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

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

اکسیژن به مقدار کمی در آب حل می شود. وقتی که یک محلول مایع در فشار 1 اتمسفر و ئرجۀ حرارت 25ºc با هوا اشباع می شود ، مقدار اکسیژن موجود در محلول حدود 32/8 میلی گرم در لیتر است.

اکسیژن فقط به میزان کمی در آب حل می شود.

برای اینکه حیات موجودات در میزان معینی حفظ شود ، باید مقدار اکسیژن محلول در آب زیاد شود . بیشتر ماهیان برای بقای خود حداقل به 6-5 میلی گرم در لیتر اکسیژن نیاز دارنئ. مقدار اکسیژن محلول در آب به دو طریق محدود می شود : 1- از طریق حلالیت فیزیکی ذاتی مقدار اکسیژن محلول در آب ،2- اکثر آب ها نمی توانند به درجۀ اشباع بالا ( فوق اشباع) برسند.

سه عامل در حلالیت ذاتی اکسیژن در آب تأثیر دارد :

1- درجه حرارت:

با افزایش درجۀ حرارت ، مقدار اکسیژن ( یا هر گاز دیگر ) محلول در آب کاهش می یابد. احتمالاً می دانید که چگونه یک نوشیدنی شیرین داغ گاز خود را نسبت به نوع سرد آن سریعاً از دست می دهد ( به علت حل شدن گاز ). اگر آب را روی اجاق گرم کنید، حباب های هوا قبل از جوشیدن در بالای سطح آب ظاهرشده و گازهای حل شده ناپدید می شوند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نحوه تاثیر مواد شیمیایی روی باکتریها:

- تخریب دیواره سلول باکتریها

- انعقاد پروتئین های باکتری ها

- اثر روی گروههای سولفیدریل که باعث اختلال در فعالیت آنزیمها می شود.

- اثر آنتاگونیستی : یعنی شباهت ماده شیمیایی با مواد مورد نیاز باکتری که باعث نابودی باکتری می شود.

ترکیبات فنل:

اسیدفنیک از مواد ضد عفونی کننده قوی است که با تاثیر روی پروتئین های  باکتری باعث مرگ باکتری می شود. به دلیل اینکه فنلی قدرت ضد میکروبی یسیار قوی دارند بنابراین قدرت ضد میکروبی سایر مواد را با آن می سنجند  که بر اساس تعریف عبارت است از:

میزان رقتی از ماده ضد میکروبی که در زمان مشخض باعث ازبین رفتن تعدادمشخصی باکتری می شود

ضریب فنلی

میزان رقتی از فنل که در همان زمان همان تعداد باکتری را از بین ببرد.

یعنی اگر ضریب فنلی برابر با 2 باشد باید دو برابر رقت فنل از ماده مورد نظر بکار برد.از فنل برای ضدعفونی کردن بزاق ، مدفوع و سایر مواد آلوده استفاده می شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

کُلرزنى (Chlorination)

کُلرزنى مهم‌ترين پيشرفتى است که در عمل تصفيهٔ آب به‌دست آمده است. کلرزنى مکمل پالايش است و نه جانشين آن. کلر عوامل ميکروبى بيمارى‌زا را مى‌کشد ولى بر هاگ ميکروب‌ها و بعضى ويروس‌ها (مانند ويروس فلج‌اطفال و ويروس هپاتيت‌هاى ويروسي) تأثيرى ندارد مگر آنکه مقدار آن بسيار باشد. کلر، علاوه بر اثر ميکروب‌کش چند ويژگى‌ مهم ديگر از نظر تصفيهٔ آب دارد؛ از اين قرار: آهن، منيزيوم و هيدروژن سولفيد را اکسيده مى‌کند، بعضى اجزاء مولد بو و طعم بد را از بين مى‌برد، از رشد جلبک‌ها و زيست‌مندهاى مولد لجن لزج جلوگيرى مى‌کند و بالاخره به انعقاد آب هم کمک مى‌کند.
طرز عمل کار - پس از افزودن کلر به آب اسيدهاى هيدروکلريک و هيپوکلرو تشکيل مى‌شود. اسيد هيدروکلريک به‌وسيلهٔ قليائى ‌بودن آب خنثى مى‌شود و اسيد هيپوکلرو يون‌ساز، تبديل به يون‌هاى هيدروژن و هيپوکلريت مى‌شود؛ به شرح فرمول زير:

اثر گندزدائى کلر عمدتاً به‌علت اسيد هيپوکلرو و به مقدار کمتر مربوط به يون‌هاى هيپوکلريت است. اسيد هيپوکلرو کارآمدترين شکل کلر براى گندزدائى آب، و از يون‌هاى هيپوکلريت بسيار (هفتاد تا هشتاد برابر) مؤثرتر است. اگر pH آب در حدود هفت باشد بيشترين اثر گندزدائى کلر آشکار مى‌شود زيرا اسيد هيپوکلرو بيشتر توليد مى‌شود و اگر مقدار pH از ۵/۸ بيشتر باشد اثر گندزدائى کلر نامطمئن است زيرا نزديک به نود درصد اسيد هيپوکلرو به يون‌هاى هيپوکلريت تبديل مى‌شود. خوش‌بختانه بيشتر آب‌ها pH بين ۵/۷ - ۶ دارند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

یکی از مهمترین عوامل تخریب تجهیزات صنعتی، پدیدهٔ خوردگی است که به عنوان یکی از زیانبارترین آفت‌های صنایع مطرح می‌گردد. این زیان‌ها به حدی اهمیت دارد که تحقیق در حوزه‌های مربوط به فناوری‌های کنترل خوردگی، بخش عظیمی از پژوهش‌ها و تحقیقات کشورهای پیشرفته را به خود اختصاص داده است. این مطالعات به تدوین استراتژی‌ها, قوانین، آیین­نامهها و روشهای مؤثری در زمینهٔ پیشگیری و رفع اثرات خوردگی منجر شده که تحت عنوان "مدیریت خوردگی" مورد مطالعه قرار می‌گیرند. در کشور ما نیز به دلیل جایگیری صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، در مناطق مستعد پدیدهٔ خوردگی, بررسی این پدیده و مدیریت آن، از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار می‌باشد:
خوردگی، فرآیندی طبیعی است که فلزات را مورد حمله قرار می‌دهد. از آنجایی‌ که فلزات، مصرف گسترده‌ای در جهان امروزی دارند، خوردگی تبدیل به پدیده‌ای شده که اطراف ما را احاطه کرده است. وسایل خانه، اتومبیل، تجهیزات صنعتی و لوله‌های نفت و گاز مورد حمله خوردگی قرار می‌گیرند و این پدیده ضررهای مالی فراوانی را موجب می‌گردد.
به عنوان مثال, مسالهٔ خوردگی در کشور کانادا در فاصله زمانی ۱۹۷۷ تا ۱۹۹۶، ۱۰ بار باعث نشتی خطوط لوله و ۱۲ بار باعث انفجار گردیده که از جهاتی اهمیت این موضوع را تا حدی آشکار می‌سازد. گزارشات خرابی‌های حاصل از خوردگی نشان می‌دهد که علل وقوع این پدیده عمدتاً بر اثر کوتاهی‌های مصیبت‌‌بار در لوله‌کشی‌ها و ساخت و نصب تجهیزات می‌باشد که منجر به انفجار، آتش‌گرفتن و منتشرشدن مواد سمی در محیط زیست می‌گردد. علاوه بر آن مخارجی نظیر، جایگزین‌کردن تجهیزات خورده شده، تعطیلی و خاموشی واحدها به‌دلیل جایگزینی تجهیزات خورده شده، ایجاد اختلال در فرآیندها به‌دلیل خوردگی تجهیزات و عدم خلوص محصولات فرایندی به دلیل نشت ناشی از خوردگی در اتلاف محصولات مخزن‌هایی که مورد حمله خوردگی قرار می‌گیرند، از مهمترین هزینه‌ها و زیان‌های حاصل از خوردگی می‌باشد.
ضرر سالانهٔ اثرات خوردگی در ایالات متحده و اروپا حدود ۳.۱ درصد تولید ناخالص داخلی برآورد می‌گردد که طبق آمار، خسارات خوردگی که طی ۲۲ سال گذشته در صنایع آمریکا رخ داده، چیزی حدود ۳۸۰ میلیارد دلار می‌باشد. میانگین سالانه این خسارت‌ها حدود ۱۷ میلیارد دلار است که از کل هزینهٔ سوانح طبیعی از قبیل زلزله، سیل و آتش‌سوزی در این کشور بیشتر می‌باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب