بسم الله الرحمن الرحیم

1. بسم الله الرحمن الرحیم

2. آب وعوامل تاثیر گذاربرروی این ماده • محققین: • محمدرضا شادکامی • حسین بهاری • استاد راهنما: • جناب آقای مهندس خردمند

3. با تشکر وسپاس فراوان ازاستاد محترم • جناب آقای مهندس خردمند • وتمامی افرادی که وقت خودرا دراختیارگروه گذاشته اند

4. مقدمه: • آب مهمترین سیال در حرارت و برودت است که وظیفه انتقال گرما در مبدلهای حرارتی را به عهده دارد . در برجهای خنک کن ، بویلرها و چیلرها از آب به عنوان مایع مبدل استفاده می شود به طوریکه گردش آب موجب تبادل حرارتی می گردد . معمولا آب استفاده شده در کاربردهای حرارتی و برودتی از نوع آب سخت است ، آبهای سخت تشکیل پوسته کربنات کلسیم می دهند که مشکلات متعددی را بوجود می آورد . این پوسته به شکل رسوب بر روی سطوح داخلی لوله های حامل آب باعث کاهش ظرفیت انتقال جریان آب و انتقال جریان حرارت می شود . هنگامی که آبهای سخت حرارت داده می شوند تشکیل پوسته ، خیلی سریعتر انجام می گیرد که مشکلات زیادی را در بویلرها و آبگرمکن ها به وجود می آورند. یک پوسته به قطر یک میلیمتر بر روی سطوح گرم کننده یک آب گرم کن بصورت عایق حرارتی عمل کرده و در نتیجه تقریبا 10% افزایش هزینه به وجود خواهد آمد. معمولا کاتیونهای کلسیم و منیزیم در آب عامل رسوب هستند کاتیون کلسیم صرفنظر از نمک های آن که شامل سولفات کلسیم ، کلرو کلسیم و سایر نمکهای کلسیم می شود سختی کلسیم را تشکیل می دهند . همانطور کاتیون منیزیم باعث سختی منیزیم می گردد و چون عامل اصلی سختی آب ترکیبات معدنی این دو عنصر است لذا بطور کامل فرض می گردد که سختی کل آب از سبک کردن به کمک آب آهک و خاکستر کربنات سدیم و سبک کردن با استفاده از مبادله کننده های یونی به وجود می آید .

5. عناصر ایجاد کننده سختی آب • صابون عمدتا توسط کلسیمو منیزیمقابل ترسیب است، ولی به غیر از آنها فلزاتدیگری نظیر آلومینیوم، آهن، منگنز، استرانسیم و روینیز در ایجاد سختی آبشرکت می‌کنند، ولی از این نظر که دو عنصراولی 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.

6. محاسبه سختی آب • مقدار سختی آب ، برحسب اکی‌والانهای کربنات کلسیم آنها محاسبه و بیان می‌شود. • تقسیم بندی سختی آب • انواع سختي:1-    سختي كلسيم CaH               Calcium Hardness2-    سختي منيزيم MgH           Magnesium Hardness3-    سختي كل TH                           Total Hardness4-    سختي دائم                         Permanent Hardness5-    سختي موقت                       Temporary Hardnessسختي كل (TH) مجمع مقدار كلسيم  (2+Ca) و منيزيم (2+Mg) مي باشد.سختي دائم يا سختي غيركربناتي (Noncarbonated Hardness) شامل سختي بدون نمك هاي بي كربناتي (مانند كلرور ، سولفات و غيره) مي باشد.سختي موقت يا سختي كربناتي (carbonated Hardness) شامل بي كربنات كلسيم و منيزيم است و از تفاوت سختي كل (TH) و سختي دائم بدست مي آيد.  • سختي كل با حرارت دادن از بين نمي رود ولي سختي موقت همانطور كه از نام آن پيدا است با حرارت دادن از بين  ميرود. • سختي موقت (سختي كربناتي ) كه بي كربنات كلسيم و منيزيم است با حرارت يا ازدياد pH مي توان  آن راكاهش داد • حرارت     Ca2+ + 2 HCO3- →  CaCO3 + H2CO3 • حرارت     Mg2+ + 2 HCO3- →  MgCO3 + H2CO3 • PH ازدیاد    HCO3- + OH- →  H2O + CO32-

7. طبقه بندی آب از نظر سختی در بعضی از طبقه بندیها حداکثر سختی آبهای قابل شرب ، 300 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم تعیین شده است.

8. املاح غیر تاثیر گذار در سختی • املاحی که در تولید سختی موثر نیستند، عبارتند از:

9. روشهای نرم کردن آب: • 1- الکترو دیالیز • 2- تقطیر ، • 3- انجماد • 4- اسمز معکوس • وجود دارد که به علت پیچیدگی و گران بودن فقط در شرایط خاص بکار برده می شود . • در روشهای معمول از مواد افزودنی استفاده می شود که علاوه بر پایین بودن بازدهی مشکلات زیست محیطی نیز ایجاد می گردد . • 5- روش سختی گیری رزینی • 6- در حال حاضر سختی گیری و رسوب زدایی مغناطیسی به عنوان یک روش غیر شیمیایی و بدون نیاز به مواد شیمیایی افزودنی به آب و سازگار با محیط زیست با خواص بسیار مفید دیگر برای صنایع مختلف همواره به عنوان جایگزین مناسبی برای روشهای پیشین مطرح است

10. اصول سختی گیری و رسوب زدایی مغناطیسی:در این تکنولوژی از میدان مغناطیسی بعنوان مانعی جهت جلوگیری از تشکیل رسوب بر دیواره سطوح حامل آبهای سخت استفاده می شود . انتقال میدان مغناطیسی به داخل لوله های حاوی آبهای سخت بوسیله یک سختی گیر مغناطیسی با قدرتی معادل 12000گوس صورت میگیرد .برای تحلیل عملکرد رسوب زدایی لازم است که ساختار مولکولی آب مورد توجه بیشتر قرار گیرد . • مولکولهای آب ذراتی دو قطبی هستند. اتم اکسیژن با جذب الکترونهای باند کوالانت خاصیتی منفی پیدا کرده و نقش قطب منفی را بازی میکند در حالی که اتمهای هیدروژن با داشتن هسته مثبت تنها یک الکترون در گردش دارد لذا هنگامیکه الکترون آن در باند کوالانت توسط اتم اکسیژن جذب می شود خاصیت مثبت پیدا کرده و نقش قطب مثبت دو قطبی را بازی میکند . به همین دلیل مولکولهای دو قطبی آب یکدیگر را از طرف قطبهای مخالف جذب کرده و تشکیل پیوندهای هیدروژنی یا نیروی واندروالس را میدهند . اشکال سختی آب وابسته به همین پیوند می باشد در فاز بخار این پیوند بسیار ضعیف است در حالیکه در فازهای مایع و جامد این پیوند به ترتیب متوسط و قوی است . هنگامیکه یک نمک در آب حل میشود همین خاصیت دو قطبی بودن باعث تجزیه نمک به یونهای مثبت و منفی و جذب و احاطه آن توسط مولکول آب میشود به این فرایند حل شدن در آب یا هیدراته شدن می گویند هر چه تعداد مولکولهای آزادی که کم تر در پیوند هیدروژنی شرکت کرده باشند بیشتر باشد خاصیت هیدراته شدن بیشتر بوده و حلالیت آب بالاتر میرود . • به دو دلیل حلالیت آب افزایش پیدا میکند : • اولا با تشکیل کریستالهای خنثی ، فراوانی مولکولهای آزاد آب بیشتر میشود زیرا مولکولهایی که درگیر فرایند حلالیت یا هیدراته شدن بوده اند ، آزاد می شوند. • افزایش درصد مولکولهای آزاد در اثر میدان مغناطیسی است . میدان مغناطیسی باعث وارد شدن نیرو به مجموعه ای از مولکولهای آب که تشکیل پیوند هیدروژنی داده اند میشود . • با افزایش فراوانی مولکولهای آزاد آب ، خاصیت حلالیت به شدت افزایش پیدا کرده و آب شروع به حل کردن رسوبهای پیشین موجود در دیواره ها میکند ، به این ترتیب فرایند رسوب زدایی به مرور زمان تکمیل تر می شود

11. سختی گیرهای مغناطیسی و چیلرها: • در تاسیسات حرارتی و برودتی ، چیلر یکی از ضروری ترین و گران قیمت ترین اجزاء سیستم می باشد که در صورتیکه از نوع آب خنک باشد معمولا از یک برج خنک کن در کنار آن استفاده می شود که همین امر باعث انتقال مشکلات سختی و رسوب آب از برج خنک کن به چیلر می شود که زیان حاصل از این فرایند در چیلرها به مراتب سنگین تر و گران تر از برجهای خنک کن است . کاهش بازدهی چیلرها ، ایجاد رسوب در لوله های مسی کندانسور ، ایجاد خوردگی و فرسایش در چیلر ، نیاز به اسید شویی و هزینه ناشی از آن از عمده ترین مشکلاتی است که در اثر سختی و رسوب در چیلرها ظاهر میشود . در صورتیکه از فن آوری سختی گیری مغناطیسی در چیلرها به خصوص در ورودی کندانسور آنها استفاده شود ، نه تنها از بروز لایه های رسوب در آنها جلوگیری می شود بلکه به مرور زمان رسوبهای موجود نیز از بین رفته و نیاز به سختی گیری شیمیایی یا اسید شویی برطرف می شود . همچنین این امر باعث افزایش بازدهی برودتی چیلر شده و به مرور زمان شاهد افت راند مان سیستم نخواهیم بود

12. سختی گیری مغناطیسی در بویلرها: • معمولا بین اجزاء موتور خانه دیگ های آب داغ و بخار به علت کاهش حلالیت مواد معدنی در آب با افزایش دما بیشترین رسوب را تولید می کنند . یعنی با افزایش دما میزان حلالیت کربنات کلسیم و منیزیم که عمده ترین مواد سازنده رسوب هستند کاهش پیدا کرده و به صورت لایه ای سخت که عایق حرارتی نیز محسوب می شود در دیواره ها تشکیل می شوند . داده های آماری نشان می دهند که در صورت تشکیل لایه رسوب به اندازه یک شانزدهم اینچ به اندازه پانزده درصد به میزان سوخت مصرفی افزوده خواهد شد . در صورت استفاده از سختی گیر مغناطیسی در بویلر ها میتوان بسیاری از اثرات مضر و مخرب سختی را رفع نمود که از مهمترین مزایای کاربرد فن آوری میتوان به مواد ذیل اشاره نمود: • 1- کاهش مصرف سوخت: با شروع فرایند سختی گیری مغناطیسی در بویلرها شاهد کاهش مصرف سوخت بین 5% تا 12% خواهیم بود که علت عمده این امر رفع اثرات مخرب سختی کاهش پیوند هیدروژنی مولکولهای آب و افزایش بازدهی بویلرها به دلیل افزایش ضریب تبادل حرارتی مولکولهای آب است .2- عدم نیاز به سختی گیرهای معمولی:با استفاده از روش سختی گیری مغناطیسی میتوان به راحتی سختی گیرهای معمول و تاسیسات مربوط به آنها را که عمدتا از نوع تعویض یونی ( سختی گیرهای رزینی ) هستند را حذف نمود و مهمتر اینکه شاهد فرایند رسوب زدایی نیز خواهیم بود به عبارت دیگر با گذشت زمان رسوب های موجود در سیستم نیز به مرور از بین می روند که این فرایند با روشهای معمول امکان پذیر نیست .

13. نگهداری آسان و اقتصادی بویلر: • در بویلرها به دلیل بالا بودن دمای آب میزان رسوب تشکیل شده بیشتر از قسمتهای دیگر موتور خانه ها است و با توجه به اینکه تقریبا انرژی اصلی تاسیسات از طریق بویلرها تامین می شود لذا نگهداری و راهبری این قسمت بسیار مهم و حائز اهمیت است معمولا خاموش کردن بویلرها ، سرویس آن و راه اندازی مجدد آنها یکی از پر هزینه ترین مراحل نگهداری است که علاوه بر صرف هزینه مواد شیمیایی و هزینه های انسانی ، هزینه توقف کل تاسیسات را که از انرژی بویلرها استفاده می کردند را نیز به سیستم تحمیل میکند . در صورت نصب سختی گیر های مغناطیسی علاوه بر رفع مشکل سختی و رسوب آب هزینه نگهداری ، مخارج توقف و راه اندازی مجدد سیستم نیز بر تاسیسات تحمیل نمی شود • کاهش آب مصرفی بویلرها: • با توجه به کمبود آب ، میزان آب مصرفی در تاسیسات یکی از مهمترین مسائلی است که پروژه های مسکونی و صنعتی با آن روبرو هستند . یکی از مهمترین دلایل افزایش مصرف آب در چنین مواردی استفاده از آبهای سخت است که علاوه بر کاهش بازدهی مبدلها جهت حفظ کیفیت آب نیاز تخلیه مقدار زیادی از آب بویلرها است که این امر به نوبه خود باعث مصرف مقدار زیادی آب در تاسیسات میشود

14. در صورت استفاده از فن آوری سختی گیری مغناطیسی می توان از آبهای سخت به صورت مستقیم در تاسیسات و بخصوص بویلرها استفاده نمود که به دلیل عدم نیاز به تخلیه حذف فیزیکی مشکلات سختی و رسوب ، میتوان در میزان آب مصرفی به مقدار زیادی صرفه جویی نمود .

15. سختی گیری رزینی

16.  اجزاء دستگاه

17. برای سختی زدایی معمولاً از دستگاههای سختی گیر استفاده می شود. دستگاه شامل یک استوانه فلزی است که در داخل آن مواد موثر در سختی زدایی (رزین های تبادل یونی) قرار گرفته است رزینهای مزبور می توانند یونهای منیزیم و کلسیم را با یون سدیم مبادله نمایند، ضرورت دارد که رزین نو در دستگاه قرار گیرد و بعد از شستشو به فعال کردن و احیا رزین اقدام شود. راه اندازی، بهره برداری و تجدید بار دستگاه سختی زدایی ممکن است دستی یا با فرمان الکترونیکی به طور خودکار انجام گیرد.مواد کاربرد سختی گیرها : • کاهش سختی آبهای آشامیدنی ( طبق استاندارد WHO ) مقدار سختی را در آبهای مصرفی بر حسب ca co3 معادل250 میلی گرم پیشنهاد شده است. • حذف سختی آب دیگ های بخار • حذف یا کاهش سختی آب در سیستم گرمایش و سرمایش • حذف یا کاهش سختی آب در صنایع نساجی و رنگرزی و....

18. مشخصات دیگر دستگاه سختی گیر رزینی: • در توليد اين دستگاه از ورقهاي فولادي  ST37 و يا ورقهاي گالوانيزه در ضخامتهاي معين استفاده ميگردد . • در انواع ساخته شده با ورق فولادي ، سطوح داخلي مخازن رزين پس از ساخت به وسيله رنگهاي اپوكسي پوشش داده و سطوح خارجي نيز رنگ آميزي روغني ميگردد • كف مخازن از نوع دو جداره بوده و مجهز به كلكتور مخصوص ميباشند و از صافي هاي پلاستيكي مخصوص جهت هدايت آب به خروجي استفاده ميگردد. • شيرآلات كنترل دستگاه در سه نوع دستي ،اتوماتيك و نيمه اتوماتيك عرضه ميگردند • به جهت بازرسي و سرويس ، دريچه هاي سر ر و (HEADHOLE) و  دست رو(HANDHOLE)  ، بر روي دستگاه سختي گير تعبيه گرديده است. • مخازن مورد استفاده براي احياء رزين (مخازن نمك) ، از نوع پلاستيكي و مجهز به فلوتر ميباشند . • هر دستگاه مجهز به فشار سنج ، شير هواگيري و شير نمونه گيري و تخليه ميباشد •  رزين دستگاه از نوع مرغوب و با ظرفيت بالا انتخاب ميگردد

19. واحدهای بکار رفته در سختی آب • در صورتی که مقادیر کاتیونهای مختلفبرحسب 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. 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

20. دید کلی • بطور طبیعی ، املاح متعددی در آبوجود دارند، ولی علاوه بر این املاح ، بعضی مواد شیمیاییدر خلال فرآیند تصفیه به آب علاوه می‌گردند، از اینرو است که در پایان تصفیه و یا بطور کلی قبل از مصرف آبها، باید از نظر کیفی کنترل شوند. در مورد بعضی از این املاح توضیحاتی داده می‌شود.

21. مس (Cu) • مس، در آبهای طبیعی بندرت دیده می‌شود و وجود ترکیب سولفاتی آن برای ماهیان بسیار مضر است، بطوری که 0,12میلیگرم در لیتر آن در آب برای ماهی قزل آلا کشنده است و انواع دیگر ماهیها به این ماده، حساس هستند و مقاومترین ماهیها در محیطی با 1.2میلیگرم سولفات مس خواهد مرد. در پس‌آبها ، غالبا بعلت عبور آن از مبدلهای حرارتی مس و یا معرف سولفات مس در استخرهای شنا برای جلوگیری از رشد الگ‌ها ، می‌توان به مقدار قابل توجهی مس برخورد نمود.مقادیر زیاد مس در آب ، علاوه بر ایجاد طعمهای نامطلوب و نامطبوع ، باعث پیدایش لکه‌های سیاه ، روی موزائیک ، کاشی و لباسهای سفید در حین شستشو خواهد بود. مقدار 1.0 ppmاز مس در آبهای شهری مجاز تعیین شده است. (بدن انسان روزانه به 1 - 2میلی گرم مس نیاز دارد). • روی (Zn) • وجود انسان همانند مس به روینیاز دارد (حدود 100میلیگرم در روز) و این فلز، همانند مس از طریق ادرار و مدفوع قابل رفع است و در بدن انباشته نمی‌شود و از اینرو از نظر سلامتی ، حتی 40 ppmمجاز می‌تواند باشد، ولی مقادیر بیش از 5 ppm آن در اثر تولید هیدرات و هیدروکربنات روی ، طعم نامطبوعی در آن ایجاد می‌کند و آبهای قلیایی ، حتی رنگشان هم شیری می‌شود. • سرب (Pb) • سرببرخلاف مس و روی در بدن انسان انباشته می‌شود و متابولیسم بدن نیز چندان نیاز قابل توجهی به این ، فلز ندارد. مسمومیت با سرب ، به همراه کم خونی ، بی‌اشتهایی و دردهای عضلانی است. این عوارض گویا زاییده جایگزین شدن سرب بجای کلسیمدر ترکیب استخوانهاست که مرکز خون سازی می‌باشند. علاوه بر این ، سرب ، عملکرد آنزیمهایسازنده هموگلوبینرا مختل می‌نماید.سرب که به آسانی از طریق پوست ، مخاط ، تنفسو تغذیهجذب می‌شود، به علل مختلف در محیط زیستپراکنده است. از مهمترین این علل وجود سرب در سوخت اتومبیلهاست. در ضمن وجود بعضی آلیاژهای سربی که بعنوان لوله‌های انتقال آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. مقدار مجاز سرب در آبهای شهری ، کمتر از 0.5 ppmاست.

22. آرسنیک (As) • آرسنیکمانند سرب در بدن انباشته می‌شود و میزان ناچیزی از آن دفع می‌شود. این فلز ، مسموم کننده است و حتی می‌تواند از طریق شستشوی زمینهای زراعتی ، علوفه حیوانات را نیز آلوده نموده و موجب مسمومیت چهار پایان گردد. تاثیر سرطان‌زاییآرسنیک (پوست) تایید شده است. مقدار مجاز آن در آب ، 0.05 ppm است. • آهن (Fe) • آهنیکی از فراوانترین عناصرموجود در طبیعت است و علاوه بر این ، ترکیبات آهن به مقدار زیادی در تصفیه آبها مورد استفاده است. در ضمن بعلت استفاده فراوان از لوله‌های آهنی انتقال و توزیع آب و با در نظر گرفتن این که خوردگیآهن در آب بسرعت صورت می‌گیرد، می‌توان انتظار داشت که در آبهای شهری نیز آهن وجود داشته باشد.آهن همانند مس و روی در بدن انسان انباشته نمی‌شود و بدن انسان در تشکیل هموگلوبین خونبه این عنصر نیازمند است، بخصوص در موارد کم خونی و اواخر دوران بارداری زنان از طرف پزشکان تجویز می‌شود. با در نظر گرفتن کلیه جوانب امر ، تا مقدار 0.3 ppm آهن در آبهای شهری مجاز است. وجود بیش از حد آهن ، در صنایع کاغذ سازی، یخ‌سازی ، لباسشویی بعلت ایجاد لکه‌های قهوه‌ای رنگ (اکسید آهن) مشکلاتی را بوجود می‌آورد. • منگنز (Mn) • منگنزبا وجود این که همانند آهن از بدن دفع می‌گردد، ولی مقدار بیش از حد آن که غالبا در اثر مصرف مداوم وارد بدن می‌شود، باعث اختلال در بعضی ارگانهای مغز می‌گردد و حتی ممکن است منجر به مرگ شود. املاح منگنز نظیر آهن ایجاد لکه‌های سیاه و قهوه‌ای بر روی کاشی ، پارچه ، کاغذ و غیره می‌نماید. زیادی منگنز علاوه بر آنکه طعم نامطلوبی ایجاد می‌کند، موجب ایجاد بلورهای رسوبی در جدار لوله‌های انتقال می‌گردد.بدن انسان روزانه به 10میلیگرم منگنز نیازدارد که از طریق تغذیه تامین می‌گردد و از اینروست که منگنز تا مقدار 0.05 ppmدر داخل آب شهری مجاز اعلام شده است.

23. مزایا ومعایب سختی گیری مغناطیسی • عدم استفاده از مواد شیمیایی:به علت استفاده از میدان مغناطیسی در فرایند سختی گیر مغناطیسی هیچ ماده شیمیایی به آب اضافه نمی شود لذا کاملا سازگار با محیط زیست بوده و یک روش کاملا فیزیکی محسوب می شود و با توجه به اینکه از نوع مغناطیسی دایم می باشد هیچ گونه نگهداری نیاز ندارد و دارای عمر طولانی می باشد • .کاهش هزینه راهبردی:از نظر هزینه اولیه و راهبردی به علت کوچک بودن دستگاه سختی گیر مغناطیسی و استفاده نکردن از برق شهر بسیار مقرون به صرفه بوده و به علت عدم نیاز به مواد شیمیایی و نگهداری ، بی نیاز از هزینه راهبردی و نگهداری است که این امر باعث افزایش بهره وری اقتصادی منتجه از استفاده این فن آوری می شود حال آنکه در روش متداول که استفاده از مبادله کننده های یونی است از مواد مبادله کننده یون مانند رزین های پلی استیرن استفاده می شود که با عبور آب از میان لایه های رزین کاتیونهای کلسیم و منیزیم جانشین کاتیون سدیم می شوند . مبادله کننده های یونی بعد از مدتی مضرب ظرفیت تبادل یونها را از دست می دهندکه اصطلاحا به این خاصیت اشباع شدن می گویند و در این حالت نیازمند فرایند بازیابی است لذا برای استفاده از یک سختی گیر رزینی نیاز به نصب تاسیسات اولیه ، مخازن مربوطه ، پیچیدگی های لازم در سیستم همچنین مواد شیمیایی جهت فرایند احیاء می باشد که به این ترتیب از نقطه نظر اقتصادی ، هزینه های اولیه روش مغناطیسی در مقایسه با روشهای دیگر بسیار نازل و مقرون به صرفه است . • فرایند رسوب زدایی و حذف رسوبات پیشین:در فن آوری سختی گیری مغناطیسی همراه با فرایند سختی گیری فرایند رسوب زدایی نیز رخ می دهد به این ترتیب که به مرور زمان رسوب های قبلی موجود در سیستم نیز در آب حل شده و از دیواره ها جدا می شوند که با فرایند تخلیه آب یا فیلتراسیون در ابعاد میکرونی از سیستم خارج می شود و این در حالیست که تقریبا هیچ یک از روشهای معمول توانایی چنین فرایندی را ندارند و تنها راه حل موجود استفاده از اسید شویی است که این روش علاوه بر خسارت فراوان ناشی از خوردگی ، هزینه تعطیلی و راه اندازی مجدد را نیز به تاسیسات تحمیل می کند در صورتیکه استفاده از سختی گیری مغناطیسی نیاز به اسید شویی را برطرف کرده و سیستم را از راه اندازی مجدد بی نیاز می کند .

25. کادمیم (Cd) • کادمیماز زمره عناصری است که در بدن انباشته می‌شود و مقدار کمی از آن دفع می‌شود. املاح محلول این فلز ، باعث سوزش جدار معده و روده می‌گردد. این فلز بر روی حیواناتی نظیر خرگوش اثرات نامطلوبی نظیر کاهش هموگلوبین خون و پوسیدگی دندان داشته است. مقدار مجاز آن 0.01 ppm است. • سلنیوم (Se) • این عنصر که از نظر پرورش چهار پایان اهمیت دارد و تغذیه گیاهان حاوی این عنصر ، موجب ذخیره آن در کبدو کلیهمی‌گردد. آزمایشاتی که بر روی خرگوش انجام یافته ، نشان دهنده آن است که ترکیبات آلی آن بویژه موجب سرطان کبد است. این عنصر بطور کلی برروی موجوداتی که در محیطهایی با غلظت زیاد سلنیوم زندگی می‌کنند، دیده شده است و تحقیقات بیشتری در این زمینه ادامه دارد.خوشبختانه مقدار سلنیوم در آبها چندان قابل ملاحظه نیست. ولی در بعضی خاکها و گیاهان به مقدار قابل توجهی از آن برخورد شده است. مقدار مجاز این عنصر در آبهای شهری حدود 0.01 ppmتعیین شده است. • آلومینیوم (Al) • این فلز به صورت سولفاتش در تصفیه آب مورد استفاده است و همچنین بعلت مصرف ظروف آلومینیومیو همین طور بعلت تماس انسان با خاک به مقدار زیادی وارد بدن می‌شود. خوشبختانه این فلز ، مسمومیت‌زا نیست. • کروم (Cr) • کرومدر صنایع مصرف زیادی دارد و خوشبختانه مسمومیت‌زا نیست.

26. جیوه (Hg) • این عنصر خطرناک ، بشدت مسموم کننده است. متاسفانه با صنعتی شدن جوامع ، مقدار این عنصر رو به افزایش است. بطور کلی وجود این عنصر در آبهای شهری حتی در مقادیر فوق العاده ناچیز نیز ممنوع است. براساس آمار منتشره بتنهایی در سال 1974 حدود 10میلیون کیلوگرم جیوه از طرق گوناگون به محیط زیست وارد شده است. • کلسیم و منیزیم (Ca) و( Mg) • این دو فلز از مهمترین عناصر مورد نیاز بدن هستند و ترکیبات آنها نیز ، نقش پراهمیتی در صنایع دارند. املاح این دو فلز موجب سختی آبهستند. • سیانور (-CN) • سیانور ، آنیونیاست که بندرت در آبهای سطحی و زیرزمینی دیده می‌شود. ولی متاسفانه در صنعت مخصوصا در صنایع آبکاری ، مصرف زیاد آن باعث ورود آن در محیط زیست از طریق پس‌آبهای صنعتیمی‌گردد. این آنیون به شدت مسموم کننده است. انسان و ماهیها با مصرف مقادیر بسیار کمی از آن به هلاکت می‌رسند بطوری که در محیطی با غلظت سیانور 1 ppmماهی قزل آلا را در مدت 20 دقیقه به هلاکت می‌رساند.از اینرو وجود این ترکیب در آبهای آشامیدنی ، غیرمجاز تلقی می‌شود. • کلرورها و سولفاتها • این دو آنیون به مقدار بسیار زیادی در آبهای سطحی و زیر زمینی دیده می‌شوند و مقدار مجاز آنها در آبهای شهری در حدود 250 ppmاست. ترکیبات بسیار غلیظ آنها به صورتهای سدیم، پتاسیمو منیزیمدر آبهای آشامیدنی ایجاد طعم کرده و در مصرف کننده ایجاد ناراحتیهایی به صورتهای مختلف می‌کند. آبهایی که مقدار کلرور آنها بیش از حد است، شور و آبهایی که مقدار سولفات سدیم و سولفات منیزیم آنها زیاد است، گس و تلخ مزه می‌باشند. چای یا قهوه تهیه شده با آبهای کلرور و سولفات‌دار ، بد طعم و بد رنگ هستند.

27. ید • معمولا در آبهای طبیعی به مقدار کمی ، یدوجود دارد. ولی در آبهای شور طبیعی مقدار آن نسبتا زیاد است. ید در صنایع بعنوان ضد عفونی کننده قوی مصرف می‌شود و از یکی از موارد مصرف مهم آن ، ضد عفونی آب استخرهاست. ید محلول در آب علاوه بر اینکه بصورت I2 وجود دارد، بصورت HOI (اسید هیپویدیک)، یون -OI (هیپویدیت) و یون -I3 نیز یافت می‌شود.ید یکی از عناصر مورد نیاز غده تیروئید در ساختن تیروکسین است. مرض گواتر نشانه کمبود آن است. گرچه مصرف ید از طریق آب آشامیدنی مفید است، ولی گاها ایجاد حساسیت می‌کند. لذا در سالهای اخیر ، ید را همراه با مصرف نمک طعام تجویز می‌کنند. از مواد غذایی یددار می‌توان کلم ، ماهی و هویج را نام برد. زیادی ید در بدن موجب بیماری به نام یدیسیم است که علائم اولیه آن ، جاری شدن آب دهان ، بینی و چشم است.

28. فلوئور • آنیون فلوئوربعلت نقش مهم آن در سلامتی دندانها اهمیت ویژه‌ای دارد. • آمونیاک ، نیتریت و نیترات آنها • مواد ازت‌دار بطرق مختلف نظیر تماس منابع آب با فاضلاب و یا تخلیه آبهای شستشوی زمینهای کشاورزی در رودخانه و از همه مهمتر اکسیداسیونمواد آلی ازت‌دار نظیر پروتئینهاموجد ازتهستند. آمونیاک حاصله هم پس از مدتی به نیتریت اکسیده می‌شود و نیتریت هم به نیترات تبدیل می‌شود. آمونیاک در درجه اول و نیتریت در درجه دوم ، موید آلودگی جدی آب است.وجود نیترات و نیتریت در آبهای شهری برحسب میلی گرم در لیتر ازت ، نباید بیش از 10 باشد.

29. سنجش کیفیت آب سختی آب

30. نمی دانم شماتا چه میزان با کیفیت آب آشامیدنی آشنائی دارید. اما بهتر است بدانید تعداذی از بیماریها از جمله بیماریهای کلیوی، حصبه و واگیر دار از طریق آب غیر بهداشتی انتقال می یابد. • آب سخـت آبـي اسـت كـه حـاوي گـچ، آهـك و ديــگر املاح محلول ميدر آب سـخـت سـطـــح برخي از املاح مـعـدني مـحـلـول در آب بيـشـــتر است. اين املاح معدني عمدتا شامل كربنات كلسيم و كربنات منيزيم مي باشند.اما املاحيمانند بي كربناتها، سولفاتها و سيليكات ها و هــمچنين آهن و منگنز را نيز دربرميگيرد. با آنكه نوشيدن آب سـخـت مشـكل خـاصـي بـراي سـلامـتـي شـما ايجاد نميكنـد (جـز آنـكه ميتواند تشكيل سنگ كليه را افزايش دهـد) چــه بسا ممكن است در برخيموارد مزيتهايي نيز داشـتــه باشد (مثلا شكستگي استخوانها سريعتر جوش مي خـورند ويا خوردگي را در لوله ها به حداقل ميرساند)امــا مصرف آب سخت مضرات بسياري نيزدارا ميباشد كه به قرار زير ميباشد: • 1- موجب رسوب مواد آهكي بروي جداره داخلي كتريها، قوريها، لوله هاي آب گرم، لباس شوييها، ظرف شوييها، كولرها، شوفاژها و ديگهاي بخار ميگردد. • 2- كيفيت طعم و مزه چاي و قهوه را كاهش ميدهد. • 3- صابون، شامپو و ساير شوينده هاي خانگي با آب سخت خوب كف توليد نميكنند بنابراين بازده شستشو كاهش يافته و مصرف شوينده ها افزايش مي يابد. • 4- سبب خشن و زبر شدن البسه، رنگ پريدگي لباسها و خاكستري شدن لباسهاي سفيد رنگ ميشود. عمر مفيد لباسها را كاهش ميدهد. • 5- كارايي و راندمان شوفاژ و ساير سيستمهاي گرمايشي كه در آنها آب جريان دارد راكاهش ميدهد. • 6- سبزيها به خوبي پخته نميگردند. • 7- شستن بدن حين استحمام با آب سخت سبب ميگردد قشري از نمكهاي نامحلول روي پوست و موهاي بدن رسوب كند. كه همين امر سبب مسدود شدن روزنه ها و خارش و سوزش پوست ميگردد. همچنين موها را رنگ پريده كرده و شانه كردن و برس كشيدن موها دشوار ميگردد. اين رسوبات رشد باكتريها را نيز تسهيل ميكند. • براي كاهش سختي آب ميتوانيد از فيلترهاي تصفيه كننده آب خانگي استفاده كنيد كه داراي سختي گير ميباشند. سختي گيرها با تبادل يونهاي كلسيم و منيزيم با يونهاي سديم و پتاسيم غلظت املاح سخت را كاهش ميدهند.

31. مزاياي آبي كه سختي آن گرفته شده است • سختي بطور عمده بر اساس دو فلز كلسيم و منيزيم سنجيده مي شود. بطور كلي عوامل سختي كاتيون ها مي باشند مانند آلومينيوم ، آهن ، منگنز و روي در سختي آب شركت مي كنند ولي كلسيم و منيزيم به مقدار زياد وجود دارد و كاتيون هاي ديگر يا وجود ندارند يا به مقدار خيلي كم هستند.سختي به صورت (ppm mg/lit) كربنات كلسيم اندازه گيري مي شود. البته واحدهاي ديگري نيز وجود دارد: • 1-    واحد فرانسوي:                               F = 10 mg/lit CaCO3 • 2-    واحد آلماني:                                      A = 10 mg/lit CaO • 3-    واحد انگليسي:                  E = 1 grain / 1 gallon CaCO3 • 1 grain= 0.065 gr  و  1gallon= 4.546 lit

33. اساس روش اندازه گيري سختي كل (TH): • نمكهاي كلسيم و منيزيم در PH=10 با EDTA ايجاد كمپلكس Mg+2 و Ca+2 مي كند . كاتيونهاي كلسيم و منيزيم در PH=10 با معرف اريو كرم بلك ايجاد رنگ قرمز مي كند.  با تيتراسيون EDTA و تغيير رنگ از قرمز  به آبي مي توان سختي كل را تعيين كرد . در صورتي كه نرماليته EDTA مصرفي 0.02 نرمال باشد: • TH(as CaCO3) = (V(m) EDTA × 1000)/V Sample • تنظيم pH در pH=10 به اين علت است كه كمپلكس Mg+2 و Ca+2 با EDTA در اين PH پايدارتر است. • EDTA يا اتيلن دي آمين تترا استيك اسيد داراي  فرمول زير است. • EDTA بصورت H4Y و  -H3Y و  H2Y-2 و HY-3 وY-4 است. كه در pH=10  بصورت HY-3 حدود 67 درصد و Y-4 حدود 33 درصد می باشد. • نقطه پايان تيتراسيون با EDTA: • در سختي كل بعد از اضافه كردن بافر pH=10 و در سختي كلسيم پس از تنظيم pH در13-12 معرف را اضافه مي كنند . معرف با كلسيم و منيزيم ايجاد كمپلكس مي كند • Ca2+ + Ind    →      CaInd • Mg2+ + Ind     →       MgInd • با افزايش EDTA كمپلكس با فلز بوجود مي آيد. • Ca2+ + Y4- →  CaY2- • Mg2+ + Y4- →  MgY2- • زماني كه كلسيم و منيزيم به طور كامل با EDTA كمپلكس تشكيل دادند EDTA سراغ كمپلكس CaInd وMgInd  مي رود و آن را مي شكند و ما تغيير رنگ را مي بينيم. • CaInd + Y4- →   CaY2- + Ind- • CaInd+ Y4- →  CaY2- + Ind- • در ايروكرم بلك تي زمانی كه ايجاد كمپلكس با Ca+2 و Mg+2 كرد ايجاد رنگ قرمز مي كند و زماني كه تيتراسيون به نقطه پاياني رسيد به رنگ آبي در مي آيد. • MIn- + HY3- →    MY2- + HIn2-

34. نقطه پايان تيتراسيون با EDTA: • در سختي كل بعد از اضافه كردن بافر pH=10 و در سختي كلسيم پس از تنظيم pH در13-12 معرف را اضافه مي كنند . معرف با كلسيم و منيزيم ايجاد كمپلكس مي كند • Ca2+ + Ind    →      CaInd • Mg2+ + Ind     →       MgInd • با افزايش EDTA كمپلكس با فلز بوجود مي آيد. • Ca2+ + Y4- →  CaY2- • Mg2+ + Y4- →  MgY2- • زماني كه كلسيم و منيزيم به طور كامل با EDTA كمپلكس تشكيل دادند EDTA سراغ كمپلكس CaInd وMgInd  مي رود و آن را مي شكند و ما تغيير رنگ را مي بينيم. • CaInd + Y4- →   CaY2- + Ind- • CaInd+ Y4- →  CaY2- + Ind- • در ايروكرم بلك تي زمانی كه ايجاد كمپلكس با Ca+2 و Mg+2 كرد ايجاد رنگ قرمز مي كند و زماني كه تيتراسيون به نقطه پاياني رسيد به رنگ آبي در مي آيد. • MIn- + HY3- →    MY2- + HIn2-

35. معايب روش اندازه گيري سختي آب: • 1-    مزاحمت يون هاي فلزي: • اكثر يون هاي فلزي در اين آزمايش مزاحم هستند زيرا با EDTA تيتر مي شوند و همچنين مي توانند نقطه ختم عمل را بپوشانند. يون هاي فلزي مزاحم را مي توان با اجسام Inhibitor قبل از تيتر كردن با EDTA رسوب يا به صورت يون هاي كمپلكس در آورد. • براي رفع مزاحمت آهن مي توان از سيانور پتاسيم (KCN) استفاده كرد. سيانور پتاسيم با آهن ايجاد كمپلكس مي كند كه از كمپلكس با EDTA پايدارتر است. • سيانور پتاسيم خيلي سمي است بنابراين از محلول آن نبايد استفاده كرد بلكه بايد از پودر آن براي رفع مزاحمت آهن استفاده شود. • براي رفع مزاحمت سرب و روي از سولفيد سديم (Na2S) استفاده مي شود كه به صورت Na2S.5H2O يا Na2S.9H2O استفاده مي شود. سولفيد با روي و سرب ايجاد رسوب مي كند: • Pb2+ + S2- →   PbS(S) • Zn2+ + S2- →  ZnS(S) • 2-    مزاحمت مواد آلي: • مواد آلي ايجاد رنگ نموده و رنگ معرف را مي پوشانند و براي حذف اين مواد نمونه را در 550 درجه سانتيگراد كلسينه ميكنيم. عمل كلسينه كردن بايد بدون افزودن اسيد سولفوريك باشد و فقط بايد پيروليز حرارتي انجام گيرد. براي اينكار 100 سي سي نمونه را حرارت داده تا خشك شود سپس در كوره الكتريكي در درجه حرارت 550 درجه سانتيگراد حرارت داده تا مواد آلي از بين بروند. سپس حدود 20 سي سي اسيد كلريدريك 1 نرمال افزوده و با سود 1 نرمال خنثي مي كنيم تا PH به 7 برسد. سپس حجم نمونه را با آب مقطر به 50 سي سي رسانده و بعد از سرد كردن طبق دستورالعمل ، سختي را اندازه گيري مي كنيم. • 3-    مزاحمت مواد اكسيد كننده: • اكسيد كننده ها رنگ معرف را از بين مي برند. براي رفع اين مزاحمت از احيا كننده هيدروكسيد آمين هيدروكلريد (NH2OH.HCl) استفاده مي كنند. اين ماده رنگ معرف را حذف مي كند ولي روي معرف تاثيري ندارد. 4.5 گرم هيدروكسيد آمين هيدروكلريد را در 100 سي سي اتانول يا ايزوپروپيل الكل حل مي كنند . يك سي سي از اين محلول براي رفع مزاحمت مواد اكسيد كننده و يا رنگ بري مواد آلي كافي است.

36. تعیین سختی کل: • مواد مورد نياز: • محلول بافر   (PH=10) مقدار 16.9 گرم كلرور آمونيم  ( NH4CL )را در 143 میلی لیتر آمونياك غليظ حل نموده و حجم را با آب مقطر به 500  میلی لیتر برسانيد . يا 67.2  گرم كلرور آمونيم را 572 ميلي ليتر آمونيك غليظ حل نموده و حجم آنرا با مقطر به يك ليتر برسانيد . • معرف اريو كرم بلك تي : مي توان از جامد آن قبل از تيتراسيون با EDTA استفاده كرد و براي تهيه محلول آن ، یک ميلي ليتر از محلول كربنات سديم  30 گرم در ليتر  و 30 ميلي ليتر آب مقطر و يك گرم ايوكرم بلك تي اضافه نموده واين محلول را به هم زده و  PH آنرا با محلول كربنات سديم به 10.5 برسانيد . محلول رابا اتانول يا ايزوپرو پيل الكل به حجم 100 میلی لیتر  برسانيد . اين محلول را در شيشه قهوه اي و در بسته نگهداري كنيد . • تهيه محلول 0.02 نرمال  EDTA : مقدار  3.722 گرم از نمك سديم تترا استات اتيلن دي آمين دو آبه Na2Cl10H1408N2.2H2O  را در يك ليتر آب مقطر به حجم برسانيد . • محلول 30 گرم در لیتر كربنات سديم: مقدار 30 گرم كربنات سديم را در 200 میلی لیتر آب مقطر حل نموده و آنگاه حجم آنرا به يك ليتر برسانيد. • Inhibitor I :  مقدار 0.25 گرم از KCN پودر شده را ;i براي رفع مزاحمت آهن استفاده مي شود به محلول اضافه نمائيد . از آنجائيكه KCN بشدت سمي مي باشد ، رعايت دقت و احتياط ضروريست . • Inhibitor II : مقدار 5 گرم از Na2S.9H2O يا 3.7 گرم از Na2S.5H2O را در 100 میلی لیتر  آب مقطر حل نموده و آن را در شيشه تيره نگهداري نمائيد. اين محلول بايد از نور و هوا محافظت شود زيرا بسرعت اكسيد مي شود . براي آزمايش یک میلی لیتر از اين  Inhibitor كافي است  عمل تيتراسيون فورا بايد انجام گيرد زيرا اين Inhibitor در محيط قليائي بشدت نا پايدار است . اين محلول براي رفع مزاحمت روي و سرب استفاده مي شود . • Inhibitor II :  مقدار 4.5 گرم از هيدرو كسيد آمين هيدرو كلريد NH2OH.HCL  را در 100 ميلي ليتر اتانول 95 درصد يا ايزوپروپيل الكل حل نمائيد. اين محلول را براي رفع مزاحمت مواد اكسيد كننده و رنگ مواد آلي استفاده مي كنند و هم بعنوان Inhibitor نيز در آخر واكنش بكار مي رود. يك ميلي ليتر از اين محلول براي رفع مزاحمت كافي مي باشد. • وسائل مورد نياز: • بورت cc 25 • بشر cc 250 • پي پت حبابدار cc 100

37. دستورالعمل آزمايش: • 100ميلي ليتر از نمونه ( اگر سختي نمونه زياد باشد 50 میلی لیتر استفاده مي شود) پس از رفع مزاحمت با Inhibitor ،  یک میلی لیتر بافر 10= PH اضافه نموده و اگر محلول خنثي نباشد ابتدا محلول را خنثي نموده و سپس بافر را اضافه كنيد . بنابراين اين شرط افزودن بافر 10=PH خنثي بودن محلول 7=PH  ميباشد. اگر محلول قليائي باشد با اسيد كلريدر يك يا اسيد سولفوريك  0.02  نرمال خنثي نمائيد. در اندازه گيري سختي آب در نمونه هاي قليائي ، قليائيت فنل فتالئين PALK مهم مي باشد. سپس 0.2 گرم معرف اريو كرم بلك تي اضافه نموده ، اگر محلول آبي شد نشاندهنده نداشتن سختي كل محلول است 0=TH و اگر محلول قرمز شد 0‹TH مي باشد. مي توان بجاي جامد معرف از محلول معرف به اندازه 2 تا 5 قطره نيز استفاده نمود . سپس محلول را با  محلول  0.02 نرمال EDTA تيتر ميكنند تا رنگ محلول از قرمز به آبي تغيير رنگ دهد . حجم  EDTA را ياداشت نمائید . • محاسبات : • سختي كل برحسب ppm كربنات كلسيم برابر است با : • TH = (V(ml) EDTA × 1000)/VSample (as  ppm CaCO3)

38. تعیین سختي كلسيم CaH : • مواد مورد نياز: • محلول سود 50 گرم در ليتر : مقدار 50 گرم از سود را در آب مقطر حل نموده و حجم آنرا به يك ليتر برسانيد • محلول 0.02 نرمال EDTA • معرف موراكسيد : 0.2  گرم از آمونيم پورپورات را با 100 گرم كلرور سديم كه از الك mesh 50-40 عبور كرده است ، مخلوط نمائيد . • دستورالعمل آزمايش: • به 100 ميلي ليتر از نمونه دو میلی لیتر سود نرمال و سپس حدود 0.2 گرم معرف موراكسيد اضافه نمائيد اگر بعداز افزودن معرف، رنگ محلول بنفش شد نشان مي دهد که نمونه سختي كلسيم ندارد 0= CaH و اگر رنگ صورتي بعد از افزودن معرف حاصل شد نشاندهنده سختي كلسيم است  0‹CaH ، سپس اين محلول را به آرامي با محلول  0.02 نرمال  EDTA تيتر نموده و مرتب بهم بزنيد تا از رنگ صورتي به بنفش تغيير كند . حجم EDTA  مصرفي را ياداشت نمائيد . • محاسبات : • سختي كلسيم بر حسب ppm  كربنات كلسيم برابر است با : • CaH = (V(ml) EDTA × 1000)/VSample (as  ppm CaCO3)

39. استاندارد كردن محلول 0.02 نرمال EDTA • مواد مورد نياز: • كربنات كلسيم CaCO3 • اسيد كلريدريك 1:1 • سود يك نرمال • معرف فنل فتالئين • دستورالعمل آزمايش: • مقداري كربنات كلسيم را در درجه حرارت 105 درجه سانتيگراد اون قرار داده تا رطوبت آن گرفته شود . سپس دقيقا يك گرم از اين نمك را وزن كرده و در حداقل مقدار اسيدكلريدريك 1+1 حل نمائيد. حدود 500 میلی لیتر آب مقطر افزوده و سپس معرف فنل فتالئين اضافه كنيد و با سود یک نرمال خنثي نمائيد . چون براي حل كردن  CaCO3 از اسيد كلريدريك 1+1 استفاده مي شود بنابراين محيط اسيدي بوده وبايستي آنرا با سود یک نرمال خنثي كرده محلول حاصل را به حجم يك ليتر برسانيد ، تا محلول ppm 1000 كربنات كلسيم را بدست آيد. 25 میلی لیتر ازاين محلول را با محلول 0.02 نرمال EDTA  که مي خواهيم استاندارد كنيم ، تيتر نمائید .حجم EDTA مصرفي را ياداشت نمائید . • محاسبات : • CaCO3 + Y4- → CaY2- +  CO3 2- • CaCO3 ≡ Y • 100 100gr                             2000×1 • 1                      N EDTA  V EDTA • V EDTA  (حجم EDTA مصرفي) مشخص است ، بنابراين مي توان نرماليته آنرا تعيين كرد : • 100 × N EDTA× VEDTA = 2000 × 1 • N EDTA = 20/V EDTA • چون يك ليتر از محلول 1000ppm كربنات كلسيم نياز به مصرف EDTA زيادي دارد بنابراين از حجم كمتري استفاده مي كنند . • اگر از  25 میلی لیتر استفاده شود : • 100 × N EDTA× VEDTA = 2000 × 1 • N EDTA = 1/(2V EDTA) • اگر از 50 میلی لیتر  محلول ppm 1000 كربنات كلسيم استفاده شود : • N EDTA = 1/(V EDTA)

40. 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.

41. تعيين قلياييت آب • مواد مورد نياز : • محلول 0.02 نرمال اسيد كلريدريك:  20 میلی لیتر از محلول اسيد كلريدريك 0.1 نرمال را به حجم یک لیتر برسانید. • معرف فنل فتالئين : 5 گرم فنل فتالئين در يك ليتر اتانول 50 درصد حل نمائید ، چون مصرف معرف كم است 0.5 گرم فنل فتالئين در 100 میلی لیتر اتانول 50 درصد حل كنيد . اين محلول را با سود خنثي كنيد . پايان عمل خنثي شدن با ظهور رنگ قرمز بسيار كمرنگ  (ارغواني) مشخص مي شود. • معرف متيل اورانژ : 0.5 گرم متيل اورانژ در 100 میلی لیتر آب مقطر حل كنيد . • معرف مخلوط :   0.02گرم متيل رد و 0.1 گرم برمو كروزول گرين در cc 100 اتانول 95 درصد حل كنيد. • وسائل مورد نياز: • ارلن 250 میلی لیتری • بورت و گيره • پي پت

42. دستورالعمل آزمايش: • قليائيت نسبت به فنل فتالئين (P  ALK ): • 50 يا 100 ميلي ليتر از نمونه مورد آزمايش كه به وسيله پي پيت در يك ارلن 250 میلی لیتری وارد نموده و سپس 4 قطره معرف  فنل فتالئين اضافه نمائید . اگر PH نمونه آب از 8.3 پائين تر باشد محلول تغيير رنگ نخواهد داد و بنابراين نمونه آب قليائيت نسبت به فنل فتالئين ندارد . 0=P • در صورت تغيير رنگ ، ارلن ماير را روي يك كاغذ سفيد قرار داده وبا محلول 0.02 نرمال اسيد كلريدريك، تيتر نمائید تا محلول بي رنگ شود . حجم اسيد كلريدريك مصرفي را ياداشت كنيد . • قليائيت نسبت به متيل اورنژ (M  ALK-T  ALK ): • دو قطره معرف متيل اورنژ در محلولي كه اندازه گيري قليائيت نسبت به فنل فتالئين بعمل آمده است يا 50 يا 100 ميلي ليتر از نمونه كه در ارلن ماير 250 ميلي ليتري قرار داده شده اضافه كرده و در صورتي كه رنگ محلول زرد شد عمل تيتراسيون را با اسيد كلريدريك 0.02 نرمال را ادامه داده تا رنگ محلول به نارنجي يا پوست پيازي تغيير يابد . حجم اسيد مصرفي را يادداشت نمائید (Bcc ). • اگر بعد از اضافه كردن معرف متيل اورانژ رنگ محلول قرمز مايل به پوست پيازي شد ، نشاندهنده P=M است. اگر تشخيص نقطه پايان تيتراسيون در قليائيت متيل اورانژ مشكل باشد از PH متر يا معرف مخلوط استفاده نمائید كه در اين حالت تغيير رنگ محلول از سبز به صورتي مي باشد .

43. محاسبات : • حجم مصرفي HCL ( برحسب ml ) براي قليائيت فنل فتالئين A=P • حجم مصرفي HCL ( برحسب ml ) براي قليائيت متيل اورانژ B=M • قليائيت فنل فتالئين   P=A  ×10 • قليائيت متيل اورانژ  M=B  ×10 • قلیائیت فنل فتالئین و متیل اورانژ بر حسب   ppm CaCO3 می باشد • با محاسبه قليائيت فنل فتالئين (P ) و متيل اورانژ (M ) غلضتهاي هيدروكسيد و كربنات و بي كربنات را با توجه به حالات زير برحسب ppmCaCO3   محاسبه نمائید. • حالت اول : محلول فقط شامل عامل هيدروكسيد است . • P = M               [OH-] = P = M • حالت دوم: محلول فقط شامل عامل كربنات است . • M = 2P             [CO32-] = M = 2P • حالت سوم : محلول فقط شامل عامل بي كربنات است . • P = 0                [HCO3-] =  M • حالت چهارم: محلول فقط شامل عامل هيدروكسيد وكربنات است . • 2P > M              [OH-] = 2P - M    [CO32-] = 2(M - P) • حالت پنجم : محلول فقط شامل عامل كربنات و بي كربنات است . • 2P < M              [HCO3-] = M - 2P  [CO32-] = 2P • غلظت [-HCO3]  و [-CO32] و  [-OH] بحسب ppm  كربنات كاسيم مي باشد ، براي تبديل يونها و نمكها از كربنات كلسيم به يون يا نمك مربوطه به طريق ذيل عمل مي كنيم • [OH-]  ppm CaCO3 ×  0.34  =  ppm OH • [OH-]  ppm CaCO3 ×  0.8    =  ppm NaOH • [CO32-]  ppm CaCO3 ×  0.6  =  ppm CO3 • [CO32-]  ppm CaCO3 ×  1.06  =  ppm Na2 CO3 • [HCO3-]  ppm CaCO3 ×  1.22  =  ppm HCO3 • [HCO3-]  ppm CaCO3 ×  1.68  =  ppm NaHCO3

44. تعيين مقدار كلر • مواد مورد نياز: • محلول نيترات نقره 0.05  نرمال :8.4938 گرم نيترات نقره را كه قبلا در اون در حرارت  105 درجه سانتیگراد حداكثر به مدت يك ساعت قرارداده شده و به وزن ثابت رسيده را در آب مقطر حل نموده و حجم را به يك ليتر برسانيد و با محلول 0.05  نرمال كلرور سديم يا پتاسيم استاندارد نمائيد .همچنين مي‌توانيد يك عدد تيترازول 0.1  نرمال نيترات نقره را در يك بالن ژوژه 2 ليتري منتقل كرده و به حجم برسانيد . • تهيه محلول  0.05 نرمال كلرور سديم : 2.9222  گرم از كلرور سديمي‌ كه قبلا در اون در حرارت 105 درجه سانتیگراد به مدت يك ساعت خشك شده است ، در آب مقطر حل نموده و به حجم يك ليتر برسانيد . • تهيه محلول 0.05  نرمال كلرور پتاسيم : 3.7277  گرم از كلرور پتاسيمي كه قبلا در اون در حرارت  105 درجه سانتیگراد به مدت يك ساعت خشك شده است، در آب مقطر حل نموده و به حجم يك ليتر برسانيد . • محلول 5 درصد كرومات پتاسيم 50g/litK2CrO4  مقدار 12.5  گرم كرومات پتاسيم را در 250 ميلي‌ليتر آب مقطر حل نمائيد . براي تهيه محلول 10 كرومات پتاسيم 100g/litK2CrO4  مقدار 25  گرم كرومات پتاسيم را در 250 ميلي‌ليتر آب مقطر حل نمائيد • معرف فنل فتالئين : 0.5 گرم فنل فتالئين را در 100 ميلي‌ليتر اتانول حل نمائيد و طبق استاندارد ASTM، يك گرم فنل‌فتالئين را در يك ليتر اتانول 96 درصد حل نمائيد . • محلول اسيد نيتريك 0.1 نرمال : 1.4 ميلي‌ليتر اسيد نيتريك غليظ را با 200 ميلي‌ليتر آب مقطر مخلوط نمائيد . • محلول هيدروكسيد سديم 0.1 نرمال :1 گرم هيدروكسيد سديم (NaOH) را در 250 ميلي‌ليتر آب مقطر حل نمائيد .

45. وسائل مورد نياز: • بشر 100 و 250 ميلي‌ليتري • قيف بوخنر و ارلن ماير خرطومي • بالن ژوژه 250 ميلي‌ليتري • پي پت حبابدار 10 و 25 ميلي‌ليتري • ارلن ماير 250 ميلي‌ليتري • كاغذ صافي بافت ريز (باند آبي) يا واتمن 42 • دستورالعمل آزمايش: • 1-  اگر درصد كلر در نمونه كم باشد: مقدار 5 گرم از نمونه را به دقت توزين نموده و به يك بشر 250 ميلي‌ليتري منتقل نمائيد . 75 ميلي‌ليتر آب مقطر اضافه نموده و تا نزديك نقطه جوش حرارت دهيد . سپس محلول را در حرارت ملايم در زير نقطه جوش به مدت 15 دقيقه دهيد و در اين مدت محلول راهم بزنيد. محلول را كناري بگذاريد تا سرد شده و به درجه محيط برسد. در مرحله ‌بعد محلول سرد شده را با قيف بوخنر و با كاغذ صافي باند آبي توسط پمپ‌ خلاء صاف نمائيد و چند بار با آب شستشو دهيد .در تيتراسيون با روش مور بايد محلول خنثي‌باشد (PH=7). درصورت نياز بايد PH محلول را تنظيم كرد. پس از تنظيم PH   یک ميلي‌ليتر معرف كرومات پتاسيم 5 درصد اضافه كنيد تا رنگ محلول زردشود. ارلن ماير را روي يك صفحه كاغذ سفيد قرارداده و با محلول 0.05  نرمال نيترات نقره تيتر كنيد تا رنگ محلول از زرد به‌ قرمز آجري تغييركند. حجم نيترات نقره مصرفي را يادداشت كنيد (V Sample) . سپس يك شاهد از مقطر و 1  میلی لیتر کرومات پتاسيم 5 درصد تهيه و با نيترات نقره 0.05  نرمال تيتر كنيد تا از زرد به ‌قرمز آجري تغيير رنگ دهد. نيترات نقره مصرفي را يادداشت كنيد (V Blank) . • 2-  اگر درصد كلر در نمونه زياد باشد: يك گرم از نمونه را با دقت توزين نموده و به يك بشر 100 ميلي‌ليتري منتقل نمائيد .75 ميلي‌ليتر آب مقطر اضافه نموده و تا نزديك نقطه جوش حرارت دهيد. سپس محلول را در حرارت ملايم در زير نقطه جوش به مدت 15 دقيقه دهيد و در اين مدت محلول را هم بزنيد. رسوب را در يك بالن ژوژه 250 ميلي‌ليتري با كاغذ صافي بافت ريز (باند آبي) صاف نموده و آن را چندين بار با آب مقطر شستشو دهيد . پس از سرد شدن به حجم رسانده و 25 ميلي‌ليتر از محلول را به يك ارلن ماير 250 ميلي‌ليتري منتقل نموده و حدود 100 ميلي‌ليتر آب مقطر اضافه نموده و ابتدا PH محلول را تنظيم  نموده و سپس كرومات پتاسيم اضافه كرده و با محلول نيترات نقره 0.05  نرمال تيتر نمائيد . حجم نيترات نقره مصرفي را يادداشت كنيد (V Sample). يك شاهد از 100 ميلي‌ليتر مقطر و 1 ميلي‌ليتر كرومات پتاسيم تهيه كرده و با نيترات نقره 0.05 نرمال تيتر كنيد تا از زرد به ‌قرمز آجري تغيير رنگ دهد. حجم نيترات نقره مصرفي را يادداشت نمائيد (V Blank

46. تنظيم PH: • به محلول 3 تا 4 قطره معرف فنل فتالئين اضافه كنيد .چنانچه رنگ محلول ارغواني شد محلول قليائي‌است در اينحالت براي تنظيم PH قطره اسيد نيتريك 0.1 نرمال اضافه نمائيد تا رنگ محلول صورتي كم رنگ شود. اگر بعد از اضافه كردن فنل فتالئين محلول بي رنگ بود آن را با محلول سود 0.1 نرمال خنثي كنيد تا صورتي كمرنگ شود. • محاسبات : • اگر نرماليته نیترات نقره  0.05 نرمال و وزن نمونه يك گرم باشد، درصد كلر در نمونه برابر است با : • % Cl= (V Sample – V Blank ) (ml)  × 0.1773 • اگر نرماليته نیترات نقره  0.05 نرمال و وزن نمونه 5  گرم باشد، درصد كلر در نمونه برابر است با : • % Cl ( V Sample – V Blank ) (ml) × 0.0354 • زماني كه درصد كلر در نمونه بالاباشد، حجم محلول 250 ميلي‌ليتر رسانده و 25 ميلي‌ليتر از محلول استفاده مي‌كنند. • اگر نرماليته نیترات نقره  0.05 نرمال و وزن نمونه يك گرم باشد، درصد كلر در نمونه برابر است با : • % Cl ( V Sample – V Blank ) (ml) × 1.7726 • اگر نرماليته نیترات نقره  0.05 نرمال و وزن نمونه 5  گرم باشد، درصد كلر در نمونه برابر است با : • % Cl ( V Sample – V Blank ) (ml) × 0.3545 • استاندارد كردن نيترات نقره : • 10 يا 25 ميلي‌ليتر از محلول كلرور سديم يا پتاسيم تهيه شده را به يك ارلن ماير 250 ميلي‌ليتري منتقل كرده ، 100 ميلي‌ليتر آب مقطر و 1 ميلي‌ليتر كرومات پتاسيم اضافه نموده و با نيترات نقره تيتر نمائيد .حجم نيترات نقره مصرفي را يادداشت نمائيد . • محاسبات : • اگر از 10 ميلي‌ليتر محلول كلرور سديم يا پتاسيم 0.05 نرمال استفاده شود نرماليته نيترات نقره برابر است با : • N AgNO3 = 1/(2 × V AgNO3) • اگر از 25 ميلي‌ليتر از محلول 0.05 نرمال كلرور سديم يا پتاسيم استفاده شود نرماليته نيترات نقره برابر است با : • N AgNO3 = 1.25/(V AgNO3)

47. يادآوري : • نيترات نقره هنگامي‌كه مورد استفاده قرار نمي‌گيرد بايستي در مكاني تاريك و در شيشه تيره نگهداري شود زيرا نيترات نقره تجزيه‌ مي‌شود. • تيتراسيون بايد در دماي محيط انجام شود زيرا دماهاي بالا، انحلال پذيري Ag2CrO4 را بطور قابل ملاحظه‌اي افزايش‌مي‌دهد. • اگر از محلول 5 درصد كرومات پتاسيم (50 gr/lit) استفاده شود، بايد يك ميلي‌ليتر كرومات پتاسيم و چنانچه ‌از محلول 10 درصد كرومات پتاسيم (100 gr/lit) استفاده شود، بايد 5/0 ميلي‌ليتر از كرومات پتاسيم اضافه شود. • نمونه هاي سيمان و كلينكر و مواد خام معمولا نيازي به‌تنظيم PH ندارند و فقط نمونه هاي با درصد قليائي بالا، نياز به ‌تنظيم PH دارند، زيرا قليائيها باعث افزايش PH محلول مي‌گردند و در نتيجه ‌در محيط قليائي اكسيد نقره رسوب مي‌كند. • براي تهيه شاهد مي‌توان از 5/0 گرم كربنات كلسيم خالص (CaCO3) و100 ميلي‌ليتر آب استفاده كرد. كربنات كلسيم رسوب بي‌اثري مي‌دهد كه ‌شبيه رسوب AgCl است و در مطابقت ته ‌رنگها به ‌طور مؤثر كمك‌ مي‌كند

48. اندازه گیری ph آب

49. تعريف: • PH  آب در واقع معياري است نشان دهنده ميزان خاصيت اسيدي يا قليائي آب و براساس غلظت يون هيدروژن به صورت زير محاسبه مي شود. • PH = - log [H-] • PH  آب از 1 تا 14 مي باشد. اگر اسيديته يا PH نمونه آب از 8.3  بالاتر باشد نمونه آب قليايي و اگر از 8.3 پائين تر باشد نمونه آب اسيدي مي باشد. • اسيديته يك محلول نسبت مستقيم با مقدار غلظت يون هيدروژن موجود در آن دارد. غلظت يون هيدروژن در هر محلول با مقدار غلظت يون هيدروژن در آب مقطر سنجيده مي شود. • بر اساس معادله زير مولكول هاي آب در آب مقطر به مقدار جزئي يونيزه مي شوند: • H2O     →      H+ + OH- • در 25 درجه سانتيگراد +H و -OH هر يك 7-10گرم در ليتر و در نتيجه PH آب خالص در اين درجه حرارت برابر 7 ميباشد. • PH = - log 10-7 →         PH=7 • ولي PH آب معمولي با 7 تفاوت دارد زيرا بين اجسامي كه در آب حل شده اند بعضي مولد -H و بعضي مولد -OH هستند و بر حسب اينكه غلظت كدام گروه بيشتر باشد PH آب نيز پائين تر و يا بالاتر از 7 مي شود. انحلال گازكربنيك (CO2) و سيليس آزاد (SiO2) و اسيدهاي آلي و سولفات يا كلرور منيزيم باعث ايجاد خاصيت اسيدي و كاهش PH مي گردد. • انحلال كربناتها (CO32-) و بي كربنات ها (-HCO3) و سيليكات ها و هيدروكسيدها موجب خاصيت قليايي و افزايش PH ميگردد. PH  آب هاي معمولي بين 9-6 قرار دارد. • سرعت خوردگي آهن توسط آب با تقليل PH بسرعت افزايش مي يابد . در بويلرها براي جلوگيري از خوردگي  ، آب را قليايي مي كنند ولي محيط قليايي محيط مناسبي براي رشد ميكروب ها مي باشد . براي ايجاد محيط قليايي از هيدارزين (N2H4) و فسفات سديم (Na3PO4) استفاده مي كنند .

50. حلاليت و غلظت بعضي از گاز ها ، نظير CO2 و NH3 تابعي از PH آب است ، لذا در فرايند هاي حذف اين گاز ها ، كنترل PH از اهميت ويژه اي برخوردار است . • PH آب تابعي از از تغييرات دما است بطور يكه با افزايش دما ، PH كاهش مي يابد