مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

1. آب و خواص آن. 1

1-1. آب سطحی.. 2

2-1. آبهای زیرزمینی.. 2

2. خواص فیزیکی آب 5

1-2. رنگ 6

2-2. کدری 7

3-2. بو 9

4-2. مزه 10

5-2. درجه حرارت 11

3. خواص شیمیائی آب 11

1-3. خاصیت اسیدی و بازی 11

2-3. قابلیت هدایت الکتریکی 18

3-3. خاصیت خورندگی 19

4-3. مواد معلق 20

5-3. خاصیت حلالیت آب 20

4. ناخالصی های موجود در آب 21

5. سختی آب 23

6. خواص بیولوژیکی آب... 24

7. اثرات آلودگی آب در انسان. 26

8. منابع آلودگی.. 28

1-8. اختلالات ناشی از ناخالصی های شیمیایی آب 28

2-8. منابع آلودگی 29

9. کاتیونها 34

1-9. کلسیم 34

2-9. منیزیم 34

3-9. سدیم 35

الف

4-9. پتاسیم 35

5-9. آهن 36

6-9. منگنز 37

7-9. روی 37

10.آنیونها 37

1-10. دی اکسید کربن ، کربنات و بی کربنات 37

2-10. کلر 38

3-10. سولفات 38

4-10. ترکیبات آمونیاکی 39

5-10. نیتریت و نیترات 40

6-10. فسفات 41

7-10. فلوئور 41

8-10. ید 42

9-10. برم 42

11. عناصر سمی 43

1-11. آرسنیک 43

2-11. سیانور 44

3-11. سرب 44

4-11. کادمیم 45

5-11. جیوه 45

12. مواد رادیو اکتیو 46

13. عناصر کمیباب... 48

1-13. آلومینیم 48

2-13. مس 48

3-13. سیلیس 49

14. مواد آلی 49

15. سموم دفع آفات 49

16. ترکیبات فنلی 51

17. پاک کننده ها و مواد شیمیایی شوینده. 51

ب

18. آلودگی های کشاورزی.. 53

 

19. سایر آلوده کننده ها 56

20. انواع و خواص فاضلابها و روشهای تعیین میزان آلودگی.. 61

1-20. فاضلابهای خانگی 61

2-20. فاضلابهای صنعتی.. 64

3-20. فاضلابهای سطحی ( آبهای سطحی ):65

4-20. آزمایش فاضلاب 66

5-20. مهمترین روش های تعیین درجه آلودگی فاضلاب... 67

21. پیش تصفیه 70

22. فرآیندهای پیش تصفیه. 73

 

1. آب و خواص آن

بعد از انسان ، آب شاید یکی از اجزاء بی نظیر جهان هستی باشد . آب از دو عنصر اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده است که این دو عنصر در شرایط معمولی بصورت گاز می باشند . عنصر هیدروژن قابل اشتعال است در حالیکه اکسیژن برای سوختن ضروری است با این وجود آب آتش را خاموش می‌کند .

انسان و سایر حیوانات و همچنین گیاهان بدون آب نمی توانند به حیات خود ادامه دهند صنایع بدون آب نمی توانند به موجودیت خود ادامه دهند در عین حال آب باعث مشکلات زیادی در صنایع می‌شود.

آب ماده ای حیاتی است که حدود 60 تا 70 درصد وزن انسان رشد یافته را تشکیل می دهد و بعد اکسیژن مهمترین ماده برای زیستن می باشد . دو سوم سطح زمین را آب فرا گرفته و بطور کلی می توان گفت که منابع موجود آب دو نوع است :

1- آبهای زیرزمینی

2- آبهای سطحی

برحسب نوع منبع ، نوع آب و مواد موجود در آن متفاوت می باشد مثلاً آبهای سطحی دارای مواد محلول معدنی کمتری نسبت به آبهای عمقی می باشند و برعکس محتوای مواد آلی آبهای سطحی از آبهای عمقی بیشتر است .

ناخالصی هائی که ممکن است در منابع آب موجود باشند به دو دسته جامدهای معلق و محلول تقسیم می شوند . جامدات کلوئیدی و معلق آنهائی هستند که در آب حل نشده و می توان آنها را با صاف کردن جدا نمود . این مواد باعث کدری و ایجاد رنگ در آب می شوند و تا اندازه ای قابل رویت هستند. بعنوان مثال ، گل و لای موجود در آب نمونه ای از مواد معلق موجود در آن است .

مواد محلول در آب ممکن است مواد معدنی یا آلی باشند که با چشم قابل دیدن نیستند و بوسیله تجزیه های شیمیائی تعیین می گردند وجود سختی آب را می توان مثالی برای مواد جامد حل شده ذکر نمود .

علاوه بر این مواد ، گازهای موجود در هوا نیز در آب وارد می شوند ولی بجز در مواقعی که با ناخالصی های دیگر موجود در آب ترکیب می شوند در موارد دیگر بر اثر جوشاندن از آب خارج می‌شوند .

بنابراین آب مایعی است که حاوی مواد معدنی ، آلی و گازهای محلول می باشد در نتیجه بطور کلی با دید ظاهری نمی توان در مورد خوبی و بدی آب قضاوت نمود و زلالی آب دال بر تمیزی آن نمی‌باشند و مسئله تصفیه و میکروب کشی آب در مواقعی که آب مصرف خوراکی دارد مهم است .

 

1-1. آب سطحی : [1]

آب سطحی ، آبی است که در سطح زمین مثل اقیانوس ها ، دریاچه ها ، رودخانه ها و نهرها وجود دارد . بارش ها با ریزش مستقیم بر منابع آبی و نیز از طریق رواناب ها بخشی از آب های سطحی را تشکیل می دهند .

2-1. آبهای زیرزمینی : [2]

آب زیرزمینی ، آبی است که در اعماق زمین وجود دارد . بخشی از بارش از خاک نفوذ کرده و آب نفوذی [3] نامیده می شود که این بخش توسط ریشه ی گیاهان جذب می شود ، بخش دیگر این بارش به حوزه های آب سطحی برگشته و بخشی هم به قسمت های عمیق تر زمین فرو می رود .

این حرکت عمقی آب از میان درزها و روزنه های ذرات ماسه ، تراوش ( نشت ) [4] آب نامیده می‌شود . آب نشتی توسط لایه ی نفوذ ناپذیر بخش های عمقی زمین متوقف شده و آب زیرزمینی را تشکیل داده و در لایه های ماسه نگهداری می شود . لایه های ماسه ای که از آب اشباع شده باشد ، طبقه‌ی ( سفره ی ) آبده [5] نامیده می شود .

براساس لایه ی نفوذ ناپذیر دو نوع طبقه ی آبده وجود دارد :

طبقه ی آبده ایستایی [6]

طبقه ی آبده آرتزین [7]

طبقه ی آبده ایستایی فقط یک لایه ی نفوذناپذیر در کف خود دارد در حالی که طبقه ی آبده آرتزین هم در بالا و هم در پائین خود دارای لايه نفوذ ناپذیر می باشد . از نظر زمین شناسی طبقه ی آبده از چندین نوع بافت تشکیل شده است :

• بافت شن و ماسه که بهترین نوع لایه ی آبده می باشد .
• بافت سنگ آهک و سنگ ماسه ای که وقتی حاوی درز و شکاف و فضاهای خالی کافی باشند آبدهی خوبی دارند .
• بافت های سنگ رستی و مخلوط خاک رس سخت در صورتی که دارای ترک و شکاف باشند، لایه ی آبده را تشکیل می دهند .

آب زیرزمینی از طریق چشمه ها و چاه ها به سطح زمین باز می گردد . آب سطحی تبخیر شده و به شکل آب اتمسفری در می آید . به این ترتیب چرخه ی آب به صورت پیوسته و در نتیجه ی استفاده و استفاده ی مجدد از یک آب اشکال مختلف حیات ادامه دارد . بنابراین بارش تنها منشأ منابع تأمین آب سطحی و زیرزمینی می باشد .

آب اتمسفری فقط توسط ذرات معلق موجود در هوا و بخارهای شیمیایی مثل گازهای خروجی از اتومبیل و گازهای خروجی از صنایع آلوده می شود . پس از اولین بارش ، آب سبک مناسبی حاصل می‌شود که با آب مقطر قابل مقایسه است . آب های سطحی به خاطر تخلیه ی فضولات خانگی و صنعتی و رواناب ها ، بیشترین میزان آلودگی را دارند ولی آب های زیرزمینی به خاطر عمل صاف سازی طبیعی معمولاً کم ترین میزان آلودگی را دارند ( شکل 2-1 ) .

شکل 2-1 : چرخه ی آب و منابع آلودگی آب

خواص آبهای آشامیدنی :

آلودگی ها بسیار متنوعند و از منابع مختلف و به راههای گوناگون وارد آب می شوند .

علت ایجاد آلودگی هر چه باشد آب را هنگامی آلوده می نامیم که میزان مواد خارجی موجود در آن باندازه ای باشد که استفاده از آن سبب بروز اثرات زیان آور به راههای مختلف گردد .

در تقسیم بندی کلاسیک آلوده کننده های آب ، اغلب ، آلودگیهای فیزیکی ، بیولوژیکی ، شیمیائی، فیزیولوژیکی مورد بحث قرار می گیرند که بحثی مفصل و تخصصی است ولی از آنجائیکه خواص آبهای آشامیدنی سالم می بایست بزبانی ساده و گویا روشن گردد لذا تنها به بحث در مورد برخی از پارامترهای قابل لمس در خواص آبهای آشامیدنی اکتفا می نمائیم .

خواص آب به دو دسته فیزیکی و شیمیائی تقسیم می گردد :

2. خواص فیزیکی آب :

خوش طعم و خوش بو بودن آب دلیل بر خوبی آن نمی باشد . چنانچه آبی ممکن است خوش طعم و خوش بو باشد منتهی قابل نوشیدن نباشد و بالعکس برای نوشیدن خوب باشد منتهی خوش طعم و خوش بو نباشد . به طور کلی چهار حس انسان در مورد خواص فیزیکی آب قضاوت می کنند :

1- حس بینایی ( برای تشخیص رنگ و کدری )

2- حس چشایی ( برای تشخیص مزه )

3- حس بویایی ( برای تشخیص بو )

4- حس لامسه ( برای تشخیص حرارت آب )

 

 

1-2. رنگ :

آب دارای رنگ سبز کم رنگ تا آبی می باشد هر رنگ دیگری به جز این به دلیل وجود مواد آلی و معدنی به صورت محلول یا معلق می باشد . رنگ طبیعی آب بسته به مقدار مواد آلی در آن از سبز به زرد یا قهوه ای تغییر می کند رنگ زرد به علت داشتن مقدار قابل توجهی اسیدهای آلی است و وجود مواد معدنی در آب کم است .

حد قابل قبول رنگ برای آبهای آشامیدنی 5 واحد رنگ و حداکثر میزان آن 50 واحد رنگ می‌باشد.

2-2. کدری :

کدری را نمی توان به صورت کمبود شفافیت یا درخشندگی تعبیر نمود اما نباید با رنگ اشتباه شود . یک آب ممکن است دارای رنگی تیره باشد اما کدر نباشد . کدری به دلیل وجود مواد معلق فوق العاده ریز نامحلول در آب می باشد .

تعداد کمی از آبها به طور مطلق فاقد مواد معلق می باشند ولی این حد ممکن است از مقادیر خیلی کم تا آنقدر که باعث تیرگی کامل آب گردد تفاوت کند .

برای جدا کردن ذرات درشت که به آسانی ته نشین می شوند احتیاج به صاف کردن نیست چون با قرار دادن آب در مخازن و ته نشین شدن این مواد ، می توان آنها را از آب جدا کرد . اما ذرات ریزتر را فقط با صاف کردن می توان جدا نمود که در بعضی مواقع این ذرات به حدی کوچک هستند که فقط با افزودن یک منعقد کننده یا دلمه کننده [1] مانند آلومینیوم سولفات به آب قبل از صاف کردن ، امکان جدا نمودن این ذرات با صافی وجود دارد .

اندازه گیری کدری می تواند در تعیین مقدار ذرات کلوئیدی که ته نشین نشده اند و قابل صاف کردن هم نیستند مفید باشد .

کدورت آب بعلت وجود مواد معلق و کلوئیدی در آب است . درجه کدری آبرا اغلب بدین روش تعیین می کنند که در کف استوانه ای بقطر 25 میلی متر حروف استاندارد شده ای قرار می دهند و سپس در آن ، آب مورد آزمایش را تا ارتفاعی می ریزند که دیگر خط نامبرده خوانا نباشد .

در اینحال درجه کدورت آنرا برحسب ارتفاع مزبور معین می کند . حداکثر کدری مجاز آب آشامیدنی در این روش این است که نوشته تایپ شده در عمق 30 سانتی متر زیر آب خوانده شود در استانداردهای دیگر حد قابل قبول کدورت برای آبهای آشامیدنی 5 واحد و حداکثر میزان آن 25 واحد کدورت تعیین گردیده است .

کدری آبهای صنعتی باید تا حد امکان کم باشد و این مسئله مخصوصاً در مورد آب دیگهای بخار مهم است ، چون کدری که به وسیله ذرات ریز معلق بوجود می آید در آب دیگهای بخار تغلیظ شده و ممکن است به صورت لجن های سنگین یا گل و لای ته نشین گردد این ذرات همچنین می توانند تولید کف نموده و با بخار حمل گردند این شرایط را می توان با زیر آب زدن [2] به حداقل رساند .

در صنایع غذایی نیز باید کدری آب مورد استفاده کم باشد و گر نه محصولات انتهایی تحت تأثیر قرار خواهند گرفت در سیستمهای سرد کننده نیز این جامدات ته نشین شده و مانع از تبادل حرارتی می‌گردند که در نتیجه باعث حرارت زیاد و بسته شدن لوله ها می شوند .

این رسوبات به دلیل جلوگیری از نفوذ مواد ضد زنگ ، می توانند باعث افزایش زنگ زدگی سیستمها گردند . عوامل ایجاد کدری های کلوئیدی را می توان با استفاده از منعقد کننده ها و سپس ته‌نشینی جدا نمود .

واحد استاندارد کدری به صورت جلوگیری از عبور نور به وسیله یک قسمت در میلیون سیلیس نامحلول ( خاک دیاتومه ای[3] و یا خاک فولر[4] ) تعریف می گردد که کدری آب قابل شرب باید کمتر از 5 واحد باشد .

3-2. بو :

آب آشامیدنی باید بی بو باشد در برخی نقاط آبهای مشروب در اثر مجاورت با موادی چون تورب‌ها دارای بوی کمی می شوند که ممکن است خطرناک نبوده ولی باعث طعم نامطبوع آب گردد . آب دریاچه ها دارای بوی لجن می باشد که بایستی قبل از مصرف حذف گردد . آب منابع توزیع کننده نیز می تواند در اثر باقی ماندن آب در آنها دارای بوی مخصوصی شود بالاخره در شبکه های آبی ممکن است در اثر ماندن ، آلگهایی رشد کند که ایجاد بو نماید .

حذف بو را در تصفیه آب ، با اضافه کردن موادی چون سولفات مس برای از بین بردن آلگهایی که مولد بو هستند انجام می دهند . در جریان تصفیه آب ، برخی عملیات مانند اضافه کردن کلر فراوان خود می توانند مولد بو باشد که در چنین مواردی با خارج ساختن کلر قبل از مصرف باعث از بین بردن بوی بد آب می شوند بهر حال بوی آب آشامیدنی باید تا اندازه ای باشد که از طرف مصرف کنندگان مورد اعتراض قرار نگیرد .

منشاء بو و مزه عبارت است از :

1- تحلیل رفتن مواد آلی

2- جلبک های زنده و موجودات ذره بینی

3- آهن و منگنز و محصولات فلزی حاصل از خورندگی

4- آلودگی با فاضلابها بخصوص آنان که حامل مواد فنلی می باشند

5- کلر ضد عفونی کننده و ترکیبات دیگری که جایگزین آن می شود

6- مواد سنتزی آلی که از نظر بیولوژیکی قابل تجزیه نمی باشند .

یک آب سالم باید فاقد بو و مزه باشد . آبی که مزه دارد معمولاً سخت است .

بوهای مختلفی که در آب وجود دارد بنامهای مختلف خوانده می شود از جمله بوی ماهی ، روغنی ، خاکی و غیره .

آبی که دارای مقدار زیادی سدیم بی کربنات باشد معمولاً به نام آب صابونی خوانده می شود .

بی مزگی آب اصطلاحی است که بیشتر در مورد چشیدن آب به کار می رود تا بوی آن ، و در مورد آبهایی که دارای کمبود اکسیژن هستند به کار برده می شود .

4-2. مزه :

از نظر طعم آب آشامیدنی نباید بی مزه باشد وجود املاح مختلف چون آهن ، منگنز ، نمک ، کربنات و انیدرید کربنیک در آبهای مختلف مزه های گوناگونی را به آب می دهند که گاهی مطبوع و زمانی ناخوشایند است .

در بین مزه هائی که از منشاء آلودگی می باشد می توان نمونه هایی را که در اثر تغییرات مواد آلی گیاهی و حیوانی حاصل شده و در آبهای زیرزمینی وجود دارند نام برد . همچنین نفوذ مواد مختلف شیمیائی در زمین و شکه های لوله کشی در هنگام عملیات لوله گذاری و تعمیرات آن ایجاد مزه های مربوطه را می نماید .

گاهی اوقات ضد عفونی آب با کلر نیز می تواند ایجاد ترکیبات کلره و مزه بد آب را بنماید .

بد مزگی آب بسته به عادات مردم متغیر است غالباً بد مزگی آب بعلت وجود نمکها با مقادیر زیر شروع می گردد نمکهای آهن از 5/0 میلی گرم در لیتر ، نمک خوراکی از 300 تا 400 ، سولفات کلسیم ( گچ ) از 500 تا 600 ، سولفات منیزیم از 500 تا 1000 و کلرید منیزیم از 60 تا 100 میلی گرم در لیتر مزه آب را تغییر داده و بدمزه می کنند .

آب با درجه سختی خیلی کم ، حالت بی مزگی ناخوشایندی را می دهد . شوری آب نشانه وجود نمک خوراکی و تلخی آن دلیل زیادی ترکیبات منیزیم می باشد .

آبهای قلیایی مزه آب صابون دارند در حالی که آبهای اسیدی ترش مزه هستند . وجود زیاد نمکهای آهن و آلومینیوم مزه آب را گس می کنند در حالی که مزه گندیدگی آب به علت آلودگیهای آلی آن است که ممکن است همراه با میکروبهای بیماری زا نیز باشد . در مراکز تصفیه و تهیه آب سالم در صورت نامناسب بودن مزه ، با روشهای مختلف بر حسب نوع مزه و منشأ آن باعث خروج مواد و یا گازهای مزاحم می شوند .

5-2. درجه حرارت :

آب گرم به انسان احساس بی مزگی[5] می دهد و این مسئله همانطور که گفته شد به علت کمبود اکسیژن است که در نتیجه گرما حلالیتش در آب کم می شود . درجه حرارت آبهای سطحی با تغییر فصل فرق می کند ، در صورتی که آبهای عمقی معمولاً درجه حرارت مشخصی در تمام فصول دارند .

 

3. خواص شیمیائی آب :

خواص شیمیائی آب با آزمایشهائی که روی آن انجام می گیرد مشخص می گردد . فرمول شیمیائی آب H₂O می باشد و مهمترین خواص شیمیائی آن عبارتند از :

1-3. خاصیت اسیدی و بازی :

قدرت اسیدی و بازی یک معیار کمی محیط آبی برای واکنش با یونهای هیدروکسیل و هیدروژن تعریف می شود . اسیدی و بازی در آب در نتیجه تفکیک آب به یونهای هیدروژن و هیدروکسیل در اثر انحلال اسید و باز در آب و یا هیدرولیز اجسام حل شونده در آب حاصل می شود .

الف – قدرت اسیدی[6] و pH :

Ph آب ، قدرت اسیدی یا قلیایی آب را مشخص می کند . به طور دقیق Ph لگاریتم عکس غلظت یون هیدروژن است.

Ph آب مهم است چون نشانگر این می باشد که آب از چه نوع قشرهایی عبور کرده است . Ph آب خنثی برابر 7 است آب با Ph بالاتر از 7 خاصیت قلیایی و با Ph پایین تر از 7 خاصیت اسیدی دارد Ph بیشتر آبهای طبیعی در حدود 6-8 می باشد اگر چه Ph پایین تر نیز در هنگامی که آب دارای غلظت زیاد کربن دی اکسید باشد امکان پذیر است .

بسیاری از واکنشهای شیمیائی و بیولوژیکی که در آب انجام می گیرد به وسیله Ph قابل کنترل می‌باشد . معمولاً آبهای طبیعی که برای مصرف خوراکی استفاده می شود دارای Ph حدود 7 هستند Ph آب برخی از چشمه های معدنی قلیایی تا 11 و چشمه های اسیدی گرم تا 8/1 می رسد .

از آنجایی که Ph نشانگر غلظت نسبی اسید و قلیای آب است بنابراین در تولید رسوب یا ایجاد خورندگی فوق العاده مهم می باشد . Ph پایین آب باعث خورندگی بیشتر دستگاههایی که در تماس با آن هستند می گردد . Ph بالا باعث ته نشین شدن کلسیم کربنات از محلول و در نتیجه تولید رسوب در روی لوله ها و دستگاههای تبادل حرارتی و مسیرهایی که آب از آن عبور می کند می گردد .

آب دیگهای بخار معمولاً دارای Ph حداقل 5/10 می باشد . این Ph از خورندگی اسیدی جلوگیری کرده و به علاوه به اندازه کافی قلیایی است تا املاح مولد رسوب قبل از ورود به دیگهای بخار ته نشین گردند .

ب – قدرت قلیایی : [7]

خاصیت قلیایی آب طبیعی بعلت وجود سه ترکیب موجود در آن است که عبارتند از :

1- کربناتها :[8] ( CO₃ ^2- )

2- بی کربناتها :³ ( HCO₃^- ) [9]

3- هیدروکسیدها[10] (OH^- ) مثل سود و آهک

اگر چه ترکیبات دیگری مانند فسفاتها و سیلیکاتها و براتها ممکن است تولید خاصیت قلیایی نمایند ولی معمولاً برای سادگی همین سه ترکیب بالا را در نظر می گیرند در ضمن آبهای طبیعی معمولاً هیدروکسید نداشته و وجود چنین عاملی دلیل بر آلودگی آب طبیعی با فاضلابهای حاوی مواد قلیایی می‌باشد .

قلیائیت آبهای طبیعی معمولاً به دلیل وجود کلسیم بی کربنات و منیزیم بی کربنات است ولی غالباً مقداری سدیم بی کربنات نیز همراه آنان می باشد . اساس وجود کلسیم بی کربنات و منیزیم بی کربنات به دلیل خاصیت حلالیت کربن دی اکسید موجود در آبهای سطحی است که مواد معدنی موجود در زمین مانند کلسیت ( CaCO₃ ) [11] و دولومیت

( MgCO ₃ )[12] را حل کرده و تولید کلسیم بی کربنات و منیزیم بی کربنات می نماید .

قدرت قلیایی آب را با عمل تیتراسیون به وسیله سولفوریک اسید استاندارد و استفاده از شناساگر مناسب تعیین می کنند ولی باید توجه داشت که این آزمایش هیچ یون مشخصی را در آب تعیین نمی‌کند و فقط نشانگر قدرت قلیایی آب می باشد . در تیتراسیون ، تبدیل یونهای کربنات تفکیک شده ( CO₃ ^2- ) به کربنیک اسید تفکیک نشده در دو مرحله انجام می گیرد . در مرحله اول یونهای کربنات در محلول ، هر کدام یک هیدروژن گرفته و تبدیل به یونهای بی کربنات ( HCO₃^- ) می شوند .

یونهای هیدروژن مورد نیاز با افزایش اسید در عمل تیتراسیون تأمین می گردد . با افزودن تدریجی اسید ، مقدار یونهای کربنات کم می شوند تا زمانی که تماماً تبدیل به بی کربنات شوند . در این نقطه افزایش مقدار کمی اسید ، کاهش نسبتاً زیاد در Ph ایجاد می کند که نشانگر کامل شدن مرحله اول است .

این نقطه پایانی معمولاً در 2/8 = Ph است و می توان آن را با استفاده از شناساگری مناسب ( مانند فنل فتالئین ) که در این حدود تغییر رنگ دهد ، مشاده نمود . در این مرحله همچنین تمام هیدروکسیدها، در صورت وجود ، با اسید واکنش می کنند و در نتیجه در اثر وجود OH^- در آب مقدار اسید مصرفی در این مرحله خیلی بیشتر خواهد بود .

 

واکنشهای شیمیایی زیر در این مرحله انجام می گیرد :

در واقع با استفاده از اسید استاندارد و شناساگر فنل فتالئین می توان قلیائیت برحسب فنل فتالئین را که نشانگر قدرت قلیایی آب مربوط به هیدروکسیدها و نصف کربناتهاست تعیین نمود . این قلیائیت را به PA[13] نمایش می دهند .

نصف قلیائیت کربناتها + قلیائیت هیدروکسیدها = Ph

از قلیائیت فنل فتالئین در صورتی استفاده می شود که قدرت قلیایی آب زیاد باشد یعنی Ph آب بیشتر از 2/8 باشد .

در مرحله دوم باید بی کربنات حاصل از واکنش قبل ( واکنش کربنات با اسید ) به علاوه بی کربناتی را که از قبل در آب موجود بوده و تا حدودی باعث قلیایی شدن آب با شدت کمتری نسبت به هیدروکسید و کربنات می شود ، اندازه گرفت .

چون Ph آب در این حالت کمتر از 2/8 است بنابراین فنل فتالئین شناساگر خوبی برای اندازه گیری قدرت قلیایی کامل آب نمی باشد در این شرایط از شناساگر دیگری به نام متیل اورانژکه در 5/4 = Ph تغییر رنگ می دهد استفاده می شود .

مطابق مرحله قبل به محلول آب متیل اورانژ افزوده و سپس با اسید قوی تیتر می کنند رنگ متیل اورانژ از زرد روشن در 5/4 >Ph به رنگ صورتی در 5/4 <Ph تغییر می کند در این حالت واکنش زیر انجام می گیرد .

در حقیقت فنل فتالئین قادر نبود که این واکنش را نشان دهد . در این حالت واکنش در دو مرحله با استفاده از فنل فتالئین و متیل اورانژ انجام گرفته است . و چنانچه کل قلیائیت مورد نظر باشد ، جمع اسید مصرفی باید از ابتدای عمل تیتراسیون محسوب گردد . در صورتی که از ابتدا متیل اورانژ اضافه گردد و سپس توسط سولفوریک اسید استاندارد تیتر شود ، آنرا تیتراسیون کامل قلیائیت یا قلیائیت برحسب متیل اورانژ می گویند و آن را با MA [14]نمایش می دهند .

قلیائیت بی کربنات + قلیائیت کربنات + قلیائیت هیدروکسید = MA

یعنی از نظر مقدار MA برابر با مجموع قلیائیت هیدروکسید و کربنات و بی کربنات است .

البته باید توجه نمود که هیدروکسیدها و بی کربناتها نمی توانند با هم در محلول موجود باشند زیرا هیدروکسیدها بر روی بی کربناتها اثر کرده و آنان را تبدیل به کربنات می نمایند .

هنگام محاسبه قلیائیت یکی از سه حالت زیر اتفاق می افتد :

1- اگر قلیائیت فنل فتالئین موجود نباشد ، فرض می شود که تمام قلیائیت ، قلیائیت بی کربنات است.

2- اگر قلیائیت فنل فتالئین موجود باشد فرض می شود دو برابر قلیائیت فنل فتالئین ، در صورتی که مساوی و یا کمتر از قلیائیت متیل اورانژ باشد قلیائیت کربنات است .

3- اگر دو برابر قلیائیت فنل فتالئین بیشتر از قلیائیت متیل اورانژ باشد مقدار اضافی برابر قلیائیت هیدروکسید فرض می شود .

در آبهای سطحی طبیعی قلیائیت فنل فتالئین وجود ندارد و قلیائیت متیل اورانژ نیز کم است . آب چاهها معمولاً دارای قلیائیت متیل اورانژ بیشتری از آبهای سطحی هستند ولی فاقد قلیائیت فنل فتالئین می‌باشند .

آبهای دیگهای بخار به دلایل زیاد باید فاقد قلیائیت زیاد متیل اورانژ باشند یکی از دلایل آن مقدار CO₂ موجود در بخار است . تحت اثر حرارت در دیگهای بخار بی کربنات شکسته شده کربنات و کربن دی اکسید تولید می شود .

کربنات حاصله نیز تجزیه شده و دوباره تولید کربن دی اکسید و هیدروکسید می نماید که این کربن دی اکسید نیز وارد بخار می گردد . کربن دی اکسید موجود در بخار آب باعث زنگ زدگی لوله های بخار می شود و به علاوه وقتی که بخار سرد می شود کربن دی اکسید در مایع حل شده و تولید اسید کربنیک می نماید که این عمل باعث پایین آمدن Ph و در نتیجه زنگ زدگی لوله های آب برگشتی می‌گردد . چون مقدار کربن دی اکسید آزاد شده در بخار مستقیماً به قدرت قلیایی آب دیگ بخار بستگی دارد ، بهتر است که قدرت قلیایی آب برای دیگهای بخار تا حد مورد نیاز نگه داشته شود .

قلیائیت آب دیگهای بخار باید به اندازه کافی زیاد باشد تا از خورندگی اسیدی فلزات دیگهای بخار جلوگیری شود در ضمن نمی توان قلیائیت آب دیگهای بخار را زیاد بالا برد چون علاوه بر عوامل فوق ، به دلایل افزایش مقدار کل مواد جامد حل شده در آب دیگهای بخار باعث حمل مواد توسط بخار شده و علاوه بر آن قلیائیت زیاد باعث شکنندگی قلیایی و در نتیجه ترک در فلز دیگ بخار می گردد .

بنابراین قلیائیت دیگ بخار را باید در حدی کنترل کرد که قلیائیت و به اندازه کافی بالا باشد تا از خورندگی جلوگیری کند به اندازه کافی پایین باشد تا از حمل مواد جامد توسط بخار و شکنندگی قلیایی بدنه دیگ جلوگیری شود . میزان قلیائیت دیگ بخار ، با توجه به فشار دیگ متغیر است در فشارهای بالا میزان قلیائیت مجاز کاهش می یابد .

در سیستمهایی که آب سرد کننده جریان دارد قلیائیت کل در ته نشینی کلسیم کربنات و تولید رسوب اهمیت دارد هر چه قلیائیت زیادتر باشد تمایل برای رسوب کلسیم کربنات زیادتر است در هنگامی که از اسید برای کم کردن قلیائیت استفاده می شود باید مرتباً مقدار قلیائیت آب اندازه گیری شود تا بتوان مقدار اسیدی را که باید به آب سیستمهای سرد کننده اضافه کرد ، محاسبه نمود .

2-3. قابلیت هدایت الکتریکی :

قابلیت هدایت الکتریکی معیاری جهت سنجش توانایی یک محلول برای انتقال جریان الکتریکی است از آنجایی که این توانایی تابعی از حضور یونهای موجود در یک محلول می باشد اندازه گیری قابلیت هدایت الکتریکی نشانگر خوبی در مورد کل مواد حل شده در آب به شمار می آید . واحد قابلیت هدایت الکتریکی میکروزیمنس بر سانتی متر

Us/cm می باشد . ( um/cm میکروموس بر سانتی متر ) .

قابلیت هدایت الکتریکی تابعی از حرارت است که در موقع اندازه گیری آن باید درجه حرارت (معمولاً 25 تا 30 ) قید شود یکی از مزایای اندازه گیری هدایت الکتریکی ، انجام آن در محل نمونه برداری و سهولت کنترل مداون آن می باشد .

3-3. خاصیت خورندگی :

در بین عوامل فراوان خورندگی ، سه صفت ویژه آب خام در خورندگی فلزات دخالت دارد :

1- ph پایین یا اسیدی بودن آب

2- CO₂ آزاد بالا ، یعنی CO₂ زیاد

3- عدم وجود سختی و قلیائیت موقت

آبهایی که دارای خاصیت خورندگی می باشند عبارتند از :

• آبهای سبک مردابی
• آبهای چاههای کم عمق دارای Ph پایین با سختی موقت کم و سختی دائم زیاد
• آبهای آهن دار
• آبهای گچ و آهک دار با محتوای CO₂ بالا
• آبهای حاوی ماسه سبز و زغال سنگ
• آبهای دارای کلر و یا کلر آزاد باقی مانده

برای آزمایش خاصیت خورندگی آب می توان آن را مدتی در تماس با پودر سنگ مرمر یا گچ قرار داد .

4-3. مواد معلق :

مواد معلق آب مقدار ذرات را در آن معین می کند . این مواد شامل مواد آلی و غیر آلی مثل پلانکتون ، خاک و گل و لای می باشند . غلظت مواد معلق در آبهای سطحی بستگی به فصول مختلف و چگونگی جریان آب دارد رودخانه هایی که در حال طغیان می باشند چندین هزار میلی گرم در لیتر مواد معلق دارند . مواد معلق موجود در آب معمولاً براساس معیار وزنی – حجمی اندازه گیری می شوند .

5-3. خاصیت حلالیت آب :

آب یک حلال عمومی می باشد زیرا تمام مواد کم و بیش ( بسته به مقدار ثابت حلالیت آنها[15] ، Ksp) در آب حل می شوند . آب به علت قدرت حلالیت زیاد قادر است مقدار قابل ملاحظه ای از نمکهای معدنی و تقریباً مقداری از تمام موادی را که در تماس با آن قرار می گیرند در خود حل نماید .

به طور کلی ترکیباتی که قادر به یونیزه شدن باشند به علت خاصیت قطبی آب ( دارا بودن قطب مثبت و منفی ) در آب بهتر حل می شوند و بقیه ترکیبات نیز کم و بیش حلالیتی در آب دارند . حلالیت یک ترکیب به خصوص در آب به درجه حرارت ، فشار ، PH و غلظت بستگی دارد و با این عوامل می‌توان حلالیت را کنترل نمود حلالیت آب به علت وجود CO₂ در آن در بسیاری موارد تقویت شده و باعث افزایش انحلال املاحی نظیر نمکهای کلسیم و منیزیم و غیره می گردد .

همچنین وجود مواد آلی مانند اسیدهای آلی می تواند باعث افزایش قدرت حلالیت آب گردد به طول مثال هیومیک اسید[16] ( C₉H₁₀O₄ ) می تواند حلالیت سیلیکاتها را در آب زیاد نماید . تغییرات ناگهانی در پارامترهایی مانند PH ، درجه حرارت و غیره باعث کم شدن حلالیت مواد محلول در آب گردیده و در نتیجه جسم حل شده ته نشین گردیده و رسوب [17]حاصل می شود .

علاوه بر خاصیت حلالیت ، آب دارای قدرت حمل کنندگی نیز بوده و قادر به حمل مواد معلق در خود می باشد بنابراین آب معمولاً دارای مقدار زیادی مواد محلول و مواد معلق می باشد که باعث ناخالصی آن می گردند . بنا به دلایل فوق آب خالص در طبیعت نایاب است .

 

 

[1]- Coagukant

[2]- Blow down

[3]- Diatomaceous earth

[4]- Fuller s earth

[5]- Flatness

[6]- acidity

[7]- Alkalinity

[8]- Carbonates

خاصیت قلیایی کربنات ها به دلیل هیدرولیز آنها در محیط آبی مطابق فرمول زیر است :

[9]- Bicarbonates

خاصیت قلیایی بی کربناتها به دلیل هیدرولیز آنها در محیط آبی مطابق فرمول زیر است :

[10]- Hydroxides

خاصیت قلیایی سود به دلیل هیدرولیز در محیط آبی مطابق فرمول زیر است :

[11]- Calcite

[12]- Dolomite

[13]- PA = PHenolphthaleic Alkalinity

[14]- MA = MethylOrange Alkalinity

[15]- Solubility product

[16]- Humic Acid

[17]- Scale

[1]- Surface Water

[2]- Groundwater

[3]- Infiltration

[4]- Percolation

[5]- Aquifer

[6]- Water Table Aquifer

[7]- Artesian Aquifer