مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تعريف خوردگي :
خوردگي را تخريب يا فاسد شدن يك ماده در اثر واكنش با محيطي كه در آن قرار دارد ، تعريف مي كنند. مثلاً تخريب رنگ و لاستيك به وسيله نور خورشيد يا مواد شيميايي ، خورده شدن جداره ي كوره ي فولادي سازي ، و خورده شدن يك فلز جامد به وسيله مذاب يك فلز ديگر تماماً خوردگي ناميده مي شوند. خوردگي مي تواند سريع يا كند صورت گيرد.ريل هاي راه آهن معمولاً به آهستگي زنگ مي زنند ، ولي سرعت زنگ زدن آن قدر نيست كه بر كارايي آنها درطول سال هاي زياد اثري بگذارد. ستون آهني معروف دهلي در هندوستان حدود 2000 سال پيش ساخته شده و هنوز به خوبي روز اول است. ارتفاع آن 32 فوت و قطر آن 2 فوت است. لكن بايستي توجه شود كه اين ستون آهني عموماً در شرايط جوي خشك قرار داشته است .
خوردگي فلزات را مي توان برعكس متالورژي استخراجي درنظر گرفت. در متالورژي استخراجي ، هدف عمدتاً به دست آوردن فلز از سنگ معدن و تصفيه يا آلياژسازي آن براي مصارف مختلف مي باشد. اكثر اكسيژن منجر به تشكيل اكسيد آهن هيدراته مي گردد ، اگرچه اكثر فلزات موقعي كه ‌آهن و فولاد به كار مي رود ، بنابراين مي گوئيم فلزات غيرآهني خورده مي شوند و نمي گوئيم زنگ مي زنند.
محيط هاي خورنده :
عملاً كليه ي محيط ها خورنده هستند ، لكن قدرت خورندگي آنها متفاوت است .مثال هايي در اين مورد عبارتند از : هوا و رطوبت ، آب هاي تازه ، مقطر ، نمكدار ، معدني ، آتمسفرهاي روستائي ، شهري و صنعتي ، بخار و گازهاي ديگر مثل كلر ، آمونياك ، سولفورهيدروژن دي اكسيد گوگرد و گازهاي سوختني ، اسيدهاي معدني مثل اسيد كلريدريك ، سولفوريك ، نيتريك ، اسيدهاي آلي مثل نفتنيك ، استيك ، و فرميك ، قليائي ها ، خاك ها ، حلال ها ، روغن هاي نباتي و نفتي ، انواع و اقسام محصولات غذايي به طور كلي مواد معدني خورنده تر از مواد آلي مي باشند. مثلاً خوردگي در صنايع نفت بيشتر در اثر كلرور سديم ، گوگرد ، اسيد سولفوريك و كلريدريك و آب است تا به خاطر روغن ، نفت و بنزين . كاربرد درجه حرارت ها و فشارهاي بالا در صنايع شيميايي باعث امكان پذير شدن فرآيندهاي جديد يا بهبود فرآيندها قديمي شده است ، به عنوان مثال راندمان بالاتر ، سرعت توليد بيشتر ، يا تقليل قيمت تمام شده . اين مطلب همچنين در مورد توليد انرژي از جمله انرژي       هسته اي ، صنايع فضائي و تعداد بسيار زيادي از روش ها و فرآيندها صادق است. درجه حرارت ها و فشارهاي بالاتر معمولاً باعث ايجاد شرايط خوردگي شديدتري مي گردند. بسياري از فرآيندها و عمليات متداول امروزه بدون استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگي غيرممكن يا غيراقتصادي مي باشند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه :

فرایندهای غشایی با دارا بودن مزایایی مانند كاهش مصرف انرژی ، انتقال جرم و راندمان بالا و سهولت كاربرد، از اهمیت بسزایی برخوردارند. در فرایندهای غشایی ، جداسازی اجزا مختلف از یکدیگر به دلیل مکانیسم غربالی ، انتقال ممانعتی از درون حفرات باریک غشا و سایر تقابل های بین اجزا و مواد غشا (از قبیل جذب سطحی و تقابل هابی الکتریکی) صورت می گیرد . برخی از موارد کاربرد این سیستم ها در صنایع غذایی ، تصفیه آب ، تغلیظ  و شفاف سازی اب میوه ها ، فراورده های شیر ، نوشابه های الکلی و پساب می باشد . در سیستم های جداسازی غشایی در مقایسه با یک تبخیر کننده ، آب بدون آن که تغییر فاز دهد از محلول جدا می شود . در یک سیستم جداسازی غشایی سیالی با دو جز یا بیشتر در تماس با غشا قرار گرفته که غشا اجازه می دهد ، اجزای خاصی از سیال (آب موجود در سیال) راحت تر از دیگر اجزا از آن عبور کنند . ماهیت فیزیکی و شیمیایی غشا (اندازه منافذ و توزیع اندازه منافذ در ان) روی جداسازی مایع تاثیر می گذارد .

غشا :

غشا به عنوان یك فاز كه اجزای خوراك به صورت انتخابی از آن عبور می كنند، تعریف می گردد به عبارت بهتر، غشا به صورت فازی كه اجزای جداشونده خوراك با سرعت های متفاوت از آن عبور می كنند عمل می كند در این روش، معمولاً تغییر فازی صورت نمی گیرد و محصولات نیز در همدیگر قابل امتزاج هستند


در فرایندهای غشایی، جزئی از خوراك كه از غشا عبور می كند به نام تراوش كرده((Permeate  و بخشی كه نتواند از غشا عبور كند، نگه داشته شده (Retentate)  نامیده می شود كه بر اساس هدف جداسازی ، هركدام از آنها می توانند به عنوان محصول در نظر گرفته شوند.  در حالت كلی ، روشهای غشایی در مواقعی كه غلظت مواد كم باشد كارایی بسیار زیادی دارند .

نیروی محركه لازم در فرایندهای غشایی می تواند به صورت اختلاف غلظت ، فشار ، دما و پتانسیل الكتریكی باشد. ساده ترین نوع غشاها بر اساس اختلاف اندازه ذرات عمل می كنند كه از این نظر مشابه فیلترها هستند ولی غشاها از لحاظ اندازه منافذ و توزیع اندازه آنها و نیز نحوه جریان با فیلترها تفاوت دارند كارایی غشاها با دو پارامتر تعیین می گردند كه شامل دبی عبور كرده از غشا و گزینش پذیری غشاها است .

فرایندهای غشایی با داشتن مزایایی چون كاهش مصرف انرژی به دلیل عدم تغییر فاز، حجم كم و عدم نیاز به فضای زیاد، تنوع در شكل و اندازه، افت فشار كم و انتقال جرم زیاد، بالا بودن راندمان جداسازی برای محلول های رقیق ، نیاز كم به مواد افزودنی و حلا لها، ساده بودن طراحی غشاها و سهولت كاربرد آنها در مقیا سهای صنعتی و همچنین به دلیل اینكه دوست دار محیط زیست هستند، از سایر روشهای جداسازی متمایز شده اند . با این حال این روش معایبی از قبیل قطبش غلظتی (تفاوت در قابلیت تراوش پذیری ذرات با اندازه های مختلف سبب می شود که ذراتی که نسبتا کندتر عبور می کنند در مجاورت غشا تجمع یابند و بدین ترتیب توزیع غلظت در جریان خوراک تغییر یابد . این پدیده قطبش غلظتی نام دارد که در صورت تداوم ، یکی از مهم ترین دلایل گرفتن غشاهاست ) و گرفتگی غشاها ، طول عمر كوتاه غشا ، انتخاب پذیری و دبی كم عبوری ازغشاها و هزینه بالای ساخت را دارد .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

کلسیم عنصری است که نسبت به فلزات قلیایی و سایر فلزات قلیایی خاکی از قدرت فعالیت کمتری برخوردار است. مانند بریلیم و آلومینیوم ، و برخلاف فلزات قلیایی ، این عنصر بر حسب سوختگی در پوست نمی گردد. باید توجه داشت که در هوا لایه نازکی از اکسید و نیترید بر روی کلسیم تشکیل می شود که می تواند آن را از اثرات بعدی هوا مصون نگاه دارد، لکن در درجه حرارت بالا این عنصر در هوا سوخته و تشکیل مقدار زیادی نیترید می دهد. کلسیم تجارتی به آسانی با آب و اسیدها واکنش نموده تولید هیدروژنی می نماید که حاوی مقدار قابل ملاحظه ای از گاز آمونیاک وهیدروکربنها ، بعنوان ناخالصی می‌باشد. از حکیم ، می توان بعنوان یک عامل آلیاژ کننده برای فلزات حاوی آلومینیوم به منظور حذف بیسموت از سرب و بعنوان کنترل کننده کربن گرافیتی ، در چدن استفاده کرد. از طرف دیگر می توان از این فلز بعنوان عاملی برای حذف اکسیژن درکارخانجات فولاد و بعنوان عامل احیا کننده در تهیه فلزاتی مانند کروم بعنوان یک ماده جداکننده برای مخلوط گازهای نیتروژن و آرگون استفاده نمود. ضمنا زمانیکه کلسیم ، به آلیاژهای منیزیم افزوده شود (25/0%) ، ساختمان آنها را تصفیه وموجب کاهش تمایل آتش گیریهای آنها می شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

قلیائیت به مقدار یونهایی که در آب وجود دارند و برای خنثی کردن یونهای هیدروژن در واکنش شرکت می کنند، اطلاق می شود. بدین ترتیب قلیائیت معیاری برای توانایی آب جهت خنثی سازی اسیدها به حساب می آید.

اجزای تشکیل دهنده قلیائیت در جدول زیر آمده است. این ترکیبات از تجزیه مواد معدنی موجود در خاک بوجود می آیند. فسفات می تواند از شویندها در خروجی فاضلابها، از کودهای شیمیایی و حشره کشها در زمین کشاورزی نیز بدست آید. سولفید هیدروژن و آمونیاک می تواند محصولات تجزیه میکروبی مواد آلی باشند.

معروفترین اجزای قلیائیت به ترتیب اهمیت عبارتند از

1.بی کربنات

2.کربنات

3.هیدرواکسید

اجزای نامبرده علاوه بر منشا معدنی می توانند از دی اکسید کربن اتمسفر و از تجزیه میکروبی مواد آلی بدست آیند. مقادیر نسبی کونه های قلیائیت بستگی به PH دارند. بنابراین دانستن قلیائیت آب، مکمل دانستن PH آب است. اکتیویته غلظت یون هیدروژن یک محلول را به نام پتانسیل هیدروژن و یا PH نام نهاده اند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اسيدها , بازها , PH و محلولهاي تامپون
تعريف اسيد و باز :

اسيد اگر در حلالي حل شود يون H⁺ توليد مي كند ولي باز يون OH^- توليد مي كند . يون هيدروژن (H⁺) شديدا" فعال است و در محلول به صورت آزاد وجود ندارد بلكه با يونهاي حلال (آب) تركيب مي شود :


 

اسيدها را بر حسب شدت تجزيه و توليد H⁺ به دو دسته تقسيم مي كنند .

اسيد قوي مثل HCL كه الكتروليتهاي قوي هستند و در آب به طور كامل تجزيه مي شوند (در محلولهاي رقيق) .

HCL <-----> H⁺ + CL^- 

اسيد ضعيف مثل اسيد استيك كه الكتروليتهاي ضعيف هستند و در آب كم تجزيه مي شوند .

 CH₃COOH <-----> CH₃COO + H⁺

قدرت يك اسيد به ميزان يونهاي هيدروژن آزاد شده توسط آن اسيد بستگي دارد . بنابراين با اندازه گيري فعاليت يونهاي هيدروژن در يك محلول اسيدي مي توان به قدرت اسيد پي برد .

به طور كلي اسيدها تمايل به افزايش غلظت H⁺ و بازها تمايل به كاهش غلظت H⁺ دارند . اسيدها يا بازهاي ضعيف وقتي در محلولها قرار گيرند داراي دو قسمت تفكيك شده و تفكيك نشده مي باشند كه يك رابطه تعادلي را بوجود مي آورند :

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

حلاليت گازها در آب

حلاليت گازها در آب تابع قانون هنري است . طبق اين قانون مقدار هر گازي كه در حجم معيني از آب يا سيال ديگري حل مي شود , در دماي ثابت مستقيما" متناسب با فشاري است كه آن گاز بر آب اعمال مي كند .

V = α Ć P

V : حجم گاز حل شده در محلول

α : ضريب حلاليت گاز

Ć : غلظت گاز در فاز گازي

P : فشار كل گازهاي در تماس با محلول يا آب

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اهميت اكسيژن محلول در بهسازي و تصفيه آبهاي آلوده :

در فاضلابها , اكسيژن محلول فاكتوري است كه تعيين كننده تغييرات بيولوژيكي توسط ارگانيسم هاي هوازي مي باشد . ارگانيسم هاي هوازي براي اكسيداسيون مواد آلي و معدني از اكسيژن آزاد (محلول) استفاده مي كنند و محصولات نهايي بي ضرري توليد مي كنند . در حاليكه ارگانيسم هاي بي هواي چنين اكسيداسيوني را توسط احيا كردن بعضي از نمكهاي معدني مثل سولفات انجام مي دهند و محصولات نهايي اغلب نامطلوب مي باشند چون هر دو نوع ارگانيسم ها  در همه جا يافت مي شوند . اين نكته حايز اهميت است كه شرايط مساعد براي رشد ارگانيسم هاي هوازي نگهداري شود (شرايط هوازي) در غير اين صورت ارگانيسم هاي بي هوازي رشد خواهند كرد و شرايط نامطلوب ايجاد خواهد شد . لذا اندازه گيري اكسيژن محلول جهت نگهداري شرايط هوازي داراي اهميت زيادي مي باشد (مثلا" در آبهاي طبيعي كه فاضلابها يا مواد آلوده را دريافت مي كنند و نيز در تصفيه هوازي فاضلابها) . همچنين اكسيژن محلول پايه آزمايش BOD است كه اين آزمايش شدت آلودگي فاضلابهاي بهداشتي و صنعتي را تعيين مي كند . سرعت اكسيداسيون بيوشيميايي را مي توان با تعيين اكسيژن محلول باقيمانده در يك سيستم و در فاصله زمانهاي مختلف بدست آورد . در تصفيه آب صنعتي نيز اكسيژن محلول از اهميت خاصي برخوردار است . اكسيژن يك فاكتور پر اهميت در خوردگي آهن و فولاد مي باشد (بخصوص در سيستم هاي توزيع آب و بويلرها) . حذف اكسيژن از آب تغذيه ديگهاي بخار نيروگاه ها به روش هاي مكانيكي و شيميايي يك كار متداول مي باشد . وجود اكسيژن محلول يك خطر عمومي براي ديگهاي بخار مي باشد. براي حذف اكسيژن محلول از آب ديگهاي بخار از سولفيت سديم يا هيدرازين استفاده مي شود .

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