مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سختی آب (Hardner) ، اساسا به معنی ظرفیت آن در ترسیب صابون است.آبی که در طبیعت وجود دارد تقریبا همیشه ناخالص می‌باشد. زیرا که اغلب دارای گچ ، آهک ، نمک طعام ، ترکیبات منیزیم ، آهن ، اکسیژن و ازت ، انیدرید کربنیک ، ترکیبات آلی و غیره است و مقدار این اجسام در آبهای مختلف متفاوت است در آب اجسام دیگری مانند گل و لای و غیره هستند که معلق می‌باشند و مقداری باکتری هم در آبها یافت می‌شود.
تعریف آب سخت
آب سخت ، سخت آبی است که در آن هیدروکربنات کلسیم و منیزیم و گچ موجود باشد.

تغییرات سختی آب
بر 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. معمولا سختی آبها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد می‌شود.

فواید آب سخت
آب سخت برای انسان مضر نیست بلکه مفید است و معمولا شکستگی استخوانهای آنهایی که آب سخت می‌آشامند زودتر بهبودی حاصل می‌کند و بیماری راشیتیست کمتر در این اشخاص دیده می‌شود.

مضرات آب سخت
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

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

افزايش جمعيت جهان و کاهش منابع آب آشاميدني ، نگراني هايي را در باره تامين آب آشاميدني مورد نياز کشورهاي مختلف در سراسر جهان به وجود آورده است و کمبود آب که در نتيجه افزايش آلودگي هاي زيست محيطي شدت پيدا مي کند ، سبب شده است تامين آب بهداشتي مورد نياز مردم به يکي از مشکلات اساسي  جهان امروز تبديل شود امراض ناشي از آلودگي منابع آب ، روزانه سبب کشته شدن هزاران و شايد ده ها هزار نفر از مردم جهان مي شود . اين در حالي است که امکان بازيافت آب دسترسي به يک منبع مناسب براي مصارف گوناگون را فراهم خواهد آورد . امروزه به کمک فناوري هاي نوين الکتريکي و مکانيکي ، به آساني مي توان آب آلوده را درکشاورزي و حتي مصارف خانگي استفاده کرد . استفاده از فيلترهاي نانومتري ، تحول عظيمي را در بازيافت و استفاده مجدد از منابع آب ايجاد کرده است.

فيلترهاي فيزيکي با منافذي درحد نانومتر مي توانند باکتري ها، ويروس ها و حتي واحدهاي کوچک پروتئيني را به صورت کامل و صد درصد غربال کنند؛ همچنين با استفاده از جداکننده هاي الکتريکي که به وسيله صفحات ابرخازن يون ها را جذب مي کنند ، مي توان نمک و مواد سنگين را نيز از آب جدا کرد.
بررسي فعاليت هاي پژوهشي در سطح دنيا نشان مي دهد که تصفيه آب يکي از مهم ترين زمينه هاي کاربرد فناوري نانو در صنعت آب است و با بهره گيري از آن ، هزينه هاي تصفيه آب به ميزان قابل توجهي کاهش خواهد يافت . استفاده از فيلترهاي نانومتري به منظور افزايش بازيابي آب در سيستم هاي موجود و کاربرد نانو حسگرهاي زيستي براي تشخيص سريع و کامل آلودگي آب از مهم ترين موارد کاربرد نانو فناوري در صنعت آب و فاضلاب است .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اسپكتروفتومترها، تجهیزاتی است كه جذب یا عبور طول موج‌های مشخصی از انرژی تابشی (نور) از یك آنالیت را در یك محلول تعیین می‌كنند. به دلیل تفاوت در تعداد و آرایش گروه‌ها، پیوندهای دوگانه اتم‌های كربن در هر مولكول نور را در طول موج‌های خاص با الگوی طیف مشخص، جذب می‌كند. بر اساس قانون بیر – لامبرت ‏‎(Beer – Lambert)‎‏ ، مقدار نوری كه در این طول موج مشخص جذب می‌شود مستقیماً با غلظت آن نمونه شیمیایی متناسب است. اسپكتروفتومترهای مرئی و فرابنفش، رایج‌ترین دستگاه‌های جذب سنجی در مراكز تشخیصی و آزمایشگاهی است.‏

● اسپكتروفتومتر نور مرئی

در آزمایشگاه‌ها، بخش گسترده ای از اندازه گیری‌ها بر اساس واكنش‌های جذب سنجی صورت می‌پذیرد. فعالیت اكثر آنزیم‌ها، تری گلیسیرید، كلسترول، لیپو پروتئین‌ها، قند، كراتینین، اوره و . . . طیف وسیعی از آنالیت‌ها با كاربردهای بالینی و تحقیقاتی، طیف وسیعی از داروها و بخش گسترده‌ای از متابولیت‌ها با اسپكتروفتومتری قابل سنجش است. بررسی ساختمان مولكولی، شناسائی تركیبات، مقایسه ساختمان‌ها، یافتن طول موج ماكزیمم جذب و . . . از دیگر كاربردهای اسپكتروفتومتری در مسائل تحقیقاتی است.‏

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

الكترونهاي لايه ظرفيت اتمها باعث جذب يا نشر تابش الكترومغناطيس در گسترة فوق بنفش و مرئي هستند. اتمهاي آزاد، بر خلاف مولكولها داراي ترازهاي انرژي ارتعاشي و چرخشي نيستند و در آنها فقط جهشهاي الكتروني صورت مي گيرد. به همين دليل وقتي كه انرژي توسط اتمها جذب يا نشر مي شود، خطوط طيفي مجزا مشاهده مي شود، كه اساس روشهاي طيف بيني اتمي است.

طيف بيني اتمي(نشري،جذبي يا فلوئورسانس) از اين نظر كه نمونه در يك سلول قرار داده شده و جذب، نشر يا فلوئورسانس آن در يك طول موج ويژه اندازه گيري و مطابق قانون بير- لامبرت به غلظت ارتباط داده مي شود، با طيف بيني مولكولي شباهت دارد. تفاوت دستگاهي بين طيف بيني هاي جذب اتمي و جذب مولكولي، به اختلاف بين طيف اتمي و طيف مولكولي مربوط است. مولكولها و يونهاي چند اتمي داراي نوارهاي جذبي پهن هستند، در حالي كه اتمها داراي خطوط جذبي باريك(معمولاً با پهناي 0.001 الي 1/ 0 نانومتر) هستند. پيكهاي جذبي يا نشري باريك كه هنگام طيف بيني جذب يا نشر اتمي مشاهده مي شوند، طيف خطي ناميده مي شوند.

منبع تابشي كه براي طيف بيني جذب اتمي از آن استفاده مي شود، بايد قادر به نشر تابشي باشد كه در محدوده خط جذب، شدت كافي داشته باشد. منابع تابش پيوسته اي كه در طيف بيني مولكولي از آنها استفاده مي شود، معمولاً شدت كافي ندارند و براي طيف بيني جذب اتمي مفيد نيستند. بنابراين منبع نور در طيف بيني جذب اتمي لامپهاي كاتدي توخالي هستند.يك لامپ كاتدي توخالي تابشي شديد با طول موج مناسب منتشر مي كند، كه از خصوصيات عنصر موجود در كاتد لامپ مي باشد.

در طيف بيني جذب يا نشر اتمي، بايد قبل از اندازه گيري، نمونه به حالت بخار تبديل شود. يك شعله يا يك كوره الكتريكي، كه نقش سلول در طيف بيني مولكولي را دارد، انرژي لازم براي تبديل تركيب حل شده در محلول را به حالت بخار يا گاز فراهم مي كند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

انواع و روش‌های کروماتوگرافی

یکی از پرکاربردترین روش‌های جداسازی مواد در آزمایشگاه کروماتوگرافی است و در مواقعی که جداسازی به روش‌های دیگر ناممکن است به راحتی می‌توان از این روش استفاده کرد، زیرا اختلافات‌های جزئی موجود در رفتار اجسام باعث تسهیل جداسازی در جریان عبور آن‌ها از یک سیستم کروماتوگرافی می‌شود‌. این روش بسیار ساده و سریع است به طور مثال آزمایشی که ممکن است با استفاده از روش ستون تقطیر چندین روز به طول بینجامد، می‌تواند به کمک کروماتوگرافی در عرض زمانی بسیار کوتاه انجام گیرد، وسایل مورد لزوم آن نیز ارزان قیمت است.

مزیت دیگر روش‌های کروماتوگرافی این است که تنها مقدار بسیار کمی از مخلوط برای تجزیه لازم است به این دلیل روش‌های تجزیه‌ای مربوط به جداسازی مواد کروماتوگرافی می‌توانند در مقیاس میکرو و نیمه میکرو انجام گیرند.
کروماتوگرافی لغتی یونانی به معنی رنگ نگاری است که ترکیبی از دو واژه “کروما” به معنی رنگ و “گروفین” به معنی نوشتن است. در سال 1903 برای اولین بار از این روش جداسازی مواد رنگی استفاده شد که این کار توسط میخائیل‌سوئت انجام گرفت. اما امروزه از این روش برای جداسازی مواد بی رنگ چون گازها استفاده می‌شود. اساس کروماتوگرافی ، جذب سطحی مواد و توزیع آن‌ها در دو فاز است. در این روش جداسازی بر اساس حرکت نسبی دو فاز صورت می‌گیرد بدین ترتیب که یکی از فازها که  فاز ساکن نامیده می‌شود بدون حرکت است و فاز دیگر فاز متحرک نام دارد. با عبور دادن فاز متحرک از داخل فاز ساکن جریانی به وجود می‌آید، در این حالت اجزای مختلف نمونه سرعت‌های حرکت مختلف دارند و جداسازی بر اساس همین اختلاف سرعت‌ها انجام می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

علت توليد باران اسيدي : یکی از آثار و نتایج آلودگی هوا باران اسیدی است. در برخی نواحی صنعتی و بر اثر فعالیت‌های کارخانه‌ها میزان گوگرد دي اكسيد SO₂ و نيتروژن اكسيدها NO_x در هوا افزایش یافته است. این دو ماده در اتمسفر با اکسیژن و بخار آب واکنش شیمیایی ایجاد می کنند و به صورت نيتريك اسيد و سولفوریک اسيد در می‌آیند. این ذرات اسیدی مسافت های طولانی را بوسیله باد طی می‌کنند و به صورت باران اسیدی بر سطح زمین فرو می‌ریزند. چنین بارش‌هایی ممکن است به صورت برف یا باران یا مه نیز در بیاید. معمولا نزولات جوی به علت حل شدن كربن دی‌اکسید هوا در آن و تشکیل کربنیک اسيد بطور ملایم اسیدی هستند و PH باران طبیعی آلوده نشده حدود 6.5 می‌باشد. پس نزولاتی که به مقدار ملاحظه‌ای قدرت اسیدی بیشتری داشته باشند و PH آنها کمتر از 5 باشد، باران اسیدی تلقی می‌شوند…علت توليد باران اسيدي : یکی از آثار و نتایج آلودگی هوا باران اسیدی است. در برخی نواحی صنعتی و بر اثر فعالیت‌های کارخانه‌ها میزان گوگرد دي اكسيد SO₂ و نيتروژن اكسيدها NO_x در هوا افزایش یافته است. این دو ماده در اتمسفر با اکسیژن و بخار آب واکنش شیمیایی ایجاد می کنند و به صورت نيتريك اسيد و سولفوریک اسيد در می‌آیند. این ذرات اسیدی مسافت های طولانی را بوسیله باد طی می‌کنند و به صورت باران اسیدی بر سطح زمین فرو می‌ریزند. چنین بارش‌هایی ممکن است به صورت برف یا باران یا مه نیز در بیاید. معمولا نزولات جوی به علت حل شدن كربن دی‌اکسید هوا در آن و تشکیل کربنیک اسيد بطور ملایم اسیدی هستند و PH باران طبیعی آلوده نشده حدود 6.5 می‌باشد. پس نزولاتی که به مقدار ملاحظه‌ای قدرت اسیدی بیشتری داشته باشند و PH آنها کمتر از 5 باشد، باران اسیدی تلقی می‌شوند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

طیف نور سنجی فوق بنفش- مرئی

طیف نور سنجی فوق بنفش- مرئی یک روش تجزیه دستگاهی است که در آن مقدار تابش الکترو مغناطیس که توسط نمونه جذب می شود، اندازه گیری می شود. جذب تابش فوق بنفش- مرئی سبب انتقالهای الکترونی و تغییر در حرکتهای ارتعاشی و چرخشی مولکول می شود.

تابشی که در طیف نورسنجی استفاده می شود، باید تکفام باشد. تابش تکفام، تابشی است که دارای یک طول موج ویژه است. در طیف نورسنجها، تکفام سازی با وسیله ای بنام تکفام کننده انجام می شود.

با اینکه از صافیها هم برای محدود کردن عرض شکاف تابش ورودی استفاده می شود، اما در دستگاههایی که تابش جذب شده اندازه گیری می شود، کمتر کاربرد دارند.

تابش حاصل از منبع تابش الکترومغناطیس، با عبور از تکفام ساز، تکفام شده و به محلول نمونه که در ظرف مخصوص یا سللول قرار دارد، برخورد می کند. دیواره های سلول نسبت به تابش شفاف است، ضخامت آن با b نشان داده می شود،  برای هر سلول ثابت است و واحد آن سانتی متر است.

وقتی که نور تکفام با شدت I₀ از سلولی به ضخامت b و از محلولی به غلضت مولی c عبور کند، قسمتی از آن جذب (I_a)، بخشی دیگر منعکس (I_r) و قسمت دیگری در امتداد شعاع تابش عبور (I_t) می کند. بنابراین رابطۀ زیر برقرار است :

I₀ = I_a + I_r + I_t

لازم به ذکر است که در طیف نورسنجی فوق بنفش- مرئی با گونه هایی که دارای جذب در محدودۀ nm 1000-160 هستند روبرو هستیم.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آهک

از نظر علمی ، آهک همان اکسید کلسیم است که از حرارت دادن شدید سنگ آهک (کربنات کلسیم طبیعی) بدست می آید.

● نگاه اجمالی

آهک و گچ ، از جمله موادی هستند که کارآیی آنها از دوران باستان ، توسط بشر شناخته شده است و از آنها در ساختن انواع بناها ، استفاده می شد. موادی مانند آهک ، ساروج و سیمان برای اتصال محکمتر قطعات سنگ و یا چوب بکار گرفته می شد.

● مفاهیم آهک مرده و آب آهک

هرگاه بر روی اکسید کلسیم (آهک زنده) ، آب ریخته شود، بر اثر واکنش با آب ، گرما ایجاد می کند که موجب بخار شدن قسمتی از آب می شود. در این عمل ، آهک بر اثر جذب آب ، متورم شده ، سپس به صورت گرد سفیدی در می آید که اصطلاحا «آهک مرده» نامیده می شود، (زیرا در تماس با آب ، دیگر واکنشی از خود نشان نمی دهد) و این عمل را شکفته شدن آهک نیز می گویند.

هر گاه مقداری آب به آهک مرده اضافه شود، به شیر آهک تبدیل می شود که اگر آن را صاف کنیم، محلول زلالی که در حقیقت محلول سیرشده هیدروکسید کلسیم در آب است، حاصل می شود که به آب آهک موسوم است. آب آهک کاربردهای بسیاری در صنایع شیمیایی دارد. مثلا در تهیه هیدروکسید سدیم ، آمونیاک ، هیدروکسید فلزات ، پرکلرین و به ویژه در استخراج منیزیم از آب دریا بکار می رود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب