مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اسپکتروفتومتری

اسپکتروفتومتر یا طیف سنج، دستگاهی است که شدت نور را به صورت تابعی از طول موج اندازه گیری می کند. این کار با انکسار پرتو نور به طیف طول موج ها و آشکارسازی شدت ها با دستگاه باردار و نمایش نتایج به صورت گراف انجام می شود. در حقیقت این روش با استفاده از میزان جذب نور، تعیین غلظت می کند. این روش قابلیت اندازه گیری نمونه های فوق العاده کوچک را داشته لذا از آن برای تجزیه و تحلیل عناصر مولکول های RNA، DNA استفاده می شود.

اجزا اسپکتروفتومتر
چهار بخش اصلی در اسپکتروفتومتر وجود دارد: منبع نور، نمونه، آشکارساز و مفسر.

مفسر
اسپکتروفتومتر ها می توانند خروجی خود را به صورت های مختلف نمایش دهند، اما متداول تر است که آن را به کامپیوتر وصل کرده و برای آنالیز داده ها از نرم افزار استفاده کنند و آن را به صورت قابل کاربردی مانند نموداری از مقدار عبور یا مقدار جذب برحسب طول موج نمایش می دهند.

آشکار ساز
در انتهای مسیر نور، آشکارساز وجود دارد که وظیفه آن اندازه گیری شدت نور تابیده شده از آینه ها و انتقال اطلاعات به کنتوری است که آنها را ثبت و مقدار را بر روی LCD به اپراتور نمایش دهد . نوری که از درون سلول نمونه می‌گذرد، به آشکار کننده می‌رسد که آن ، شدت نور عبوری را ثبت می‌کند. آشکار کننده عموما یک لوله تکثیر کننده فوتونی است، ولی در دستگاههای جدید از فتودیودها نیز استفاده می‌شود. در یک دستگاه دو پرتویی ، نور ساطع شده از منبع نوری به دو پرتو تقسیم می‌شود: پرتو نمونه و پرتو شاهد. وقتی نمونه ای در مقابل پرتو شاهد نباشد، نور آشکار شده معادل شدت نور ورودی به نمونه است.

امروزه دو نوع آشکارساز در اسپکتروفتومتر UV / VIS متداول است : فتوتیوب و فتومالتی پلایر تیوب.


فتوتیوب یا فتوسل با تولید یک جریان الکتریکی عمل می کند. وقتی یک فوتون به کاتد سلول ضربه بزند، الکترون به سمت آند رانده شده و بدین ترتیب جریان الکترونی به وجود می آید که مقدار آن به میزان انرژی فوتون بستگی دارد. تیوب فتومالتی پلایر که بسیار حساس تر است به قانون اثر فتوالکتریک پلانک استناد دارد. فوتون ها به سطح حساس تیوب ضربه زده و الکترون های اولیه را به حرکت در می آورند، با برخورد این الکترون ها با سطح بعدی الکترون های ثانویه نیز رها می شوند. این روال به همین ترتیب ادامه پیدا می کند تا به آند برسند و جریان الکتریکی راه بیفتد. جریان تولید شده چندین بار تقویت می شود تا بتواند انرژی بسیار پایین یک فوتون را آشکار سازی و ثبت کند.

سلول نمونه
سلول نمونه باید از ماده ای ساخته شده باشد که نسبت به تابش الکترومغناطیس مورد استفاده در آزمایش ، شفاف باشد. برای طیفهایی که در محدوده مرئی از طیف الکترومغناطیس گرفته می‌شوند، سلولهای مورد استفاده ، از جنس شیشه یا پلاستیک هستند. اما برای طیف گیری در ناحیه ماورای بنفش نمی‌توان از شیشه یا پلاستیک استفاده کرد، زیرا آنها نور ماورای بنفش را جذب می‌کنند. در عوض ، سلولهایی از جنس کوارتز باید استفاده گردند، چرا که کوارتز ، تابش این ناحیه از طیف را جذب نمی‌کند.

منبع نور

منبع نوری ، عموما یک لامپ دیوتریم است که در ناحیه ماورای بنفش از طیف الکترومغناطیسی تابش می‌کند. منبع نوری دوم یعنی لامپ تنگستن ، برای طولهای موجهای ناحیه مرئی از طیف الکترومغناطیسی بکار می‌رود.
منبع نور می تواند نور مرئی، مادون قرمز یا ماورا بنفش باشد. پس از منبع نور یک تک فام ساز (مونوکروماتور) وجود دارد تا نور تولید شده را فیلتر و توسط یک منشور یا توری پراش طول موج های خاصی را انتخاب کند. پس از گذشتن نور تولید شده از داخل نمونه و جذب بخشی از آن، پس از گذشتن از مجموعه ای از لنز ها، شکاف ها، آینه ها و فیلتر ها به سنسور ها رسیده و پس از تفسیر شدن به صورت نموداری در خروجی قرار می گیرد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

برخی اصطلاحات خوردگی
 

جذب کننده
Absorber
تمییز کردن سطح فلزات با اسید
Acid picking
فعال کردن
Activation
حالتی که فلز در آن تمایل به خوردگی دارد .
Active
فلزی که آماده خورده شدن می باشد .
Active metal
فلزاتی که انتقال از حالت فعال به غیر فعال از خود نشان می دهند .
Active-Passive metals
محدوده پتانسیل فعال فلز
Active potential
اکسیژن دار
Aerated
هوادهی
Aeration
خوردگی در صنایع فضایی
Aero space corrosion
تلاطم ، به هم زدن
Agitation
قلیایی
Alkali

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

روش‌هاي مختلفي براي توليد ازن وجود دارد، با اين وجود روش تخليه الكتريكي كرونا داراي بيشترين استفاده در مقياس صنعتي و تجاري مي‌باشد. در اين روش اكسيژن يا گاز حاوي اكسيژن (هوا) از فضاي مابين دو الكترود كه توسط مواد دي‌الكتريك مانند شيشه جدا شده، عبور داده مي‌شود. الكترودها اغلب به شكل استوانه‌‌هاي فلزي هم‌مركز يا صفحه‌اي مي‌باشند كه به يك منبع با ولتاژ بالا متصل هستند. وقتي ولتاژ به الكترودها اعمال مي‌شود، تخليه كرونا مابين دو الكترود ايجاد شده و اكسيژن در فضاي تخليه به ازن تبديل مي‌شود. تخليه الكتريكي در گاز در حضور لايه‌اي از دي‌الكتريك (شيشه) صورت مي‌گيرد كه با اين نوع تخليه، تخليه سطح دي‌الكتريك مي‌گويند. تخليه كرونا يك پديدة فيزيكي بوده كه وقتي ولتاژ از يك حد بحراني تجاوز كند جريان كمي در فضاي حاوي گاز برقرار شده و اكسيژن مولكولي (O₂) به اتم‌هاي اكسيژن (O) تفكيك مي‌گردند، سپس اتم‌هاي اكسيژن با باقيماندة مولكول‌هاي اكسيژن تركيب شده و ازن (O₃) توليد مي‌شود. تخليه كرونا باعث توليد گرما مي‌شود و گرما باعث تخريب ازن به اتم‌ها و مولكول‌‌هاي اكسيژن خواهد شد. براي جلوگيري از اين كار از تجهيزاتي براي سرمايش الكترودها در مولدهاي گاز ازن استفاده مي‌گردد.
ولتاژ مورد نياز براي توليد ازن از طريق تخليه كرونا متناسب با فشار منبع گاز در دستگاه و پهناي فاصله تخليه مي‌باشد. به طور تئوري، بالاترين بازدهي (ازن توليدي واحد بر سطح دي‌الكتريك) از ولتاژ بالا، فركانس بالا، ثابت بزرگ دي‌الكتريك و نازكي دي‌الكتريك نتيجه مي‌شود. البته محدوديت‌هاي عملي براي اين پارامترها وجود دارد. همان طور كه ولتاژ افزايش مي‌يابد، مواد الكترودها و دي‌الكتريك آسيب‌پذيرتر مي‌شوند. راهبري در فركانس‌هاي بالاتر، غلظت‌هاي بالاتري از ازن و گرماي بيشتري توليد مي‌كند و نياز به افزودن سيستم خنك‌كن جهت جلوگيري از تجزيه ازن مي‌باشد. طراحي هر دستگاه تجارتي به موازنه بازدهي با قابليت اطمينان عملياتي و راهبري و كاهش نگهداري و حفاظت نياز دارد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه :

اسیدیته یک نمونه عبارت است از ظرفیت کمی آن نمونه در خنثی نمودن یک باز قوی،مقدار اندازه گیری شده مستقیماً به PHنقطه پایانی تیتراسیون مربوط می شود.اسیدیته به عنوان یک خاصیت کلی آب عنوان میگردد و گرنه تعیین و تفسیر دقیق آن منوط به روشن بودن ترکیب کامل شیمیایی آب است.عوامل متعددی در اسیدیته آب موثرند از آن جمله می توان اسیدهای معدنی قوی،اسیدهای ضعیف نظیر اسید کربنیک و استیک و نمکهای هیدرولیز شونده مانند سولفات فرو و سولفات آلومنیم را ذکر کرد. کربن دی اکسید معمولاً اصلی ترین عامل اسیدی در آبهای سطحی غیر آلوده است

اسیدیته آب با توجه به نقش موثرش در فرآیند های شیمیایی و بیوشیمیایی و در ضمن امر خوردگی فلزات از اهمیت زیادی بر خوردار است.

تیترانت : NAOH    ،    تیتر شونده : HCL

شناساگر :  فنل فتالئین ، متیل اورانژ

هدف آزمایش :

مقایسه میزان اسیدیته شناساگر فنل فتالئین  و متیل اورانژ

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه :

COD در اصل اکسیژن مورد نیاز شیمیایی ( Chemical Oxygen Demand ) است و در این آزمایش مواد شیمیایی برای تعیین مقدار مواد آلی استفاده می شود که با توجه به میزان مصرف مواد شیمیایی میزان مواد آلی نیز تعیین مقدار می شود. بطور کلی مواد اکسید کننده متفاوتی در اندازگیری COD مورد آزمایش قرار گرفته اند که بهترین آن در حال حاضر دی کرومات پتاسیم (K₂Cr₂O₆)   می باشد، یون کرومات یک ماده اکسید کننده قوی است که می تواند مواد آلی موجود در فاضلاب را اکسید نماید ، برای آزمایش COD باید شرایط  زیر مهیا باشد:

الف-این واکنش باید در محیط اسیدی انجام شود.( PH باید زیر 2 باشد )

ب- باید به واکنش حرارت داده شود تا اکسیداسیون سریع تر انجام شود.

ج-اضافه کردن سولفات نقره به عنوان کاتالیزور ، که سولفات نقره را به اسید سولفوریک غلیظ اضافه کرده و یک اسید بنام اسید مخصوص COD می سازند.

نتیجه می گیریم که آزمایش COD  باید در محیط اسیدی و گرم انجام شود. 

مهمترین عامل مزاحم در انجام آزمایش COD وجود یون های کلرور (^- Cl  ) است بخوصوص در فاضلاب خانگی و شهری ، چون کلرور یک عامل احیا کننده قوی است و ممکن است مقداری از دی کرومات پتاسیم اضافه شده به نمونه صرف اکسیداسیون کلرور شود و در آزمایش ایجاد خطا نماید. بنابر این برای رفع مزاحمت مربوط به کلرور از سولفات جیوه استفاده می شود و کلرور را به شکل HgCl₂ رسوب می دهد.

برای تعیین مقدار دی کرومات پتاسیم باقیمانده در آزمایش COD از ماده ای استفاده می شود که دارای آهن دو ظرفیتی است و قدرت احیا کنندگی بالایی دارد و توسط آن دی کرومات پتاسیم باقیمانده را تیتراسیون می کنند این ماده فروس آمونیوم سولفات FASنام دارد.

برای جلوگیری از خروج مواد فرار موجود در فاضلاب و یا مواد فراری که در طی عمل اکسیداسیون ایجاد می شوند. از محیط عمل خارج نگردند عمل اکسیداسیون با استفاده از دستگاه تقطیر برگشتی انجام می گیرد.کلیه مواد غیر آلی اکسید شونده موجود در نمونه تداخل ایجاد کرده و مقدار COD را بیشتر از مقدار واقعی آن نشان می دهد. یونهای نیتریت ( که برای حذف آن از اسید سولفومیک استفاده می شود )، کلر ( که برای حذف آن از سولفات جیوه استفاده می شود.) ، آهن دو ظرفیتی ( که برای حذف آن از فنانترولین استفاده می شود.)

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه

قلیائیت یعنی توانایی آب برای خنثی کردم موادی با PH کمتر از 7 (مواد اسیدی) آب آلوده قلیائیت دارد.

قلیائیت برابر است با مقدار یون های موجود در آب که بر اثر واکنش با یون H مثبت آن را خنثی می کند به عبارتی میزان توانایی آب برای خنثی کردن اسیدها را گویند.

قلیاییت آب بیشتر به دلیل وجود نمک های اسید های ضعیف و باز های قوی می باشد چنین موادی همانند بافر عمل کرده و در مقابل کاهش PH که در اثر افزایش اسید حاصل می شود مقاومت می نماید ، در نتیجه قلیاییت نشانگر ظرفیت بازی آب بوده و در این مورد تا حد زیادی در عمل تصفیه فاضلاب به کار می رود.

انواع قلیاییت:

1- قلیاییت نوع اول یا فنل فتالیین یا موقت:

معرف مورد استفاده در این مرحله فنل فتالیین است این معرف در PH بالاتر از 3/8 عمل کرده و رنگ آب را به صورت ارغوانی در می اورد. جهت تعیین این قلیاییت پس از اضافه کردن معرف مورد نظر از اسید سولفوریک 02/0 نرمال جهت تیتراسیون استفاده می شود.تغییر رنگ از ارغوانی به بی رنگ

2- قلیاییت نوع دوم متیل اورانژ یا دائم :

معرف مورد استفاده در این مرحله متیل اورانژ می باشد که منجر به تغییر رنگ آب به زرد می شود.این تغییر رنگ نشان از محدوده ی PH بیشتر از 5/4 تا  3/8 می باشد.در اثر اضافه کردن اسید سولفوریک جهت تیتراسیون  محلول از زرد به نارنجی تند تبدیل می شود.

یون هایی که قلیائیت آب را زیاد می کنند OH ^-  ، بی کربنات و کربنات .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه

سختی عبارت است از حضور کاتیون ها ی فلزی چند ظرفیتی مخصوصا فلزات قلیایی خاکی از آنجایی که عامل تشکیل سختی عمدتا کلسیم و منیزیم می باشند لذا سختی به حضور کاتیونهای کلسیم ومنیزیم در آب اطلاق می شود.

مقدار سختی آب را بر اساس میلی گرم بر لیتر یا گرم بر متر مکعب کربنات کلسیم گزارش می شود.

آب سخت آبی است که حاوی نمک‌های معدنی از قبیل ترکیبات کربنات‌های هیدروژنی ٬ کلسیم ٬ منیزیم و ... است.

فواید آب سخت

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

مضرات آب سخت

علیرغم فواید آب سخت برای بدن سختی بیش از حد آب نیز مضراتی دارد که مهمترین آن تشدید پدیده تولید سنگ کلیه به دلیل رسوب بونهای معلق در کلیه میشود. 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 رفع سختی آب در تجارت تعداد زیادی مواد شیمیایی برای رفع سختی آب به فروش می‌رسد که دارای کربنات سدیم هستند. این مواد را قبل از ورود آب در دیگها سختی آنرا می‌گیرند و یا در دیگ بر اثر افزودن این مواد آهک و گچ را رسوب می‌دهند و دیگر این رسوب محکم به جدار دیگ نمی‌چسبد بطوری که می‌توان آنرا به آسانی پاک نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

BOD چیست ؟

BOD نرخ مصرف اکسیژن در داخل آب توسط ارگانیزمهاست است . اگر BOD کم باشد آب پاک و فاقد ارگانیسم است یا آنکه ارگانیزمهای داخل آب مرده و نیازی به مصرف اکسیژن ندارند . BOD مقدار اکسیژن لازم برای ثبات بیولوژیکی در آب است . اندازه تاًسیسات تصفیه بیولوژیکی خصوصاً میزان هوادهی فاضلاب در حوضچه های هوا دهی را می توان با اندازه BOD محاسبه نمود .

اگر BOD آبی ppm ۱ باشد تقریباً آب خالص است . آب با BOD تا ppm ۵ نسبتاً خالص فرض می شود و وقتی که BOD به بیشتر از ppm ۵ برسد خلوص آب مورد تردید قرار می گیرد . اما اگر مقدار BOD از ppm ۲۰ تجاوز کند سلامت عمومی مورد خطر واقع می شود .

آزمایشات BOD تخمین واقع بینانه ای از کیفیت اکسیژنی که وارد به آب شده است را فراهم می سازد . BOD چگونه تعیین می شود ؟

دو بطری از یک آب نهر پر می شوند . میزان DO یکی اندازه گیری می شود ، سپس درب بطری دیگر را بسته و داخل همان جریان آب به مدت ۵ روز قرار می گیرد ( برای حفظ شرایط محیطی مثل درجه حرارت ، زمان و نور ) بعد از ۵ روز DO ظرف دوم اندازه گیری شده و اختلاف DO ظرف اول و دوم مشخص کننده BOD۵ است .

درجه حرارت ، نور و زمان عوامل موثر در BOD هستند . لازم به ذکر است آزمایش حتماً بایستی در درجه حرارت ۲۰درجه سانتی گراد و در محیط به مدت ۵ روز باشد .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب