرفي را يادداشت ميكنيم .
6- مراحل بالا را دو بار تكرار كنيم.
جدول حاصل از آزمایش:
حجم EDTA مصرفي سختي كل(ml ) حجم EDTA مصرفي براي سختيCa²*
20.2 11.1
20.7 11.2

نمونه محاسبات:

PPm=CM*V"*100000/ Vسختي

CM غلظت EDTA

2/20.7+20.2= 20.45: ميانگين EDTA مصرفي در كل

2/11.1+11.2=11.15: ميانگين EDTAمصرفي در كلسيم

50/0.01*20.45*100000=409ppm: سختي كل (Mg²*+Ca²*)

50/0.01*11.15*100000=223ppm: سختيCa²*

نتیجه گیری:

در اين آزمايش با استفاده از كمپلكسومتري توسط EDTA مي توان در PH متفاوت سختي كل (Mg²*+Ca²*) و سختيCa²* را بدست آورد.

منابع خطا :

در اندازه گیری PHدقيق كه باعث دخيل شدن سختي ها در يكديگر ميگردند.

دانلود فایل کامل با فرمت ورد

P O U R I A · Oct 23, 2013

فناوري هاي نانو در تصفيه ي آب

فناوري هاي نانو در تصفيه ي آب

این گزارش مروری بر انواع کاربردهای فناورینانو در تصفیه آب است و برای نشان دادن هر یک از آنها، به مثالهای ویژهای از نوآوریهای فناورینانو اشاره میشود. باید توجه داشت که در حوزه فناورینانو محصولات و روشهای بسیار دیگری توسعه یافته، یا میتوانند موجود باشند و اینکه بسیاری از اطلاعات موجود درباره این مثالها مبتنی بر اطلاعاتی است که تولیدکنندگان منتشر کردهاند. از آن جایی که این محصولات هنوز در بازار موجود نبوده، یا مدت زیادی از حضورشان در بازار نمیگذرد، مطالعات پراکندهای نسبت به عملکرد آنها در حال انجام است. این متن به اطلاعات موجود درباره خطرات ناشی از این فناوری برای سلامت بشر یا محیط زیست اشاره ندارد؛ چرا که این موضوع نیازمند بحث جداگانهای است.
. 1. فناورینانولولههای کربنی

1-1. غشاهای نانولولهای

نانولولههای کربنی میتوانند برای تشکیل غشاهایی با تخلخل نانومتری و دارای قابلیت جداسازی آلودگیها، به طور یکنواخت همراستا شوند. تخلخلهای نانومتری نانولولهها این فیلترها را از دیگر فناوریهای فیلتراسیون بسیار انتخابپذیرتر نموده است. همچنین نانولولههای کربنی دارای سطح ویژه بسیار بالا، نفوذپذیری زیاد و پایداری حرارتی و مکانیکی خوبی هستند. اگر چه چندین روش برای سنتز نانولولههای کربنی استفاده شده است، غشاهای نانولولهای میتوانند به وسیله پوششدهی یک ویفر سیلیکونی با نانوذرات فلزی به عنوان کاتالیست، که موجب رشد عمودی و فشردگی بسیار زیاد نانولولههای کربنی میشود، سنتز شوند و پس از آن برای افزایش پایداری، فضای بین نانولولههای کربنی را با مواد سرامیکی پر نمود
. حذف آلودگیها
مطالعات آزمایشگاهی نشان میدهد که غشاهای نانولولهای میتوانند تقریباً همه انواع آلودگیهای آب را حذف کنند؛ این آلودگی شامل باکتری، ویروس، ترکیبات آلی و تیرگی است. همچنین این غشاها نویدی برای فرایند نمکزدایی و گزینهای برای غشاهای اسمز معکوس هستند. مقدار تصفیه آب اگر چه تخلخل نانولولههای کربنی به طور قابل توجهی کوچک است، غشاهای نانولولهای نشان دادهاند که به خاطر سطح داخلی صاف نانولولهها، شدت جریان بیشتر یا یکسانی نسبت به تخلخلهای بسیار بزرگتر دارند
. هزینه
با توسعه روشهای جدید و بسیار مؤثر برای تولید نانولولههای کربنی، هزینه تولید غشاهای نانولولهای به طور پیوسته کاهش مییابد. بر اساس پیشبینی برخی منابع، به دلیل کاهش قیمت نانولولههای کربنی، غشاهای نانولولهای بسیار ارزانتر از سایر غشاهای فیلتراسیون، غشاهای اسمز معکسوس، سرامیک و غشاهای پلیمری خواهد شد. از آن جا که نانولولههای کربنی شدت جریان بالایی را نشان میدهند، فشار مورد نیاز برای انتقال آب نسبت به فرایند نمکزدایی با اسمز معکوس، کاهش مییابد و به دلیل این ذخیره انرژی، نمکزدایی با استفاده از فیلترهای نانولولهای بسیار ارزانتر از اسمز معکوس خواهد بود. انتظار میرود غشاهای نانولولهای بسیار بادوامتر از غشاهای متداول باشند و استفاده مجدد از آنها بازدهی فیلتراسیون را کاهش ندهد
. روش مصرف
غشاهای نانولولهای میتوانند در گزینههای مشابهی به عنوان غشاهای میکروفیلتراسیون و اولترا فیلتراسیون استفاده شوند. مطالعات نشان میدهد که این مواد بادوام و در برابر گرما مقاومند و تمیز کردن و استفاده مجدد از آنها ساده است و با استفاده از فرایند اولتراسونیک و اتوکلاو درC ْ121 در مدت 30 دقیقه تمیز میشوند
. توضیحات تکمیلی
انتظار میرود در پنج الی ده سال آینده، شاهد ورود غشاهای نانولولهای نمکزا به بازار باشیم. اخیراً محققان برای غلبه بر چالشهای مرتبط با افزایش مقیاس فناوری، فعالیتهای تازهای را مدنظر قرار دادهاند
. 1-2. نانوغربالها
آزمایشگاههای سلدن (Seldon)، چندین طرح مبتنی بر فیلترهای نانوغربال را توسعه دادهاند. نانوغربال از نانولولههای کربنی جفت شده با یکدیگر تشکیل میشود که روی یک زیرلایه متخلخل و منعطف قرار گرفتهاند. و میتوان برای تشکیل فیلترهای شبهکاغذی، آنها را روی یک زیرلایه صاف و یا لولهای قرار داد، با این کار توانایی پیچیده شده شدن به اطراف هر ساختار استوانهای متداول و یا هر ساختار دیگری را به دست میآورند، همچنین برای افزایش سطح فیلتر میتوان نانوغربالهای مسطح را تا زد. اخیراً در آزمایشگاههای مذکور چندین نمونه فیلتر قابل حمل مبتنی بر این فناوری، برای خالصسازی آب ساخته شدهاند؛ این فیلترها در اندازه قلم بوده و تحت عنوان ابزارهای فیلتراسیون نیمانند به نام water stick معروف هستند
. حذف آلودگیها
از نانوغربالها میتوان در حذف گستره وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی و یا مواد زیستی استفاده کرد. این فیلتر میتواند از چندین لایه نانولوله کربنی ساخته شود که هر لایه قابلیت حذف نوع متفاوتی از ترکیبات را دارد. نانوغربالهای مورد استفاده در Water stick توانایی حذف بیش از 99/99 درصد از باکتریها، ویروسها، کیستها، میکروبها، کپکها، انگلها، و همچنین کاهش قابل توجه آرسنیک و سرب را دارند. نانوغربالهای چند عملکردی نیز مانند ترکیبات معدنی اعم از فلزات سنگین، کودها، فاضلابهای صنعتی و دیگر مواد میتوانند ترکیبات آلی از قبیل Pesticideها و herbicideها را حذف نمایند. همچنین میتوان فیلتر را با یک لایه ضدباکتری برای جلوگیری از تشکیل فیلم بیولوژیکی پوشاند. در حال حاضر آزمایشگاههای سلدن مشغول ارتقای این فناوری برای استفاده از آن در نمکزدایی از آب دریا هستند
. مقدار تصفیه آب
نانوغربالها در مقایسه با دیگر ابزارهای فیلتراسیون که دارای همان اندازه تخلخل هستند، به دلیل خواص انتقال جرم سریع نانولولهها، بدون استفاده از فشار، شدت جریان مناسبی را تأمین میکنند. در یک فیلتر نمونه با قطر پنج سانتیمتر شدت جریان شش لیتر بر ساعت مشاهده شده است. همچنین water stick برای تصفیه یک لیتر آب آلوده در 90 ثانیه طراحی شده است. این فیلتر، در طول عمر مفیدش 200 تا300 لیتر آب تولید میکند؛ اگر چه این مقدار میتواند با تغییرات پیش از فیلتراسیون افزایش داده شود
. هزینه
آزمایشگاه سازنده برای قیمتگذاری water stick یک طرح رقابتی را با دیگر فناوریهای مشابه در نظر دارد، تا این فناوری برای مردم کشورهای در حال توسعه قابل استفاده باشد
. روش مصرف
Water stick که شبیه نی نوشیدنی طراحی شده آب تمیز آشامیدنی تولید میکند. اخیراً نمونهای از Water stick به گونهای طراحی شده است که میتوان وسیلهای با فیلتر قابل تعویض را طراحی کرد. علاوه بر این هنگامی که عمر مفید این فیلتر به پایان میرسد، به طور اتوماتیک جریان را متوقف میکند. نانوغربالها توان ترکیب با دیگر ابزارهای فیلتراسیون را دارند
. توضیحات تکمیلی
آزمایشگاههای سلدن، سیستم تولیدی را برای تولید نانوغربالها توسعه دادهاند؛ این سیستم دارای صرفه اقتصادی، ظرفیت تولید 276 متر مربع بر ماه است که هر متر مربع برای 396 فیلتر کافی است. در حال حاضر پزشکان آفریقایی نمونهای از water stick را مورد استفاده قرار دادهاند
. 2. روشهای دیگر نانوفیلتراسیون2-1.
فیلتر آلومینای نانولیفی
شرکت Argonide فناوری جاذبهای نانولیفی را به صورت کارتریج فیلترهای نانوسرام عرضه کرده است. این جاذبها از نانوالیاف آلومینا با بار مثبت روی زیرلایه شیشهای تشکیل شدهاند. نانوالیاف آلومینا سطح بیشتری نسبت به الیاف متداول داشته و بار مثبت بالایی دارند که باعث جذب سریعتر آلودگیهای باردار منفی از قبیل ویروسها، باکتریها و کلوئیدهای آلی و غیرآلی میشود.

حذف آلودگیها
فیلترهای نانوسرام بیش از 99/99 درصد ویروسها، باکتریها، انگلها، ترکیبات آلی طبیعی، DNA و کدری را حذف میکند، همچنین دارای قابلیت جذب 9/99 درصد از نمکها، مواد رادیواکتیو و فلزات سنگین از قبیل کروم، آرسنیک و سرب را هستند، حتی اگر ذرات، نانومقیاس و یا حل شده باشند. فیلترهای نانوسرام در PH بین پنج تا 9 بهتر عمل میکنند.

مقدار تصفیه آب
شدت جریان فیلترهای نانوسرام بدون استفاده از فشار حدود یک تا 5/1 لیتر بر ساعت، به ازای هر سانتیمتر مربع از فیلتر است. حداکثر فشار چهار bar میتواند به فیلتر اعمال شود که منجر به شدت جریان 9 تا ده لیتر بر ساعت به ازای هر سانتیمتر مربع از فیلتر خواهد شد. کارتریج فیلترهای نانوسرام دارای یک طراحی تاخورده است که سطح آنها را افزایش میدهد. همچنین طبق گزارش فیلتر به طور متوسط مقاومت عملکردی بالایی نسبت به غشاهای بسیار متخلخل دارد.

هزینه
شرکت آرگوناید (Argonide) هزینه تولید فیلترهای نانوسرام را ارزان اعلام کرده است؛ چرا که آنها میتوانند با استفاده از فناوری کاغذسازی تولید شوند. در حال حاضر هر متر مربع فیلتر ده دلار هزینه برمیدارد، که ممکن است این مقدار به سه دلار برسد. کار تریج فیلترها به ازای 20-200 فیلتر، وابسته به قطر آنها در حدود 37 دلار هزینه دارند. صفحات فیلتر میتوانند با قرار گرفتن در اطراف لولههای فلزی، بین دو فیلتر متداول و یا در یک نگهدارنده مجزا، هزینه نهایی فیلتر را کاهش دهند. فیلترهای نانوسرام به جای جمعآوری ذرات بسیار ریز بر روی سطح، آنها را جذب میکنند؛ بنابراین نسبتاً عمر مفید و طولانیتری دارند.

روش مصرف
مطابق با توصیههای شرکت آرگوناید، فیلترهای نانوسرام به تصفیههای پیشین و یا پسین، تمیز کردن، شارژ مجدد فیلتر و یا از بین بردن مواد زاید خطرناک نیاز ندارند. این فیلترها به طور همزمان ترکیبات شیمیایی و بیولوژیکی را بدون استفاده از مواد گندزدای شیمیایی و یا مواد منعقدکننده، حتی در آبهای شور بسیار کدر حذف میکنند.

توضیحات تکمیلی
به گفته شرکت آرگوناید، فیلترهای نانوسرام میتوانند پودرهای بسیار ریز فلزی حذف شده را برای کاربردهای صنعتی بازیافت کنند. 2-3. نانوالیاف جاذب جریانشرکت KX طرحی از فیلترهای جاذب جریان شامل نانوالیاف را با هدف استفاده در کشورهای در حال توسعه بهرهبرداری کرده است. فیلتر شامل یک لایه پیش فیلتراسیون برای حذف چرکها، یک لایه جاذب برای حذف آلودگیهای شیمیایی و یک لایه نانوالیاف برای حذف آلودگیها و ذرات کلوئیدی است. نانوالیاف از چندین پلیمر آبدوست، رزینها، سرامیکها، سلولز، آلومینا و دیگر مواد ساخته میشوند. این فناوری در مقیاسهای خانگی و شهری قابل دسترسی است.

حذف آلودگیها
طبق گزارشها، فیلترهای سطح فعال بیش از 99 درصد از باکتریها، ویروسها، انگلها، آلودگیهای آلی و دیگر آلودگیهای شیمیایی را حذف میکنند.

مقدار تصفیه آب
طبق اعلام شرکت سازنده، مقیاس خانگی فیلترهای سطح فعال میتواند به ازای هر فیلتر375 لیتر آب را با سرعت چهار تا شش لیتر بر ساعت تولید کند. در مقیاس روستایی بیش از 7500 لیتر بر روز با سرعت 6/5 لیتر بر دقیقه تولید میکند. در مقیاس روستایی هر فیلتر برای بیش از 95 هزار لیتر آب مؤثر است.

هزینه
انتظار میرود فیلترهای خانگی شش تا11 دلار فروخته شوند و فیلترهای جایگزین برای آنها 8/0تا9/0 دلار هزینه دربر خواهد داشت؛ یعنی 002/0 دلار به ازای هر لیتر آب. همچنین فیلترهای روستایی بین 100 تا 150 دلار هزینه خواهند داشت که تقریباً 0003/0 دلار به ازای هر لیتر است.

روش مصرف
طراحی فیلترهای سطح فعال به گونهای است که بدون استفاده از تجهیزات وسیع، یا نگهدارنده بهآسانی قابل استفاده باشند. 3. سرامیکهای نانوحفرهای، کِلِیها و دیگر جاذبها

3-1. غشای سرامیکی نانوحفرهای
شرکت آلمانی AG Nanovation، طرحی از فیلترهای سرامیکی نانوحفرهای را تحت عنوان Nano pore و سیستمهای فیلتراسیون غشایی را با مقیاسهای متنوعی عرضه نموده است. فیلترهای غشایی Nano pore از نانوپودرهای سرامیکی روی مواد پایه از قبیل آلومینا تشکیل شدهاند و در اندازههای متفاوت و در دو شکل لولهای و مسطح موجود هستند. این محصولات با استفاده از نانوپودرهای سرامیکی شرکت و تحت فرایندهای پیوسته تولید میشوند.

حذف آلودگیها
طبق ادعای شرکت سازنده، فیلترهای غشایی Nanopore باکتریها، ویروسها و قارچها به طور مؤثر از آب حذف میکنند. علاوه بر این آزمایشهای کیفی آب، Coliformها، fecal coliformها، Salmonella یا streptococci را در آب تصفیه شده نشان نمیدهند.

مقدار تصفیه آب
مقدار آب تولیدی وابسته به اندازه و شکل فیلتر و کیفیت آب تصفیه شده است. یک واحد فیلتراسیون با ابعاد cm 15× 60×120 سطحی معادل با 2 m 11 ایجاد کرده، میتواند 8 هزار لیتر آب آلوده را در روز تصفیه کند.

هزینه
تولید سیستمهای فیلتراسیون غشایی بر مبنای pore Nano با فرایندهای پیوسته که همزمان تمامی لایههای فیلتر مونتاژ میشوند، ارزان است؛ هنگامی که تمامی هزینههای فیلتراسیون که شامل حفظ، جایگزینی فیلترها، تمیز کردن عوامل و هزینههای عملیاتی است، با مواردی از قبیل عمر طولانیتر فیلتر، پایداری بیشتر و تمیز کردن کمتر همراه شوند، هزینه این فیلترها با فیلترهای پلیمری قابل رقابت میگردد.

روش مصرف
فیلترهای غشایی Nano pore با توجه به خواص ضدرسوبی بسیار شدید خود نیاز به تمیزسازی مکرر ندارند. همچنین میتواند به جای پاکسازی شیمیایی با بخار استرلیزه شود. غشاهای Nano pore نسبت به آلودگیهای قارچی و باکتریایی، اصطکاک، اسید و بازهای غلیظ شده، دمای بالا و اکسیداسیون مقاوم هستند.

3-2. تکلایههای خودآرا روی پایههای مزوپروس (SAMMS) آزمایشگاه ملی پاسیفیک نورث وست (PNNL) تکلایههای خود آرا روی پایههای مزوپروس را توسعه داده است. این فناوری از مواد سرامیکی یا شیشهای با تخلخل نانومتری شکل گرفته است؛ به طوری که تکلایهای از مولکولها میتوانند به یکدیگر متصل شوند. تکلایه و لایه مزوپروس، قابلیت برنامهریزی شدن برای حذف آلودگیهای خاصی را دارند. SAMMS نسبت به بسیاری از غشاها و فناوریهای جاذب دیگر، جذب سریعتر، ظرفیت بالاتر و انتخابپذیری بهتری را از خود نشان داده است. SAMMS برای حذف آلودگیهای فلزی از آب آشامیدنی، آبهای زیرزمینی و فاضلابهای صنعتی طراحی شده است
. حذف آلودگیها
PNNL مدعی است که SAMMS 9/99 درصد از جیوه، سرب، کروم، آرسنیک، کادمیم، فلزات پرتوزا و دیگر سموم فلزی را جذب میکند. همچنین طبق گزارشها، SAMMS میتواند برای حذف فلزات خاصی برنامهریزی شود؛ ولی برخی فلزات از قبیل کلسیم، منیزیم و روی را حذف نمیکند. SAMMS برای حذف آلودگیهای زیستی، یا آلی مؤثر نیست.

مقدار تصفیه آب
از SAMMS میتوان در گستره وسیعی از کاربردها از تصفیه آب مصرفی گرفته تا تصفیه فاضلابهای صنعتی، استفاده کرد. این فیلترها سطح ویژهای در حدود 600 تا هزار متر مربع به ازای هر گرم دارند. تولید هر کیلوگرم SAMMS، 150 دلار هزینه دارد که با نمونهای از رزین تعویض یونی با هزینه 42 دلار و کربن فعال با هزینه 78/1 دلار به ازای هر کیلوگرم قابل مقایسه است. همچنین برای حذف یک کیلوگرم جیوه، 13 کیلوگرم SAMMS مورد نیاز است و در مقابل، 154 کیلوگرم رزین تعویض یونی و 40 هزار کیلوگرم کربن فعال مورد نیاز خواهد بود.

روش مصرف
SAMMS به پودری شکل و اکسترود شده است که میتواند برای فیلترهای تعویض یونی مناسب باشد. این فیلترها گاهی اوقات به منظور حذف آلودگیهای جذب شده با یک محلول اسیدی احیا میشوند. آلودگیهای ایجاد شده از احیای SAMMS طبق استانداردهای سازمان حفظ محیط زیست آمریکا غیرسمی بوده، میتوانند به عنوان یک آلودگی متداول تصفیه شوند.

3-4. ArsenxArsenx، یک رزین جاذب متشکل از نانوذرات اکسید آهن آب دار روی یک زیرلایه پلیمری است و برای حذف آرسنیک و دیگر آلودگیهای فلزی بهکار میرود. نانوذرات، سطح ویژه بالا، ظرفیت بیشتر و سینتیک جذب سریعتری فراهم مینماید. Arsenx میتواند برای کاربردهای مصرفی کوچک و یا استفادههای صنعتی و شهری بزرگ طراحی شود، همچنین در و نیز در ابزارهای طراحی شده برای رزینهای تعویض یونی مورد استفاده قرار گیرد.

حذف آلودگیها
Arsenx موادی از قبیل آرسینک، وانادیم، اورانیوم، کروم، آنتیموان و مولیبدن را حذف و سولفاتها، کربناتها، فلوریدها، کلریدها، سدیم، منیزیم و یا آلودگیهای زیستی را حذف نمیکند.

مقدار تصفیه آب
شدت جریان عبوری آن بسیار وابسته به نوع ابزاری است که Arsenx استفاده میکند. بدون در نظر گرفتن طراحی سیستم، برای تماس بین Arsenx و آب 5/2 تا سه دقیقه زمان نیاز است. هر گرم Arsenx حدوداً 38 میلیگرم آرسنیک را نگه میدارد.

هزینه
شرکت Solmetex اشاره میکند که با توجه به کم شدن ظرفیت Arsenx در طول احیاء، میتواند نسبت به جاذبهای دیگر در طی حیاتش هزینه کمتری داشته باشد. هزینه اولیه سیستم وابسته به طراحیهای متفاوت آن است، اما به طور متداول از 07/0 تا 2/0دلار به ازای هر هزار لیتر گزارش شده است که شامل هزینههای استهلاک و هزینههای عملیاتی و حفظ و نگهداری است.

روش مصرف
Arsenx به گفته شرکت Sometex میتواند به عنوان رزینهای تعویض یونی در زمینههای مشابه مورد استفاده قرار گیرد. این فیلتر نیاز به پیش یا پس تصفیه نداشته و گاهی اوقات با محلول سود سوزآور احیا میشود و متناسب با سطح آلودگی، بعد از سه ماه تا یک سال خاصیت خود را از دست خواهد داد. گزارشها حاکی از آن است که زیرلایه پلیمری Arsenx بادوام بوده و میتواند در گسترده دمایی یک تا 80 درجه سانتیگراد عمل کند.

3-5. پلیمر حفرهای سیکلودکسترین
سیلکودکسترین یک ترکیب پلیمری است که از ذراتی با حفرههای استوانهای تشکیل شده است؛ این ذرات میتوانند آلودگیهای آلی را جدا کنند. پلیمر سیکلودکسترین را میتوان به صورت پودر، دانهای و یا لایه نازک برای استفاده در ابزارها و کاربردهای متفاوت تولید کرد. به هر حال پلیمر سیکلودکسترین برای تصفیه آب مصرفی استفاده شده و همچنین میتواند برای تصفیه در جای آبهای زیرزمینی یا پاکسازی فاضلابهای شیمیایی آلی و نفتی نیز مورد استفاده قرار گیرد.

حذف آلودگیها
سیکلودکسترین گستره وسیعی از آلودگیهای آلی شامل بنزن، هیدروکربنهای پلیآروماتیک، فلورینها، و آلودگیهای حاوی نیتروژن، استن، کودها، Pesticidها و بسیاری دیگر را حذف میکند. آزمایشها نشان میدهند که پلیمرسیکلودکسترین این آلودگیها را تا حد ppt کاهش میدهد، در حالی که کربن فعال و زئولیت این آلودگیها را تا حد ppm کاهش میدهد. همچنین پلیمر صدهزار مرتبه بیشتر از کربن فعال، ترکیبات آلی پیوند میدهد و بازدهی حذف یکسانی برای آب با غلظت آلودگی پایین را نشان داده است. پلیمرسیکلودکسترین تحت تأثیر رطوبت هوا قرار نگرفته، میتواند در نواحی مرطوب بدون اشباع یا غیرفعال شدن، مورد استفاده قرار گیرد. همچنین آلودگیهای جذب شده را از خود عبور نمیدهد.

مقدار تصفیه آب
پلیمرسیکلودکسترین ظرفیت بارگذاری 22 میلیگرم از آلودگیهای آلی به ازای هر گرم از پلیمر را دارد، که با 58 میلیگرم به ازاری هر گرم کربن فعال قابل مقایسه است. این پلیمر برای تماس با آب آلوده حدوداً به پنج ثانیه زمان نیاز دارد. و در حین احیا ظرفیت خود را از دست نداده، میتواند به طور نامحدودی استفاده شود.

هزینه
تولید پلیمرسیکلودکسترین، ارزان بوده است و میتوان آن را مستقیماً از نشاسته، با تبدیل 100 درصد تولید شود. انتظار میرود که تولید انبوه، هزینه آن را پایینتر از قیمت کربن فعال و زئولیت آورد. شرکت پژوهشی محصولات پلیمری اشاره میکند که روشی را جهت افزایش مقیاس این فرایند برای تولید مواد توسعه داده است. اخیراً شرکت پژوهشی Manhattan یک فناوری را برای کاربردهای مصرفی توسعه داده و اظهار میدارد که تولید انبوه موجب ارزانتر شدن پلیمر نسبت به سایر روشهای حذف آلودگیهای آلی خواهد شد.

روش مصرف
پودر سیکلودکسترین میتواند در ستون، کارتریج و یا فیلترهای بستری به گونهای متراک شود که آب از آن بگذرد. سیکلودکسترین دانهای میتواند مستقیماً در منبع یا لولههای آب بهکار رود و لایه نازک آن میتواند روی زیرلایهای از شیشه برای تشکیل غشاء قرار گیرد. از همه اشکال متفاوت سیکلودکسترین میتوان در ابزارهای طراحی شده برای فیلترها، غشاها و یا جاذبها استفاده کرد. پلیمرسیلکودکسترین هم آبدوست و هم آبگریز است؛ لذا میتواند بدون استفاده از فشار برای جذب آب از میان تخلخلها مورد استفاده قرار گیرد. پلیمر گاهی اوقات به احیا با استفاده از یک الکل ساده از قبیل اتانول یا متانول نیاز خواهد داشت و ممکن است به خاطر به ظرفیت بارگذاری پائین آن نسبت به کربن فعال و جاذبهای دیگر به عملیات بیشتری نیاز داشته باشد.

توضیحات تکمیلی
آلودگیهایی که پلیمر سلیکودکسترین جذب میکند، میتواند بعد از احیا، برای کودها، Pesticideها و محصولات صنعتی دیگر بازیافت شود.

3-6. نانوکامپوزیتهای پلیپیرون- نانولولهکربنی آزمایشگاه ملی پاسیفیک نورث وست یک غشای نانوکامپوزیتی شامل لایه نازکی از یک پلیمر جاذب موسوم به پلیپیرون را روی ماتریسی از نانولولههای کربنی که سطح مخصوص و پایداری غشا را افزایش میدهند، توسعه داده است. برخلاف جاذبهای دیگر که به احیای شیمیایی نیاز دارند این غشاها میتوانند به طور الکتریکی احیا میشوند.

حذف آلودگیها
غشاهای پلیپیرون دارای نانولوله کربنی با بار مثبت است و میتوان پرکلراتها، سزیم، کروم و دیگر آلودگیهای باردار منفی را حذف کند. همچنین غشاهای نانوکامپوزیتی میتوانند برای حذف نمک طراحی شوند. از آنجا که پلیپیرون میتواند به طور منفی باردار شود، بنابراین این غشاء ذرات باردار مثبت از قبیل کلسیم و منیزیم را حذف میکند.

مقدار تصفیه آب
غشاهای نانوکامپوزیتی پلیپیرون- نانولولهکربنی قابل استفاهه مجدد هستند آزمایشها نشان میدهد که این غشاها بعد از صد دوره استفاده بسیار کم بازدهی خود را از دست میدهند. همچنین به خاطر خواص انتقال جرم سریع نانولولههای کربنی شدت جریان بالایی دارند.

هزینه
انتظار میرود که غشاهای پلیپیرون- نانولوله کربنی در استفاده طولانی مدت، نسبتاً کم هزینه باشند؛ چرا که آنها میتوانند بدون از دست دادن قابل توجه ظرفیت جذب، احیا شده، استفاده شوند. این غشاها هزینههای مرتبط با خرید و ذخیرهسازی مواد شیمیایی احیاکننده و تعلیم کاربران را ندارند. علاوه بر این، انتظار میرود که هزینه نانولولههای کربنی در پنج سال آینده بین ده تا صد برابر کاهش یابد.

روش مصرف
این غشاها آلودگیهای ثانویه خطرناک تولید نمیکنند. با بکارگیری جریان الکتریکی، بار پلیمر خنثی شده و آلودگیهای جذب شده، از غشا آزاد میشوند. با حذف آلودگیها، پلیمر میتواند دوباره باردار شده و مجدداً استفاده شود.

4. زئولیت
4-1. زئولیتهای طبیعی، مصنوعی، زغالسنگ و ترکیبی زئولیتها مواد جاذب با ساختار شبکهای جهت تشکیل تخلخلها هستند. آنها میتوانند از منابع طبیعی به دست آمده و یا سنتز شوند. زئولیتهای مصنوعی معمولاً از محلولهای سیلیکون-آلومینیوم یا زغالسنگ ساخته شده و به عنوان جاذب یا ابزار تعویض یونی در کارتریج یا فیلترهای ستونی بهکار میروند. شرکت فناوریهای AgION ترکیبی از زئولیتها و یونهای نقره طبیعی با خواص ضدباکتری تولید میکند.

حذف آلودگیها
زئولیتها به طور متداول برای حذف آلودگیهای فلزی بهکار میروند. زئولیتهای طبیعی مکزیک و مجارستان، آرسنیک را از منابع آب آشامیدنی تا حد مورد پذیرش سازمان بهداشت جهانی کاهش میدهند. زئولیتهای ساخته شده از زغالسنگ میتوانند گسترهای از فلزات سنگین شامل سرب، مس، روی، کادمیم، نیکل و نقره را از آب آلوده جذب کنند. همچنین میتوانند تحت شرایط خاصی کروم، آرسنیک و جیوه را جذب کنند. ظرفیت جذب زئولیتها متأثیر از چند عامل؛ ترکیبشان، PH آب و غلظت انواع آلودگیهاست. به عنوان مثال تأثیرات PH آب بر روی سطح باردار شده منفی و یا مثبت زئولیت قابل ذکر است. همچنین با توجه جذب آسان سرب و مس در زغالسنگ، غلظت بالای این مواد، مقدار کادمیم و نیکل حذف شده را کاهش میدهد. ترکیبات زئولیت- نقره AgIoN، بازدهی را در مقابل میکروارگانیسمها که شامل باکتریها و کپکهاست، ارتقا میدهند. زئولیت نمیتواند آلودگیهای آلی را به قدر کافی حذف کند، همچنین رطوبت هوا در اشباع زئولیتها دخالت داشته، موجب کاهش بازدهی آنها میشود.

مقدار تصفیه آب
مقدار آبی که زئولیتها میتوانند تصفیه کنند، وابسته به منبع زئولیت و ابزاری است که آنها استفاده میکنند. در مورد زئولیتهای زغالسنگ، محتوای کربن این ماده به طور قابل توجهی سطح مخصوص و در نتیجه ظرفیت جذب زئولیت را تحت تأثیر قرار میدهند.

هزینه
زئولیتها را میتوان به طور ارزان تولید کرد زیرا منبع آنها به طور طبیعی و فراوان در دسترس است. در امریکا زئولیتهای دانهای برای کاربردهای صنعتی و کشاورزی بین 30 تا 70 دلار به ازاری هر تن و برای محصولات مصرفی بین 5/0 تا 5/4 دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارند.
روش مصرف
چگونگی مصرف زئولیتها بسیار وابسته به نوع ابزاری است که در آن استفاده میشوند. این ابزار میتواند شامل رزینهای تعویض یونی، کارتریج و ابزارهای ستونی و غیره باشند. علاوه بر این زئولیتها گاهی اوقات به احیا با یک محلول اسیدی نیاز دارند. مصرف زئولیتهای زغالسنگ ممکن است مشکلساز باشد، چرا که مطالعات نشان میدهند مقادیری از آلودگیهای سرب، کادمیم، کروم، مس، جیوه، روی و دیگر آلودگیها میتوانند از زغالسنگ گذشته و موجب آلودگی خاک، آبهای زیرزمینی و آب شوند. همچنین مشخص شده است که مقادیر آرسنیک و منیزیم عبور کرده از Fly ash بسیار بیشتر از مقادیر توصیه شده سازمان بهداشت جهانی است. ترکیبات زئولیت نقره AgION نیاز به پاکسازی مکرر دارند، زیرا پوشش ضدباکتری نقره از تشکیل آلودگیهای بیولوژیکی روی فیلتر جلوگیری میکند و در این صورت نیاز به ذخیرهسازی و مصرف احیاءکنندههای شیمیایی مرتفع میشود.

5. فناوریهای مبتنی بر نانوکاتالیستها
5-1. نانوذرات آهن خنثی
نانوذرات آهن خنثی (NZVI) برای تصفیه درجا و غیردرجای آبهای زیرزمینی استفاده میشوند. این ماده همزمان یک جاذب و یک عامل احیاکننده است، همچنین موجب میشود که آلودگیهای آلی به ترکیبات کربنی با درجه سمیت کمتری شکسته شوند و فلزات سنگین کلوخه شده، به سطح خاک بچسبند. NZVI را میتوان برای تصفیه درحا مستقیماً به منابع آبهای زیرزمینی تزریق کرد، یا میتوان از آن در غشاها برای کاربردهای خارجی استفاده کرد. همچنین NZVI دو فلزی که در آن نانوذرات آهن با یک فلز ثانویه از قبیل پالادیم برای افزایش فعالیت آهن پوشیده میشوند، موجود است. NZVI بسیار فعال بوده و سطح مخصوص بالایی نسبت به ZVI دانهای دارد.

حذف آلودگیها
NZVI میتواند برای فرآوری گستره وسیعی از آلودگیهای متداول زیستمحیطی، مثل متان کلردار، بنزن کلردار، Pesticideها، رنگهای آلی، تریهالومتانها، PCBها، آرسنیک، نیترات و فلزات سنگین از قبیل جیوه، نیکل و نقره استفاده شود. همچنین ممکن است توانایی کاهش پرتوهای رادیویی را داشته باشد. پالادیم پوشیدهشده با NZVI نشان داده است که همه ترکیبات کلردار را در مدت هشت ساعت تا زیر مقادیر قابل رؤیت کاهش میدهد. این در حالی است که NZVI معمولی برای حذف بیش از 99 درصد از این ترکیبات به 24 ساعت نیاز دارد. نانوذرات نسبت به آلودگیها، برای یک دوره شش الی هشت هفتهای، فعال باقی میمانند. NZVI نشان داده است که در گستره وسیعی از PHها و دماهای خاک و مقادیر Nutrient مؤثر است.
مقدار تصفیه آب
مقدار آب زیرزمینی که NZVI میتواند فرآوری کند، وابسته به کیفیت آهن، شامل تعداد دفعاتی که استفاده مجدد شده است؛ نوع زیرلایه مورد استفاده، کیفیت آب معدنی برای تولید محلول قابل تزریق، شامل مقدار اکسیژن، مقدار و نوع ذرات ریز در محلول، است. دریک مطالعه موردی، سطحی با مساحت صد مترمربع را 057/6 لیتراز محلول شامل kg 2/11 از NZVI تحت تأثیر قرار میدهد. مطالعه دیگری نشان میدهد که در یک منطقه، مقدار 136 کیلوگرم NZVI برای فراوردی 6/11میلیون کیلوگرم از خاک کافی است؛ اما در منطقه دیگر همین مقدار از NZVI تنها برای فرآوری 102 میلیون کیلوگرم از خاک بهکار میرود. دلایل ذکر شده برای این مطابقت نداشتن شامل حجم متفاوت آب مصرف شده در تهیه محلول، مقادیر متفاوت کنشپذیری آهن بهدلیل تفاوت در مقدار اکسیژن آب و مقدار متفاوت فشار کاربردی در حین تزریق است.
هزینه
NZVI حدوداً 40 تا 50 دلار به ازای هر کیلوگرم و پلادیم پوششیافته با NZVI بین 68 تا 146 دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارد. اگر چه NZVI به طور قابل توجهی نسبت به ZVI دانهای و میکرومقیاس که هر کدام به ترتیب 2/2 و 75/3 دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارند، گران است، اما از آن جا که مقادیر کمی از NZVI به دلیل سطح ویژه و واکنشپذیری بسیار بالای آن مورد نیاز است، از نظر اقتصادی بهصرفه است. در مقابلِ هر گرم پودر تجاری ZVI که سطحی کمتر از یک متر مربع دارد، NZVI به ازای هر گرم 5/33 مترمربع سطح واکنشپذیر داشته و سرعت تصفیه آن ده تا صد مرتبه سریعتر است.
روش مصرف
استفاده درجا و غیردرجای از NZVI نسبتاً آسان است. برای کاربردهای درجا، پودر NZVI را برای تشکیل محلول آهن با آب در یک منبع مخلوط کرده، سپس با یک پمپ و چاه تزریق مستقیماً به خاکآلوده تزریق میکنیم. از آنجا که تجهیزات مشابه مورد استفاده برای دیگر موارد تزریقی موجود است، تجهیزات چاهی خاص مورد نیاز نیست. NZVI به دلیل داشتن ذرات کوچکتر نسبت به ZVI دانهای، راحتتر تزریق شده، میتواند تا اعماق بیشتری نفوذ کند. همچنین نانوذرات NZVI میتوانند در یک ماتریس جامد از قبیل کربن فعال، زئولیت، نانولولههای کربنی و دیگر مواد برای تولید غشاهایی با کاربرد غیردرجا ایمن شوند.

5-2. فتوکاتالیستهای نانومقیاس دیاکسید تیتانیوم
دیاکسید تیتانیوم هم به عنوان عامل احیای فتوکاتالیستی و هم به صورت یک جاذب عمل میکند و به صورت درجا و غیردرجا در تصفیه آب استفاده میشود. دیاکسید تیتانیوم در حضور آب، اکسیژن و تابش UV، رادیکالهای آزاد تولید میکند که این رادیکالها آلودگیهای متفاوت را به ترکیبات کربنی با درجه سمیت کمتری تجزیه میکنند. دیاکسید تیتانیوم نانومقیاس، سطح بیشتر و فرایند فتوکاتالیستی سریعتری را نسبت به ذرات بزرگتر فراهم مینماید. دیاکسید تیتانیوم یا به صورت نانوپودر، برای استفاده در سوسپانیونها و یا به شکل فیلترهای دانهای موجود است و در چندین شکل دیگر به عنوان پوشش برای غشاهای ثابت، میکروکرههای نانوکریستالی و غشاهای ترکیبی با سیلیکا بهکار میرود.
حذف آلودگیها
دیاکسید تیتانیوم تقریباً همه آلودگیهای آلی را تجزیه میکند. این ماده بسیار آبدوست است؛ و بنابراین توانایی جذب آلودگیهای زیستی و فلزات سنگین از قبل آرسنیک را دارد. راندمان آن تابع کیفیت دیاکسید تیتانیوم، شدت پرتو فرابنفش، PH آب، موجودی اکسیژن و غلظت آلودگیها است.
مقدار تصفیه آب
سیستمهای متفاوت دیاکسید تیتانیوم، شدت جریان و سرعتهای حذف متنوعی را فراهم میکنند و ازهمه آنها میتوان محدوده استفاده کرد. نانوپودرهای سوسپانسیون شده دیاکسید تیتانیوم فرایند فتوکاتالیستی پُربازدهی را از خود نشان میدهند؛ چرا که سطح داخلی آنها در معرض تابش اشعه فرابنفش و آلودگیها قرار میگیرد. به دلیل ترکیب سطوح کنشپذیر با مواد پایه و در نتیجه، کاهش سطح فعال، بازده نانوذرات دیاکسید تیتانیوم که به عنوان پوشش استفاده شده یا روی زیرلایههایی از قبیل شیشه و سرامیک ثابت شدهاند، پنج برابر درصد بازده فتوکاتالیستی نانوذرات سوسپانسیون شده است. همچنین تخلخل غشا یا زیرلایه، بر شدت جریان و عمر مفید این سیستمها مؤثر است. میکروکرههای نانوکریستالی دیاکسید تیتانیوم، سطحی قابل مقایسه با نانوپودرها دارند، اما فرایندهای فتوکاتالیستی آهستهتری انجام میدهند.
هزینه
هزینه نانوپودرهای دیاکسید تیتانیوم برحسب کیفیت آن چند صد دلار بر کیلوگرم است. به عنوان مثال اخیراً شرکت Altair یک سیستم تولیدی به ثبت رسانده است، که میتواند نانوپودرهای دیاکسید تیتانیوم را در مقیاس انبوه و بسیار ارزان تولید کند. همچنین این شرکت فروش محصولات کوچک مبتنی بر این فناوری را طراحی میکند. این محصولات در دو اندازه 40 کیلوگرم بر ساعت و یک تا دو کیلوگرم بر ساعت موجود خواهند بود. این واحد، دیاکسید تیتانیوم را از تتراکلرید تیتانیوم تولید میکند که میتواند حدوداً هزاروصد دلار به ازای هر تن یا صد و ده دلار به ازای هر کیلوگرم فروخته شود.
روش مصرف
به دلیل سختی بازیافت و جداسازی ذرات بعد از تصفیه، استفاده از نانوپودرهای دیاکسید تیتانیوم سوسپانسیون شده مشکل است. ذرات سوسپانسیون معمولاً به وسیله اولترافیلتراسیون یا میکروفیلتراسیون جدا میشوند اما در حین این فرایند مقدار قابل توجهی از ذرات از بین میروند. استفاده از میکروکرههای نانوکریستالی آسانتر است. آنها در آب از طریق حبابسازی هوا سوسپانسیون شده و به طور طبیعی در ظرف آب برای بازیافت آسانتر تهنشین میشوند. 5-4. اکسیدآهن نانوساختار جاذب شرکت فناوریهای Adedge آمریکا، اکسیدآهن نانوساختار دانهای و خشکی به نام AD33، برای حذف آرسنیک عرضه نموده است. AD33 با ترکیبی خواص کاتالیستی و جذبی اکسیدآهن با هم، ضمن تبدیل آرسنیک به موادی با سمیت کمتر، به طور همزمان آن را از آب جدا مینماید، این شرکت همچنین طرحی از لوازم مصرفی شامل فیلترهای AD33 را ارائه نموده است.
حذف آلودگیها
AD33 میتواند بیش از 99 درصد آرسنیک را حذف کند، همچنین میتواند مقادیر سرب، روی، کروم، مس و دیگر فلزات سنگین را کاهش دهد و آلودگیهای جذب شده را از خود عبور نمیدهد.
مقدار تصفیه آب
عمر مفید فیلترهای AD33 معمولاً دو تا چهار سال است. سیستمهای تصفیه خانگی سری مدالیون شرکت Adedge با سه دبی19، 26 و 38 لیتر بر دقیقه موجود است، همچنین شرکت Adedge کارتریجهای حاوی AD33 با دبی متوسط دو لیتر بر دقیقه را عرضه نموده است. عمر مفید این کارتریجها بین سه هزار و 800 تا 11 هزار و 400 لیتر است و به طوری که تخمین زده میشود چهار تا شش برابر بزرگتر از دیگر جاذبهای تجاری موجود است.
هزینه
هزینه کارتریجهای AD33 برای هر مورد حدوداً 50 دلار است و هزینه هر فیلتر مجزا وابسته به مقدار خریداری شده است؛ اما به طور نمونه بین هشت تا 13 دلار به ازای هر لیتر تغییر میکند.
روش مصرف
طبق توصیههای شرکت Adedge، فیلترها و محصولات AD33 نیاز به جایگزینی مکرر داشته و مواد شیمیایی یا احیاءکنندهها برای آنها استفاده نمیشود. با توجه به خشکی ابزارهای AD33، نسبت به سایر ابزارهای فیلتراسیون مبتنی بر آهن مرطوب، راحتتر استفاده میشوند؛ به طوری که در گسترده وسیعی از سیستمها استفاده میشوند. علاوه بر این، ابزارهای AD33 مصرفشده خطرناک نیست میتوان آنها را طبق استانداردهای سازمان حفاظت از محیطزیست آمریکا در زمین دفع کرد.

6. نانوذرات مغناطیسی
6-1. Magneto ferritinنانوذرات مغناطیسی معمولاً به عنوان جاذب و نانوکاتالیست برای تصفیه آب بررسی شدهاند. شرکت انگلیسی Nano Magnetics، نانوذرات مغناطیسی را تحت عنوان Magneto ferritin ارائه کرده و مشغول بررسی توانایی آن برای انجام اسمز پیشرونده (forward osmosis) به عنوان گزینهای با بازدهی انرژی برای اسمز معکوس است. در چنین سیستمی از نانوذرات مغناطیسی برای تولید فشار اسمزی مورد نیاز برای راندن آب از میان یک غشای فیلتراسیون استفاده شدهاند. برخلاف اسمز معکوس که برای تولید فشار اسمزی نیازمند انرژی ورودی است.
حذف آلودگیها
Magneto ferritin با توانایی اسمز پیشرونده، برای نمکزدایی در نظر گرفته شده است؛ اگر چه با توجه به به نوع غشای مصرفی قادر به حذف آلودگیهای دیگر نیز هست. مقدار تصفیه آب شرکت Nano Magnetics اشاره میکند که Magneto ferritin را میتوان از آب، بازیافت و بدون هیچ محدودیت ویژهای دوباره استفاده کرد.
هزینه
اطلاعات خاصی نسبت به هزینههای Magneto ferritin در دسترس نیست؛ اما به گفته شرکت Nano Magnetics عمر طولانی و استفاده مجدد این مواد آنها را نسبت به اسمز معکوس از لحاظ هزینه بسیار مناسبتر نموده است. همچنین اسمز پیشرونده هزینههای مرتبط با انرژی را تا 40 درصد هزینههای اسمز معکوس کاهش میدهد.
روش مصرف
هنوز برای Magneto ferritin هیچ سیستم قطعیای طراحی نشده است؛ اما برخی منابع اشاره میکنند که نانوذرات مغناطیسی در یک طرف غشاء برای ایجاد غلظت، به صورت غیرتعادلی به منبع آب اضافه شدهاند. این اختلاف غلظت فشار اسمزی مورد نیار برای راندن آب منبع از میان غشاء را ایجاد خواهد کرد. سپس نانوذرات میتوانند با استفاده از میدان مغناطیسی از آب خالصسازی شده، بازیافت شوند.
بررسی روش های خالص سازی آب با به کارگیری فناوری نانو
نانو، دلالت بر یک واحد بسیار کوچک در علم اندازه گیری دارد. یک نانومتر معادل 9-10 متر یا به عبارتی یک میلیاردم متر است. اخیراً با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می شوند. کاربردهای فناوری نانو در این خصوص عبارتند از : نانو فیلترها، نانو فتوکاتالیست ها، مواد نانو حفره ای، نانو ذرات، نانو سنسورها، توانایی های این فناوری در تصفیه آب و با توجه به انواع آلودگی های نقاط مختلف ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است. در گذشته نه چندان دور اهداف تصفیه خانه های آب آشامیدنی کاهش مواد معلق و زدودن عوامل زنده بیماری زا در آب بود که با روشهای متداول فیلتراسیون و گندزدایی قابل حصول بوده اند. لیکن با افزایش غلظت مواد ریزدانه، ترکیبات ازته، مواد آلی و معدنی و فلزات سنگین به منابع آب روش های متعارف جوابگوی نیازتصفیه خانه ها نبوده و لازم است از فرآیندهای نسبتاً جدید در تصفیه خانه ها استفاده شود. اخیراً نیز با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می شوند. مفهوم نانوفناوری به حدی گسترده است که بخش های مختلف علوم و فناوری را تحت تأثیر خود قرار داده و در عرصه های مختلف از جمله محیط زیست کاربردهای وسیعی یافته است. در این مقاله به بررسی کاربردهای فناوری نانو در صنعت آب می پردازیم.
نانو فیلترها
تاریخچه نانو فیلتراسیون به دهه هفتاد میلادی زمانی که غشاهای اسمز معکوس با فشارهای نسبتاً پایین همراه با جریان آب تصفیه ای قابل قبول، بسط و توسعه پیدا کردند باز می گردد. استفاده از فشارهای بسیار بالا در فرآیند اسمز معکوس، اگر چه منجر به تهیه آب با کیفیت بسیار عالی می شد، ولیکن به همان نسبت هزینه گزاف انرژی مصرفی عاملی نگران کننده به شماره می آمد. در نتیجه، تهیه آب با استفاده از این روش از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبود. بنابراین استفاده از غشاهایی با میزان درصد حذف پایین تر ترکیبات محلول، اما با قدرت نفوذ آب بیشتر و به طبع آن، افزایش حجم آب تصفیه شده با کیفیتی مطلوب (درحد استانداردهای مورد نظر) در فناوری جداسازی یک پیشرفت قابل ملاحظه، به شمار می آمد. از ین رو غشاهای اسمز معکوس با فشار پایین، بعنوان غشاهای نانو فیلتراسیونی شناخته شدند. نانو فیلتراسیون فرآیند غشایی جدیدی است که خواص آن بین فرایندهای اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون قرار دارد و در اختلاف فشار پایین (10-20 بار) قابل استفاده می باشد. به علت عمل نمودن در فشار پایین و بازیابی بالاتر، هزینه های عملیاتی و نگه داری این فرآیند به مواد شیمیایی نیاز نبوده و پساب تولیدی فشرده و غلیظ می باشد. لذا هزینه حمل و نقل و دفع آن کمتر است. به کمک تجهیزات خاص غشاء ها به طور خودکار تمیز می شود. در مورد فرآیند نانو فیلتراسیون، هزینه انرژی به مراتب از اسمز معکوس کمتر می باشد. نکته حائز اهمیت در مورد نانو فیلترها نسبت به سایر غشاها، قدرت انتخاب گری در حذف یون هاست. غشاهای نانو فیلتراسیون معمولاً از دو لایه تشکیل می شود. لایه نازک و متراکم عمل جداسازی و لایه محافظ، عمل حفاظت در برابر فشار سیستم را انجام می دهد. غشاهای نانو فیلتراسیون معمولاً در دو نوع باردار و غیرباردار موجود هستند. مکانیسم اصلی در حذف ملکول های بدون بار، خصوصاً ترکیبات آلی بر پایه غربالسازی استوار می باشد. در حال که حذف ترکیبات یونی به دلیل بر عم کنش های الکتروستاتیک بین سطح غشا و گونه های باردار، حذف می شوند. امروزه غشاهای نانویی تجاری، در اشکال متفاوتی استفاده می گردند. این اشکال شامل، سیستم های مارپیچی، صفحه ای، جعبه ای، لوله ای و فیبری می باشد. شکل هر یک از غشاهای نانویی براساس نوع غشا و نانویی براساس نوع غشا و به منظور بالا بردن بازده و عملکرد آن انتخاب می گردد. نانو فیلترها برای حذف محدوده وسیعی از ترکیبات به کار گرفته شده است، از جمله :
: §حذف آفت کش ها از جمله آترازین، سیمازین، دیورن و ایزوپرتورن
§حذف ترکیبات آلی فرار مانند مشتقات کلردار آلی سبک مانند کلروفرم، تری کلرواتیلن و تتراکلرواتیلن
§حذف محصولات جانبی حاصل از واکنش گندزدا با ترکیبات آلی آب از جمله هالومتان ها
§حذف کاتیون ها و سختی
§حذف کروم (VI)، اورانیم، آرسنیک
§حذف آنیون ها
§حذف پاتوژن ها
نانو مواد
نانومواد در مقایسه با مواد در ابعاد بزرگ دارای سطوح بسیار وسیع تری هستند. به علاوه این مواد قادر به بر هم کنش با گروه های شیمیایی مختلف به منظور افزایش میل ترکیبی آنها با ترکیبات ویژه می باشند. همچنین نانومواد می توانند به عنوان لیگندهای قابل بازیافت با ظرفیت و عملکرد انتخابی بسیار بالا برای یون های فلزی سمی به هسته های رایواکتیو، حلال های آلی و معدنی به شمار می آیند. جاذب ها به طور وسیعی به عنوان جداساز محیطی در خالص سازی آب و برای حذف آلاینده های آلی از آب آلوده استفاده می شدند. تحقیقات وسیعی در این زمینه صورت گرفته است از جمله می توان به کاربرد نانو تیوپ های کربنی تک دیواره برای حذف یون های سنگین ماننده 2Pb، 2Cu، 2Cd، چیتوزان با گروه های عاملی فسفاته برای حذف 2Pb، ترکیب کربن نانوتیوپ- اکسید سدیم برای حذف As (V) ، نانو بلورهای FeO(OH) - برای جذب AS (V) و Cr (VI) ، زئولیت های تعویض یون NaP1 برای حذف فلزات سنگین از پساب های معدنی اسیدی مانند 3Cr، 2Ni، 2Zn، 2Cu، 2Cd، نانو مواد کربنی برای جذب مواد آلی فرار، رنگ های آلی و ترکیبات آلی و ترکیبات آلی کلره، فولرن برای جذب ترکیبات آروماتیک چند حلقوی مانند نفتالین اشاره نمود.
نانو مواد حفره ای
مواد نانو حفره ای به عنوان یک زیر مجموعه مواد نانو ساختار با دارا بودن سطح منحصر به فرد، شکل ساختمانی و خواص حجمی در زمینه های مختلف از جمله، فرایندهای تعویض یونی، جداسازی، کاربردهای کاتالیستی، ساخت حسگرها، ایزولاسیون ملکولی های زیستی و خالص سازی کاربرد دارند. به طور کلی مواد نانو حفره ای را می توان براساس دامنه قطر منافذ نانویی به سه دسته میکروپور، مزوپور و کاروپور تقسیم نمود. براساس سیستم آیوپاک، حفره های مواد میکروپور دارای قطری کمتر از 2 نانومتر می باشند. مزوپورها دارای حفره های به قطر بین 2 تا 50 نانومتر و ماکروپورها دارای حفره هایی با قطر بیشتر از 50 نانومتر هستند. مواد نانوحفره ای را می توان براساس جنس، از قبیل آلی یا معدنی، سرامیک یا فلز و یا خواص آنها دسته بندی نمود. در سیستم های پلی مری، سرامیکی و یا کربنی نیز مشابه این چنین حفره هایی دیده می شود که البته شکل حفره ها در آن متفاوت هست. در واقع جنس ماده، شکل حفره ها، اندازه آنها و توزیع و ترکیب حفره ها است که در نهایت مشخص کننده نوع کاربرد ماده نانو حفره ای می باشد. این مواد شامل:
§کربن های نانوحفره ای ترکیبات دارای کاربردهای متنوعی از جمله، جذب گازهای آلاینده، بسته های کاتالیستی، فیلترهای تصفیه آب، مخزن نگهداری گاز و... باشند

. §زئولیت های نانوحفره ای عمده کاربرد زئولیت های در فرایندهای تصفیه ای آب (شامل تصفیه آب شرب و پساب های صنعتی) حذف یون های فلزات سنگین می باشد
. §پلیمرهای نانوحفره ای نانو پروس پلی مرها عمده کاربرد پلی مرهای نانوحفره ای براساس عملکرد آنها به عنوان جاذب تعریف می گردد. از جداسازی ملکول های آلی خاص از سیستم های بیولوژیکی تا کاربرد آن ها را در تصفیه آب به منظور حذف آلودگی های ناشی از ترکیبات آلی نظیر فنل ها شامل می شود
. نانو ذرات
§حذف آرسنیک با نانو ذرات سریم
§حذف آرسنیک با نانو ذرات اکسید آهن
§حذف کروم با نانو ذرات آهن
§حذف مس، کبالت و نیکل با نانو ذرات آهن
§حذف ترکیبات آلی با نانو ذرات آهن
§حذف آلاینده ها با نانو ذرات آهن در محل
§کاهش نیترات با نانوذرات دوفلزی پالادیم- مس
§گندزدایی آب با نانو ذرات نقره
نانو سنسورها در تصفیة آب و پساب
از آنجائی که بسیاری از خواصی که انتظار میرود توسط سنسورها اندازهگیری شود در سطح مولکولی یا اتمی هستند از نانوتکنولوژی در کاربردهای حسگری یا شناسایی استفادة زیادی میشود. سنسورهایی که در ابعاد نانومتری ساخته شدهاند از حساسیت فوقالعادهای برخوردارند، عملکرد انتخابی دارند و پاسخدهنده میباشند. بنابراین تأثیر نانو تکنولوژی بر سنسورها فوقالعاده عمیق و گسترده است. به طور کلی به منظور کنترل بوی ناخوشایند، لازم است تا اندازهگیریهایی مبنی بر میزان بوی منتشر شده انجام شود. ترکیبات بسیاری در بوهای ناشی از تصفیة پساب شناسایی شدهاند. به طور نمونه این ترکیبات عبارتند از: ترکیبات کاهش یافتة گوگرد یا نیتروژن، اسیدهای آلی، آلدئیدها یا کتونها. در سالهای اخیر سنسورهای تجارتی مجموعهای که بینی الکترونیکی نامیده میشوند برای شناسایی میکروارگانیسمها و فلزات سنگین در آب آشامیدنی (مانند کادمیوم، سرب و روی) و به منظور شناسایی و تعیین مشخصات بوهای ناشی از مخلوط بخار جمع شده در بالای یک جامد یا مایع موجود در یک محفظة دربسته، تولید شدهاند. این سنسورها روش سریعتر و نسبتاً سادهای را برای پیگیری تغییرات در کیفیت آب و فاضلاب صنعتی فراهم میآورند.
نانوفتوکاتالیست
فتوکاتالیست مادهای است که در اثر تابش نور بتواند منجر به بروز یک واکنش شیمیایی شود، در حالی که خود ماده، دست خوش هیچ تغییری نشود. فتوکاتالیستها مستقیماً در واکنشهای اکسایش و کاهش دخالت ندارند و فقط شرایط موردنیاز برای انجام واکنشها را فراهم میکنند. تیتانیم دی اکسید TIO2 (با گستره اندازه بین خوشهها تا کلوئیدها – پودرها و تک بلوهای بزرگ)، نزدیک به یک فتوکاتالیست ایدهآل است و تقریباً تمامی این خصوصیات رادارد. تنها استثناء آن این است که نور مرثی را جذب نمیکند. نانو ذرات دی اکسید تیتانیم، بر سطح زیرلایهای مناسبی از جمله شیشه و یا ترکیبات سیلیسی، پوشش داده میشوند و در حوضچههای تحت تابش نور ماوراء بنفش، قرار میگیرند. بسیاری از آلایندههای موجود در آبهای صنعتی که TIO2 آنها را با آب و دیاکسید کربن تبدیل میکند عبارتند از: آلکانها، آلکنها، آلکینها، اترها، آلدئیدها، الکلها، ترکیبات آمینی، ترکیبات سیانیدی، استرها و ترکیبات آمیدی.

P O U R I A · Oct 23, 2013

تعیین ظرفیت رزین

تعیین ظرفیت رزین

رزینهای مصرفی در صنعت آب به دو گروه رزینهای کاتیونی قوی و رزینهای آنیونی قوی تقسیم میشوند. رزینها برای خارج ساختن یونهای کلسیم و منیزیم و آنیونهای سولفات و کلرید موجود در اب و همچنین تهیه آبهای بییون برای راکتورهای اتمی به کار برده میشود. رزینهای کاتیونی اغلب به صورت کوپلیمرهای تصادفی دی ونیل بنزن - استیرن در حضور پلی وینیل الکل هستند.

رزینهای مصرفی به صورت ذرات کوچک جامد به اندازههای متفاوت در مخازن ویژهای سبک انجام گیرد. در برخی از موارد برای حذف یونهای سرب، جیوه و سایر یونهای رایدواکتیو نیز از زرینهای مبادله کننده یونی استفاده میگردد. رزینهای تصفیه یونی از نوع کوپلیمرهای استیرن - دی ونیل بنزن در حضورپلی وینیل کلرید تشکیل میشوند؛ بدین ترتیب که بر روی مخلوط مونومرها، پلی وینیل کلرید را افزوده، در غیاب نور و در حال به هم زدن یکنواخت، واکنش را به مدت ۳ ساعت انجام میدهند. سپس کوپلیمر حاصل را به وسیله دی اتیل اتر استخراج کرده و خشک مینمایند.

آزمایشهای تبادل یون را میتوان بهصورت ناپیوسته یعنی عبور مقدار معینی محلول از ستون حاوی رزین یا بهصورت جریان پیوسته محلول از بالا به پائین ستون انجام داد. ستون همیشه باید از آب مقطر پر باشد و حبابهای هوا در قسمت رزین وجود نداشته باشد. دانههای رزین، آب را جذب کرده، متورم میشوند.

اگر منظور، جدا کردن و بدست آوردن یونهای موجود در یک محلول باشد، پس از عبور نمونه از ستون توسط جریان مداومی از محلول شستشو دهنده، اجزای موردنظر از ستون خارج میشوند. بعد از خاتمه آزمایش باید ستون را با آب مقطر پر کرد. محلولی که وارد ستون میشود، جریان ورودی و محلولی که از ستون خارج میشود جریان خروجی نام دارد.

تعادل تبادل یونی:

R-OH + HCl --> R-Cl + H2O
R-H + NaCl --> HCl + R-Na

پس از مدتی، ظرفیت رزینها از نظر تبادل یونی تکمیل میشود. در نتیجه، باید تبادلگرهای کاتیونی و آنیونی را با افزایش اسید یا باز رقیق فعال کرد. این عمل را احیا یا بازسازی مینامند. در کارخانههایی که فقط از زئولیت استفاده میشود، فعال کردن و بازسازی آن با افزایش محلول ده درصد کلرید سدیم انجام میشود.

P O U R I A · Oct 23, 2013

اندازه گیری اکسیژن شیمیایی محلول در آب

اندازه گیری اکسیژن شیمیایی محلول در آب

اندازه گیری اکسیژن شیمیایی محلول در آب

تئوری آزمایش:

اکسیژن محلول شاخصی مربوط به کیفیت آب است. گرچه اکسیژن محلول ارتباط مستقیمی با کیفیت آب آشامیدنی ندارد ولی وجود آن در آبهای سطحی بقای آبزیان را امکان پذیر میسازد و از طرف دیگر به عنوان شاخصی است برای تعیین غلظت مواد ارگانیکی و مغذی در آب. میزان کم اکسیژن محلول در آب اکثرا دلالت بر غلظت زیاد مواد آلی در حال تجزیه در آب دارد. نظر به اینکه مواد ارگانیکی به وسیله باکتریها تجزیه میشوند بنابراین برای تجزیه آن به وسیله این موجودات اکسیژن آب پیوسته تقلیل مییابد و در نتیجه در اثر تهی شدن اکسیژن در اکوسیستمهای آبی مرگ و میر موجودات آبزی حتمی خواهد بود.

عوامل موثر بر حلالیت اکسیژن در آب:

درجه حرارت
فشار جزئی اکسیژن در تماس با آب
شوری آب

عوامل کنترل کننده موجودیت اکسیژن در آبهای طبیعی:

مقدار مخلوط شدن اکسیژن بین هوا و آب
اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی
اکسیژن مورد نیاز شیمیایی

واکنش انجام گرفته طی تیتراسیون به صورت زیر میباشد.

2MnO4 - + 5 C2O42- + 16 H+ à 10 CO2 + 8 H2O + 2 Mn +2

P O U R I A · Oct 23, 2013

اندازه گیری اکسیژن موجود در آب بروش وینکلر

اندازه گیری اکسیژن موجود در آب بروش وینکلر

اندازه گیری اکسیژن موجود در آب بروش وینکلر

سنجش میزان DO:

اکسیژن محلول در آب مورد نیاز موجوداتی است که در آب زندگی میکنند. میزان انحلال اکسیژن در آب تابعی از دما، میزان کلرور در آب و فشار جزئی است.

میزان انحلال اکسیژن در آب تابع قوانین گازهاست. اکسیژن از گازهایی است که با آب واکنش نمیدهد، بنابراین میزان انحلال آن تابعی از قانون هنری است. پس انحلال آن در آب تابع فشار جزئی آن است. بیشترین میزان انحلال آن در کنار دریا و کمترین آن در ارتفاعات است. همچنین انحلال آن در آب تابعی از دما است و با افزایش دما میزان انحلال اکسیژن در آب کاهش مییابد.

اهمیت DO در بحثهای مهندسی زیستی به سه دلیل است:
۱. در بحث تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیکی برای فعالیت میکرواورگانیزمهای هوازی نیاز به اکسیژن وجود دارد.
۲. اندازه گیری DO پایه آزمایش BOD است.
۳. میزان خورندگی آب بستگی به میزان DO موجود در آب دارد.

روشهای اندازه گیری

روش فیزیکی

امروزه برای اندازه گیری Do در محل نمونهبرداری از دستگاههای کوچک سیار که مجهز به الکترود غشایی است، استفاده میشود. الکترود غشایی بر اساس سرعت نفوذ مولکولهای اکسیژن از یک غشا ساخته شدهاست. این روش فیزیکی بطور ساده و سریع انجام میگیرد.

روش شیمیایی وینکلر یا یدومتری

یدومتریدقیقترین و قابلاعتمادترین روش اندازه گیری Do میباشد. اینروش یک روش تیتراسیونی است که بر اساس خواص اکسیدکنندگی اکسیژن محلول انجام میگیرد. با افزایش Mn ۲+ به محلول قلیایی شده آب، هیدروکسید منگنزبا اکسیژن محلول آب ترکیب شده، ایجاد MnO۲ میکند. با مصرف تمام اکسیژن موجود، محلول اسیدی میشود. با افزودن یدور در محیط اسیدی MnO۲ با یون یدور، وارد واکنش شده، ید آزاد میکند. مقدار ید آزاد شدهتوسط محلول تیوسولفات تعیین میشود و از روی مقدار تیوسولفات مصرفی، مقدار اکسیژنموجود در آب محاسبه میشود.

P O U R I A · Oct 23, 2013

اندازه گیری کلـــرید داخل آب

اندازه گیری کلـــرید داخل آب

اندازه گیری کلـــرید داخل آب

برای تعیین میزان کلر در آب در آزمایشگاه از روش موهر استفاده میشود.

روش Mohr:

در این طریقه نیترات نقره با کلرورهای محلول در آب ترکیب شده و رسوب سفیدرنگی ایجاد مینماید.

برای تشخیص خاتمه فعل و انفعالات از اندیکاتور کرومات پتاسیم استفاده میشود، بدین ترتیب که به محض تمام شدن یون کلرور، مقداری از یون کرومات با نقره محلول ترکیب شده و بر طبق واکنش زیر تولید رسوب آجری رنگ مینماید.

Ag+ + CrO۴ ۲- à Ag۲CrO۴

این آزمایش معمولاً بر روی آبهائی که pH آنها بین ۷ و ۸ است صورت میگیرد، در غیر این صورت اگر pH بیش از تعداد ذکر شده باشد نقره به صورت ئیدرات رسوب میکند. در pH پایینتر مقداری از یون کرومات به یون دی کرومات تبدیل میشود.

همچنین مقدار اندیکاتور اضافه شده بایستی محدود باشد. در صورتیکه مقدار کرومات بیش تری افزوده شود رنگ تیتراسیون زود ظاهر گردید و باعث اشتباه در عمل میگردد.

میکروارگانیسمهای آب تغییری حاصل نگردد. برای مثال، باقی مانده کلر ترکیبی که یک گندزدایی ضعیفی است، در مقایسه با کلر باقی مانده آزاد به غلظت و زمان تماس بیش تری نیاز دارد تا میکروارگانیسمهای آب را از بین ببرد. بنابراین، هنگامی که زمان تماس میان نقطه افزایش کلر به آب و محل معروف آن کوتاه است (برای مثال، ۱۰ دقیقه) فقط کلر باقی مانده اثر گندزدایی مؤثر ایجاد میکند. رانستن زمان تماس و نوع کلر باقی مانده برای رسیدن به غلظت کافی کلر خیلی مهم است.

pH

چون نسبت اسید هیپوکلرو به یون هیپوکلریت بستگی به pH دارد بنابراین pH بر عمل گندزدائی با افزایش بیشتر کلر به آب مقدار کلر باقی مانده واقعی کاهش مییابد زیرا که کلر بعضی از ترکیبات کلر آلی و آمونیاک را اکسید مینماید (میان نقطه ۳ و ۴)، همچنین کلر اضافی مقداری از منوکلرآمین را به دی کلرآمین، NHCl۴، و تری کلر آمین، NCl۳ تبدیل مینماید.
با افزایش کلر اضافی مقدار کلر آمینها به حداقل میرسد که بعد از آن به نقطهای میرسیم (نقطه شکست کلر) که کلر اضافی تولید کلر باقی مانده آزاد میکند. (مقدار کلر باقی مانده آزاد بعد از نقطه شکست باید از ۸۵% تا ۹۰% کلر باقی مانده تمام آب باشد. و بقیه ۱۰% تا ۱۵% کلر باقی مانده ترکیبی، شامل دی کلرآمینها، تری کلر آمینها و ترکیبات کلر آلی میباشد.

مواد موجود در آب

اثر گندزدائی کلر فقط بعد از تماس ارگانیسمها با کلر مؤثر است. کدورت، ذرات ریز و سایر ناخالصیهای معلق در آب، مانع تماس کافی ارگانیسمها با کلر شده و آنها در برابر اثر کشندگی کلر حفظ مینماید. بنابراین برای کلرزنی مؤثر، کدورت باید تا حداکثر ممکن به وسیله مراحل مختلف تصفیه، مانند انعقاد، تجمع ذرات و صاف کردن، کاهش یابد.
ترکیب مواد آلی و آمونیاک آب با کلر منجر به تشکیل کلر باقی مانده ترکیبی کمتر مؤثر شود که غلظت آنها در آب عامل مهمی در تعیین مقدار کلر است.

P O U R I A · Oct 23, 2013

اندازه گیری سخــــتی آب

اندازه گیری سخــــتی آب

سختی آب:

سختی آب (Hardner)، اساسا به معنی ظرفیت آن در ترسیب صابوناست.

عناصر ایجاد کننده سختی آب

صابون عمدتا توسط کلسیم و منیزیم قابلترسیب است، ولی به غیر از آنها فلزات دیگری نظیر آلومینیوم، آهن، منگنز، استرانسیم و روی نیز در ایجاد سختی آب شرکت میکنند، ولی از این نظر که دو عنصراولی در مقادیر زیاد در آبهای طبیعی وجود دارند، لذا سختی آب بطور عمده بر اساس ایندو سنجیده میشود. ولی با وجود این، اگر مقادیر فلزات دیگر قابل توجه باشد، بایدآنها را نیز محسوب داشت.

محاسبه سختی آب: مقدار سختی آب، برحسباکیوالانهای کربنات کلسیم آنها محاسبه و بیان میشود.

تقسیم بندی سختی آب: سختی آب را میتوان به دو نوع تقسیم کرد:

سختی موقت
سختیموقت (Temporary Hardner) را سختی کربناتی (Carbonate Hardner) نیز مینامند. اینسختی، مولود بیکربنات کلسیم و منیزیم است که عمدتا به کمک حرارت و یا ازدیاد PH کاهش مییابد.

سختی دائم
سختی دائم (Permanent Hardner) را سختی غیرکربناتی (Noncarbonate Hardner) نیز مینامند. این سختی، با حرارت دادن قابل حذف نیست.

اهمیت سختی آب: مقدار سختی آب، علاوه بر اینکه در آبهای صنعتیاهمیت وافر دارد، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد. کلسیم که یکی از عواملسختی آب است، در رشد استخوان و حفظ تعادل بدن دخالت داشته، ولی به همان اندازه، سولفات کلسیم به علت کمی قابلیت هضم، ناراحتیهایی در دستگاه هاضمه بوجود میآورد. گاهی توصیه میشود که جهت تامین بهداشت و سلامت مصرف کنندگان، آهک به آب آشامیدنیافزوده شود. بعضی دانشمندان معتقدند، بهتر است کلسیم و منیزیم لازم بدن توسط غذاتامین شود و حتیالامکان از آبهای سبک برای شرب استفاده شود. باید توجه داشت که بدننسبت به سنگینی موجود در آب مورد مصرف خود حساسیت دارد، چنانچه این نوشیدنی تغییریابد، ممکن است در دستگاه گوارش ایجاد اخلال نماید و این موضوع را به اصطلاح آب به آب شدن میگویند.

واحدهای بکار رفته در سختی آب

در صورتیکه مقادیر کاتیونهای مختلف برحسب میلی گرم بر لیتر (ppm) در دست باشد، معمولا جهتسهولت، به کمک فاکتورهایی که از تقسیم وزن مولکولی کربنات کلسیم به وزن اتمی هر یکاز عناصر بدست آمده، کلیه این مقادیر برحسب کربنات کلسیم محاسبه و بیان میگردد. سختی آب، معمولا بر حسب ppm یعنی mg/lit بیان میشود. علاوه بر این، واحدهایآلمانی، انگلیسی، فرانسوی، آمریکایی را نیز در بیان آن بکار میبرند.

نکته: برای شناسایی منیزیم شناساگر اریو کروم بلاک تی بسیار مناسب است. این شناساگر صرف نظر از اینکه ظرفیت فلز چه باشد با یون کلسیم و یون منیزیم تیتر میشود. و به این دلیل که مقدار کلسیم در آب بیشتر از منیزیم اگر شناساگر اریو کروم بلاک تی را بطور مستقیم در آب بریزیم و تیتراسیون را انجام دهیم پاسخ مطمئنی به دست نمیدهد، بنابراین بهتر است ابتدا کلسیم را با منیزیم توسط کمپلکس هم ارزی مانند Mgy -۲ (اتیلن دی آمین) جایگزین نمائیم

P O U R I A · Oct 23, 2013

اندازه گیری ظرفیت اسیدی و بازی آب نمونه

اندازه گیری ظرفیت اسیدی و بازی آب نمونه

اسیدیته و قلیائیت آب، هر دو به مقدار CO۲ محلول در آب بستگی دارند. CO۲ در آب حل شده و اسید کربنیک تولید میکند. اسید حاصله در داخل آب، یونیزه شده وپروتون و یون بیکربناتایجاد میکند. پروتون باکربنات کلسیم ترکیب شده و با تولید بیکربنات باعث تبدیل کربناتها به بیکربنات میشود و در نتیجه حلالیت کربنات کلسیم در آب افزایش مییابد.

شناساگر مورد استفاده

شناساگرهای مورد استفاده در تعیین قلیائیت آبعبارتند ازفنل فتالینومتیل اورانژ. تیتراسیون معمولا یک اسید قوی استاندارد نظیراسید سولفوریک واسید کلریدریکانجام میشود. در تیتراسیونبا فنل فتالین، اگر رنگ شناساگر که در داخل محلول نمونه بعلت محیط قلیائیارغوانی باشد و در PH=۸. ۳ بیرنگ شود، مقدار اسید مصرفی خنثیسازی قلیائیت ناشی ازهیدروکسید و کربنات را نشان میدهد.

اگر به این نمونه چند قطره متیل اورانژ اضافه شود، رنگ محیط نارنجی زرد خواهد شد که با تیتراسیون توسط اسید در PH اسیدی رنگ محلول سرخ خواهد شد. این مقدار اسید در واقع برای خنثی سازیبیکربناتها بکار رفته است. مجموع قلیائیتهای فنل فتالین و متیل اورانژ راقلیائیت کلمینامند و با علامت اختصاری T نشان میدهند.

در رابطه بالا، M، بیانگراسیدمصرفی برای خنثی کردن بیکربناتها، P، اسید مصرفی برای خنثی کردن هیدروکسید و کربنات و T، قلیائیت کل است.

قلیائیت آب ناشی از تعدا زیادی آنیونهای مختلف موجود در آب است مهمترین این آنیونها: CO۳ ۲-، OH-، SiO۳ ۲-، PO۴ ۳-، HCO۳ – میباشند.

قلیائیت را از روش تیتراسیون مستقیم نمونه توسط یک محلول استاندارد اسید بدست میآورند، اما بسته به اینکه کدامیک از دو معرف فنل فتالئین یا متیل اورانژ استفاده شود دو نوع قلیائیت حاصل میشود، که هر کدام از ایندو در محدوده pH خاصی تغییر رنگ میدهند.

قلیائیت p: تغییر رنگ فنل فتالئین در حدود ۳/۸= pH است و در این موقعیت هیدروکسیدها و نیمی از قلیائیت کربناتی خنثی میشود و به آن قلیائیت فنل فتالئین یا قلیائیت p میگویند.

قلیائیت T: تغییر رنگ اندیکاتور متیل اورانژ در حدود ۵/۴= pH است، و قلیائیت ناشی از وجود هیدروکسیدها و کربناتها و بیکربناتها، تا حدی که بیکربناتها خنثی شده و تبدیل به اسید کربنیک شوند پیش خواهد رفت. به این قلیائیت، قلیائیت کل یا قلیائیت T میگویند.

P O U R I A · Oct 23, 2013

تعیین مقدار مواد محلول در آب (باقیمانده تبخیر)

تعیین مقدار مواد محلول در آب (باقیمانده تبخیر)

آب خالص در طبیعت وجود ندارد. در طول بارش باران و جریان آب بر روی سطح زمین گازهای متنوع، مواد معدنی و آلی در آب وارد شده و به صورت مواد معلق و شناور کلوئیدی یا کاملاً محلول پدیدار میگردند. به طور کلی ناخالصی آبهای طبیعی را به ۳ گروه میتوان تقسیم کرد.

۱) یونهای محلول ۲) غیر یونها و نامحلولها ۳) گازها

هدف: تعیین غلظت کل انواع مواد یونی محلول در نمونه آب از طریق اندازه گیری هدایت الکتریکی آن محلول. هدایت الکتریکی، اندازه گیری جریان الکتریکی در محلول است. در واقع نشان میدهد که چگونه جریان الکتریکی توسط محلول هدایت میشود. وجود چنین خاصیتی در محلول تحت تأثیر غلظت یونهای موجود در آن و همچنین درجه حرارت است. هر چند این روش اختصاص به ماده یونی خاصی ندارد بلکه بیشتر دلالت بر غلظت کل یونهای حل شده در محلول دارد.

TDS
منظور از TDS کل مواد جامد محلول در آب است که برابر غلظت همه یونهای موجود در آب میباشد. واضح است که اگر غلظت یونها برحسب معادل کربناتی باشد غلظت یونهای مختلف یون را میتوان با هم جمع کرد و مجموع را با TDS بیان کرد.

برای این تست ۲ روش وجود دارد:

۱) روش توزین ۲) روش الکتریکی

۱) روش توزین: در این روش ابتدا حجم مشخصی از نمونه صاف شده را در یک کپسول چینی یا پلاتینی که از قبل به خوبی شسته و تمیز شده ریخته و محتوی آن را روی اجاق تبخیر به تدریج حرارت میدهند تا بخار شود.
بعد از اینکه کاملا «تبخیر شد کپسول را د رآون در درجه حرارت ۱۱۰ درجه سانتیگراد به مدت ۴ساعت قرار میدهند و پس از سرد شدن در دسیکاتور فورا» توزین میکنند.

تعیین TDS به روش وزن سنجی
روش قابل استفاده دیگر برای تعیین TDS این است که حجم مشخصی از نمونه آب را گرفته پس از صاف کردن، آب را به دقت تبخیر کنیم. وقتی که تمام آب تبخیر شد، ته مانده خشکی باقی میماند که در واقع همان ترکیبات قبلی در نمونه آب هستند. با توزین ته مانده خشک میتوان وزن مواد جامد محلول را بر حسب میلی گرم در لیتر تعیین کرد. روش وزن سنجی نسبت به هدایت الکتریکی به زمان بیشتری نیاز دارد، اما تجهیزات و ابزارهای مورد استفاده در این روش کم هزینهتر است.
۲) روش الکتریکی: اساس کار این روش بر مبنای هدایت الکتریکی آب است. که با دستگاه هدایت سنجی که درجه بندی آن مستقیما «برحسب مقدارمواد محلول در آب است، انجام میشود. Dissolved Solidmeter))
تعیین TDS از طریق قابلیت هدایت الکتریکی
یکی از فواید تعیین غلظت واقعی کل ترکیبات یونی محلول در اندازه گیری صحرایی، باردار بودن یونها (مثبت و منفی) است که امکان فراهم شدن غلظت واقعی کل را در محلول میسر میکند. محلولی که دارای بار الکتریکی است به عنوان یک هادی عمل نخواهد کرد و اجازه عبور جریان الکتریکی را از میان محلول میدهد. مقدار جریانی که از محلول عبور میکند با غلظت و انواع یونهای حل شده در محلول متناسب است. ابزاری که در آزمایشگاه برای اندازه گیری TDS مورد استفاده قرار میگیرد هدایت سنج الکتریکی است. این دستگاه دارای مدار الکتریکی حساسی است که به پل وتستون معروف است. ضریب هدایت الکتریکی محلول توسط این دستگاه اندازه گرفته میشود، بدین ترتیب که هدایت الکتریکی محلول در بین دو صفحه موازی که در داخل نمونه غوطه ور است سنجیده میشود. هدایت الکتریکی این محلول معادل مقداری است که برای اندازه گیری TDS ثبت میشود که در اینجا هدایت الکتریکی، ضریب هدایت بین دو صفحه موازی در واحد فاصله طولی است که معمولاً برحسب زیمنس بر سانتی متر (S/cm) یا برای واحدهای کوچکتر آن برحسب میکروزیمنس بر سانتی متر بیان میشود.

لینک دانلود

P O U R I A · Oct 23, 2013

آب سخت و دستگاه هاي سختي گير آب

آب سخت و دستگاه هاي سختي گير آب

آب سخت آبي است که حاوي نمكهاي معدني از قبيل ترکيبات کربناتهاي هيدروژني٬ کلسيم ٬ منيزيم و ... است.
سختي آب بر دو نوع است: دايمي و موقت.
تغييرات سختي آب:
بر حسب آنکه آب در موقع نفوذ در زمين از قشرهاي آهکي و منيزيمي و گچي گذشته و يا نگذشته باشد سختي آب کم يا زياد میشود. آبهاي نواحي آهکي سختي زيادتري تا آبهاي نواحي گرانيتي و يا شني دارند. سختي آب در عرض سال هم ممکن است تغيير نمايد. معمولاً سختي آبها در فصل باران کم و در فصل خشکي زياد میشود. و بعضي مواقع هم در فصول پر باران و مرطوب مثل غار ها ايجاد شود.
مضرات آب سخت:
آب سخت براي مصرف در کارخانجات مناسب نيست. آب سخت ضرر رساندن به جداره ديگهاي بخار و ايجاد قشر آهکي بر روي جداره ديگ خوب کف نکردن صابون و موجب افزايش مصرف صابون مزاحمت در هنگام شستن نسوج و دستها رفع سختي آب در تجارت تعداد زيادي مواد شيميايي براي رفع سختي آب به فروش میرسد که داراي کربنات سديم هستند. اين مواد را قبل از ورود آب در ديگها سختي آنرا میگيرند و يا در ديگ بر اثر افزودن اين مواد آهک و گچ را رسوب میدهند و ديگر اين رسوب محکم به جدار ديگ نمیچسبد بطوري که میتوان آنرا به آساني پاک نمود.
درجه سختي آب:
درجه سختي آب را از روي مقدار کلسيم و منيزيم موجود در آن تعيين میکنند. در آلمان اگر آبي ده ميلي گرم CaO در يک ليتر داشته باشد میگويند درجه سختي آب يک است. در فرانسه اگر آبي در يک ليتر ده ميلي گرم کربنات کلسيم يا همسنگ آن کربنات منيزيم داشته باشد میگويند که يک درجه سختي دارد. در انگلستان اگر آبي ده ميلي گرم کربنات کلسيم و يا همسنگ آن کربنات منيزيم در ۰.۷ ليتر داشته باشد يک درجه سختي دارد.
براي تعيين سريع سختي آب کارخانه شيميايي واقع در آلمان قرصهايي ساخته است. در يک لوله آزمايش مخصوص و مدرج آب مورد آزمايش را تا خط نشان لوله پر مینمايند و بهوسيله معرفي که همراه بسته قرصهاست رنگ اين آب را قرمز میکنند و آگاه آنقدر از اين قرصها در آن میاندازند تا رنگ آب سبز گردد. شماره قرصهاي ريخته شده در لوله آزمايش برابر درجه سختي آب میباشد. دقت اين روش تا نيم درجه است. در ايران معمولا از کيت هاي خاصي استفاده مي شود.
سختي زدايي:
براي برطرف کردن سختي موقت آب با جوشاندن آن کربناتهاي هيدروژني محلول به کلسيم نامحلول تبديل شده و تشکيل رسوب میدهند. اين رسوب در مناطق داراي آب سخت درون ديگها ديدهمیشود. سختي دايمي آب را میتوان با کمک نرمکنندههاي تبادل کننده يون مانند پرموتيت برطرف کرد. آبي که در طبيعت وجود دارد تقريباً هميشه ناخالص میباشد. زيرا که اغلب داراي گچ، آهک، نمک طعام، ترکيبات منيزيم، آهن، اکسيژن و ازت، انيدريد کربنيک، ترکيبات آلي و غيره است و مقدار اين اجسام در آبهاي مختلف متفاوت است.
يکي از اجسام گيرنده سختي آب تري ناتريم فسفات Na3PO میباشد که با اسم آلبرتتري بکار میرود. يون کلسيم موجود در آب بر اثر ناتريم فسفات تبديل به "تري کلسيم فسفات PO42Ca3 میگردد و رسوب مینمايد. بر اثر پختن بیکربنات، کلسيم آب تبديل به کربنات میشود و رسوب مینمايد: (Ca3H2Ca → CO3Ca + CO2 + H2O) و بي کربنات کلسيم آب بر اثر کربنات سديم هم گچ و هم بیکربنات کلسيم به کربنات کلسيم تبديل میشود و رسوب میگردد:

Ca3H2Ca + CO3Na2 → CO3Ca + 2CO3HNa

SO4Ca + CO3Na2 → CO3Ca + SO4Na2

اخيرا به مقدار زياد از رزينها که قادرند تعويض يون کنند براي رفع سختي آب استفاده میکنند. رزين لواتيت در آلمان و آمبرليت و دووکس در آمريکا استعمال میگردد.
سختي گير:
سختي گيري براي جدا كردن دو عنصر كلسيم و منيزيم بكار ميرود. اگر اين دو عنصر از آب جدا نشوند همان اتفاقي در ديگ بخار ميافتد كه در كتري رخ ميدهد. در واقع رسوبات سطح بين لوله هاي آتش كار با آب را كاهش ميدهد و انرژي بيشتري براي توليد ميزان معيني فشار مصرف ميشود. همچنين پاكسازي اين لوله ها علاوه بر هزينه بر بودن خط توليد را نيز متوقف ميكند.
اين بخش از دو مخزن تشكيل ميشود مخزن اول شامل بافت رزين سهبعدي بوده كه با منيزيم تركيب شده RMg بوجود ميآورد در نتيجه سختي آب از بين ميرود ولي نميتوان آن را به فاضلاب هدايت كرد چون رزين از دست خواهيم رفت. پس از مخزن دوم به عنوان مخزن احيا استفاده مي كنيم در اين مخزن آبنمك وجود دارد. واكنشهاي به صورت زير انجام ميشود زير را با تركيب رزين و منيزيم انجام ميدهد.
واكنش اول : MgSo4 + R ---> RMg + So4
واكنش دوم : NaCl + RMg + So4 ---> RNa + MgCl2
اكنون وارد فاضلاب شده و RNa مجددا با سولفات منيزيم تر كيب شده و توليد RMg مينمايد كه با انجام چرخهاي اين واكنشها رزين مجددا احيا شده و از چرخه خارج ميشود.

اكنون سختي آب گرفته شده ولي براي وارد شدن به داخل ديگ باز مشکلاتي وجود دارد.
لازم به ذکر است همان گونه که بيان شد دستگاه سختي گير تنها قادر به جداسازي دو عنصر مضر کلسيم و منيزم است و جهت جدا سازي ديگر عنصر ها در آب ديگ بخار و تاسيسات از تدابير ديگري بايد در نظر گرفت.
لازم به يادآوري مي باشد در زمان توليد در کارخانه و کارکرد مداوم ديگ بخار ممکن است دستگاهاي سختي گير بيش از ظرفيت خود آب مصرفي از آنها عبور کند که مسلما تمامي املاح کلسيم و فسفر به قطع فيلتر و جداسازي نمي شود. در اين صورت تدبير ثمر بخش موادي است که املاح منيزم و کلسيمي که فيلتر نمي شوند را در آب ديگ بخارجوش به هنگام کار دائم ديگ بخار به صورت غير قابل رسوب در مي آمورد و مانع چسبيدن آنها به سطح فلز مخزن آب و روي لوله ها و کوره مي شود. که با قيمت بسيار ارزاني در دسترس مي باشند. و با اضافه نمودن آنها به آب مصرفي ديگ بخار و درين هاي (زيرآب زني) مرتب طبق آزمايش هاي لازم آب ورودي ديگ، اين املاح معلق و نچسب به هرزآب فرستاده مي شود.
شهرهاي با آب سخت:
اکثر شهر هاي ايران و البته شهر هاي قم، زاهدان، دليجان، ساوه، سمنان و... از شهرهايي هستند که آب آنها از سختي بالايي برخوردار است. که صنعتگران محترم جهت رفع آن براي جلوگيري از صدمات مخربي و گاهي غير قابل جبران که به سيستم تاسيسات کارخانه وارد مي گردد تدابير لازم را با هزينه اي بسيار اندک تر جلوگيري کنند. جهت کسب اطلاعات بيشتر با مديريت يا واحد شيمي آب نگين بخار تماس حتصل فرماييد. اما لازم است که سختي آب در تمامي کارخانه جات سراسر کشور به صورت دوره اي و تحت نظارت متخصصان اين بخش کنترل گردد. تا از بروز هزينه هاي هنگفت اي موضوع در اينده اي بسيار نزديک جلوگيري شود

P O U R I A · Oct 23, 2013

اندازه گيري يون هاي كلسيم و منيزيم

اندازه گيري يون هاي كلسيم و منيزيم

هدف آزمایش : اندازه گيري يون هاي كلسيم و منيزيم موجود در آب هاي قابل شرب شهري – آشنايي با انواع سختي آب
مقدمه و تئوري:
سختيآب : ناشي از املاح كلسيم و منيزيم و به ميزان كمتر ناشي از املاح آلومينيم ، روي ، منگنز، آهن و .. است.
اهمیت سختی آب
مقدار سختی آب ، علاوه بر اینکه در آبهای صنعتی اهمیت وافر دارد، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد. کلسیم که یکی از عوامل سختی آب است، در رشد استخوان و حفظ تعادل بدن دخالت داشته، ولی به همان اندازه ، سولفات کلسیم به علت کمی قابلیت هضم ، ناراحتیهایی در دستگاه هاضمه بوجود میآورد.
گاهی توصیه میشود که جهت تامین بهداشت و سلامت مصرف کنندگان ، آهک به آب آشامیدنی افزوده شود. بعضی دانشمندان معتقدند، بهتر است کلسیم و منیزیم لازم بدن توسط غذا تامین شود و حتیالامکان از آبهای سبک برای شرب استفاده شود. باید توجه داشت که بدن نسبت به سنگینی موجود در آب مورد مصرف خود حساسیت دارد، چنانچه این نوشیدنی تغییر یابد، ممکن است در دستگاه گوارش ایجاد اخلال نماید و این موضوع را به اصطلاح آب به آب شدن میگویند.
زیانهای سختی آب:
1- ایجاد سوء هاضمه.
2- کدر کردن آب جوش.
3- گوارایی آب را کم میکند.
4- دیر شدن پخت و پز به ویژه در مورد حبوبات و سبزیجات.
5- سختی آب در واکنش با صابون، رسوبهایی ایجاد میکند که در منافذ پوست باقی می مانند و باعث زبری پوست میشوند
6- ایجاد رسوب و اتلاف انرژی در لوله و دستگاههایی که آب گرم دارند.
7- مصرف پاک کننده بیشتر برای شستشو.
سختي موقت : سختی موقت (Temporary Hardner) را سختی کربناتی (Carbonate Hardner) نیز مینامند. این سختی ، مولود بیکربنات کلسیم و منیزیم است که عمدتا به کمک حرارت و یا استفاده از كربنات كلسيم از بين ميرود.
در اينجا بي كربنات ها به شكل كربنات رسوب كرده و سختي از بين مي رود.
سختي دائم : سختی دائم (Permanent Hardner) را سختی غیرکربناتی (Noncarbonate Hardner) نیز مینامند. این سختی ، با حرارت دادن قابل حذف نیست.
مولود كلريد، سولفات ، نيترات، هيدروكسيد، منيزيم ، و كلسيم است. براي از بين بردن سختي دائم از نرم كننده هاي يوني ( تبادل كننده هاي يوني ) مثل فسفات سديم استفاده مي شود.
سختي آب را بر حسب ppm كربنات كلسيم ( ميلي گرم كربنات كلسيم در 1 ليتر آب ) گزارش مي دهند.

لینک دانلود

Thread starter	عنوان	تالار	پاسخ ها	تاریخ
	گزارش تصویری - فروش آب شیرین کارتی	علوم و مهندسی آب	7	Apr 19, 2011
S	راهنمای کار با نرم افزار winsrfr	علوم و مهندسی آب	0	Sep 27, 2017
A	ساعت هم با رشته ی ما کار می کنه!	علوم و مهندسی آب	10	Feb 6, 2011
	مهندسی آب (آبیاری) در مقابل با عمران + بازار کار هر دو رشته	علوم و مهندسی آب	0	Oct 22, 2008

گزارش کار آزمایشگاه تصفیه آب

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد

Similar threads