گزارش کار اصول تصفیه آب و پساب های صنعتی( تعیین قلیاییت آب)

 

تعیین قلیاییت آب

---

 

 

عنوان آزمایش :

تعیین قلیاییت آب

 

تئوری:

قلیائیت آب:

 بیانگر ظرفیت آب برای خنثی کردن اسید افزوده شده تا رسیدن به PH=4.5 است. هر چه قلیائیت آب بیشتر باشد ظرفیت بافری آن بیشتر می شود. قلیاییت آب معرف مقاومت آب در برابر تغییرات PH  است. آبی که حاوی   ppm1  گاز co2 و ppm100 قلیائیت باشد دارای همان PH آبی است که حاوی PPM10 گاز co2 و PPM100  قلیائیت است. اما اگر به آب اولی ppm4  از گاز co2 اضافه کنیم PH آن کاملاً تغییر می کند ولی اگر به آب دومی همان مقدار گاز co2 اضافه کنیم، تغییر PH قابل توجه نیست و این معرف نقش قلیائیت در تولید محیط بافری در آب است.

 

قلیائیت آب طبیعی معمولاً برابر مجموع غلظت یون های بی کربنات، کربنات وهیدروکسیل است. غلظت آنیون های دیگر چون فسفات یا سیلیکات در مقایسه باغلظت سه یون مذکور قابل صرفنظر کردن است. در تصفیه آب داشتن مجموع غلظت آنیون های تشکیل دهنده قلیائیت و غلظت هر یک از آنیون ها مهم است لذا با اندازهگیری دو نوع قلیائیت، غلظت هر یک از سه آنیون تشکیل دهنده قلیائیت مشخص می شود.

 

روش اندازهگیری قلیائیت:

الف :  قلیائیت ساده یا قلیائیت نسبت به فنل فتالئینP

ب  : قلیائیت کل یا قلیائیت نسبت به متیل اورانژM

 

 روشهایی چون آهک زنی، تعویض یونی یا فیلتراسیون جزء تصفیه خارجی هستند. قبل از ورود آب به داخل واحد صنعتی ، ناخالصی ها را از آب حذف می کنند.

 

تصفیه داخلی:

افزودن مواد شیمیایی مناسب به آب در خود واحد صنعتی)، استفاده از مواد شیمیایی برای تنظیم PH و یا مواد ضد خورندگی در داخل واحد، جزء تصفیه داخلی می باشد.

 

 

کاربرد تکنولوژی غشاها در تصفیه آب :

 اسمز معکوس فرآیندی فیزیکی است که می توان از محلولی (حلال+ ناخالصی) به کمک یک غشاء نیمه تراوا، حلال خالص تهیه کرد.

توسط این روش می توان 99% مواد معدنی حل شده و 97% مواد آلی و کلوییدی آب را حذف کرد. اگر یک غشاء نیمه تراوا بین دو محلول با غلظت های متفاوت قرار گیرد، مقداری از حلال از یک طرف غشاء به طرف دیگر منتقل می شود. جهت حرکت حلال بگونه ای است که محلول غلیظ تر را رقیق نماید. که این پدیده را اسمزمی گویند.

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.

PH آب معرف قدرت اسیدی آب بوده ولی قلیائیت آب ومعرف مقاومت آب در برابر تغییر PH است. ابی که حاوی ppm 1گاز دی اکسید کربن 10ppm قلیائیت باشد دارای همان PH آب است که حاوی 10ppm گاز دی اکسید کربن و  100ppm قلیائیت است اما اگر به آب اولی 4ppm از گاز دی اکسید کربن اضافه کنیمPH آن کاملا تغییر خواهد نمود ولی اگر به آب دومی همان مقدار از گاز دی اکسید کربن اضافه کنیم، تغییر PH قابل توجه نیست و این موضوع معرف نقش قلیائیت در تولید محیط بازی در آب است.

 

قلیائیت آب طبیعی برابر با مجموع غلظت یون بی کربنات و هیدرواکسید است.غلظت آنیونهای دیگر مانند فسفات یا سیلیکات در مقایسه با غلظت این سه یون قابل صرفه نظر کردن هستند. در تصفیه آب نه فقط دانستن مجموع غلظت آنیونهای تشکیل دهنده قلیائیت مهم است بلکه دانستن غلظت هر یک از آنیونها مهم است. از این رو با اندازه گیری دو نوع قلیائیت، غلظت هر یک از سه آنیون تشکیل دهنده قلیائیت مشخص می شود. لازم به ذکر است سه آنیون تشکیل دهنده قلیائیت آب نمی تواند همزمان وجود داشته باشند زیرا غلظت OH در PH های بالاتر از 5/10 و غلطت HCO3- درPH های کمتر از 10 و غلظت CO3-2 در PH های بزرگتر از 10 قابل توجه می

شوند.

 

انواع قلیائیت:

1.قلیائیت ساده (قلیائیت نسبت به فنل فتالئین)

2.قلیائیت کل (قلیائیت نسبت به متیل اورانژ)

 

محدودیتهای قلیائیت:

اثرات منفی قلیائیت در مقادیر زیاد طعم تلخی به آب می دهد. در عین حال نگرانی اساسی در مورد آب قلیائی واکنشهایی است که می توانند بین قلیائیت و بعضی ازکاتیونها در آب رخ دهد. رسوب حاصل می تواند باعث مسدود شدن لوله ها و دیگرملزومات شبکه آبرسانی شود. لازم به ذکر است هر چه قلیائیت ساده کمتر و قلیائیت کل بیشتر باشد، PH آب کمتر است و هر چه قلیائیت ساده بیشتر شود PH آب بیشتر است و این نکته قابل انتظار است چرا که قلیائیت ساده معرف غلظت یونهای هیدرواکسید و کربنات است که در PH های خیلی قلیایی دارای غلظت قابل توجه

 است.

 

قلیائیت زدایی Dealkalization:

معمولا شرایط بهره برداری در مورد دیگهای بخار و یا آبهای فرایندی، حکم می کند که مقادیر سختی و قلیائیت کاهش داده شوند ولی حذف دیگر املاح لازم نیست. سختی گیری زئولیتی، قلیائیت را کاهش نمی دهد و در عمل نیز نمک زایی هزینه زیادی دارد. در چنین شرایطی فرایند قلیائیت زایی بکار برده می شود.قلیائیت زایی از نوع زئولیت سدیم/ زئولیت هیدروژن (جریان تقسیم شده) و با قلیائیت زایی کلرید-آنیونی و قلیائیت زایی با کاتیون گر ضعیف، روشهای معمول برای این کار هستند.

 

قلیائیت زدایی زئولیت سدیم/ زئولیت هیدروژن:

در قلیائیت زدایی از این نوع، جریان دو قسمت می شود. یک قسمت از آب خام، ازداخل یک سختی گیر زئولیت سدیمی و قسمت دیگر جریان نیز از یک رزینی کاتیونی قوی که سیکل هیدروژن دارد عبور داده می شود. خروجی سختی گیر زئولیت سدیم با خروجی تبادل کننده زئولیت هیدروژن مخلوط می گردد. خروجی از زئولیت هیدروژن حاوی اسیدکربنیک است که از واکنش قلیائیت آب خام حاصل می شود و علاوه براین مشابه اسیدهای آلی معدنی است.

 

در زمانی که دو نوع خروجی با هم مخلوط می شوند، اسیدهای آزاد که از خروجی زئولیت هیدروژن به دست آمده اند، بی کربنات سدیم درخروجی سختی گیر تغییر شکل می دهند.اسید کربنیک ناپایدار است و تبدیل به گاز کربنیک آب می شود. آب مخلوط به گاز زدا فرستاده می شود که در این دستگاه، گاز گربنیک به وسیله دمیده شدن معکوس هوا در آب، از آن جدا شده و خارج می گردد.(شکل زیر)  میزان قلیائیت در آب مخلوط با تغییر در درصد مخلوط نسبت به هر کدام از خروجیها، قابل کنترل است.

 درصد بیشتر زئولیت سدیم، قلیائیت آب مخلوط را کاهش خواهد داد. در این فرایند علاوه بر کاهش قلیائیت، از مقدار کل نمکهای محلول نیز کاسته می شود. این مطلب در مورد آبهایی که قلیائیت نسبتا زیادی دارند بسیار مهم است زیرا این گونه آبها دارای هدایت الکتریکی زیادی هستند که محدودیتهایی برای سیکل غلظت دیگهای بخار به وجود می آورد.

 

 

قلیائیت زدایی از نوع زئولیت سدیم/آنیون کلرید:

رزینهای آنیونی قوی با سیکل یون کلرید نیز در قلیائیت زایی آب قابل استفاده هستند. در این روش آب از یک سختی گیری زئولیتی عبور داده می شود و سپس به یک تبادل کننده آنیونی تبادل کننده آنیونی وارد می گردد که در آن کربناتها، بی کربناتها،سولفاتها، نیتراتها با یون کلرید تبادل نمایند.

قلیائیت زدایی کلریدی، قلیائیت را تا 90 درصد کاهش می دهد ولی نمکهای محلول کل را تغییر نمی دهد. وقتی رزین به نقطه اشباع نزدیک می شود قلیائیت آبخروجی به شدت افزده می گرددو نشان می دهد باید عمل احیا انجام شود.

سختی گیری زئولیتی به همان ترتیبی که قبلا اشاره شد احیا می شود. رزین آنیونی بامحلولی از نمک طعام احیا می گردد و رزین به حالت کلریدی باز می گردد.معمولا مقدار جزئی از سود نیز به محلول آب و نمک اضافه می شود تا حد قلیائیت را بهبود بخشد.

 

 

قلیایت زدایی با رزین کاتیونی ضعیف:

یک روش دیگر برای قلیائیت زدایی استفاده از رزینهای کاتیونی ضعیف است.رزینهای کاتیونی ضعیف از حیث بهره برداری شبیه رزینهای کاتیونی قوی هستند اما فقط با کاتیونهایی که با کاتیونهایی که به قلیائیت مربوط هستند تبادل یونی می کنند.

آب برای تصفیه با این روش، آبی است که میزان قلیائیت و سختی آن بر حسب CaCO3 با هم برابر باشند. در آبهایی که در آنها قلیائیت، بیشتر از سختی است، قلیائیت تا حداقل مقدار ممکن حذف نمی شود. در آبهایی که سختی 

بیشتری دارند، مقدار سختی در آب تصفیه شده باقی می ماند. معمولا چنین آبی با یک سختی گیر زئولیتی تصفیه تکمیلی شود تا سختی زدایی کامل شود. در مراحل اولیه در اولین راه اندازی تبادل کننده کاتیونی ضعیف (60-40 درصد) مقداری از کاتیونهایی که مربوط به اسیدهای معدنی قوی هستند نیز تبادل می شوند و در آب خروجی اسیدهای معدنی حضور خواهند داشت. با پیشرفت دوره بهره برداری، قلیائیت در آب خروجی افزوده می شود. وقتی این قلیائیت به مقدار 10 درصد  از قلیائیت آب ورودی برسد، واحد متوقف می گردد و عمل احیا با محلول 5/0 درصد اسید سولفوریک شروع می شود.

 غلظت محلول اسید باید در محدوده 7/0-5/0 در صد کنتل شود تا از رسوب سولفاتکلسیم در رزین جلوگیری شود. رزینهای کاتیونی ضعیف بازده تبادل یونی بسیارخوبی دارند لذا مقدار اسید لازم برای عمل احیا تقریبا با مقدار کاتیونها گرفته شده در دوره بهره برداری برابر است.

اگر مواد اولیه به کار رفته در تجهیزات پایین دستی  و یا نوع فرایندهایی که آب تصفیه شده را بکار می برند در مقابل حالت اسیدی که در آب تصفیه شده در مرحلاولیه بهره برداری و در اولین راه اندازی وجود دارد، مقاومت نداشته باشند، در آن صورت محلولی از آب و نمک در مرحله احیای رزین و قبل از مرحله شستشو نهایی از رزین عبور داده می شود. این محلول در کیفیت آب محصول تاثیر مهمی ندارد ولی اسیدهای حاصل را خنثی خواهد نمود.

 

دستگاههایی برای قلیائیت زداهای قوی به کار برده می شود شبه آنهای است که برای تبادل کننده های کاتیونی قوی به کار برده می شوند به جز نوع رزین که متفاوت است، به جز طراحی استاندارد، در یک نوع طراحی، از یک نوع لایه رزین کاتیونی ضعیف بر روی بستر رزین کاتیونی قوی به کار می رود. نظر به اینکه رزین کاتیونی ضعیف سبک تر است، در بالای بستر

 رزین کاتیونی قوی باقی می ماند. این بستر لایه لایه در ابتدا با اسید سولفوریک و سپس با محلول نمک طعام احیا می شود. محلول آب و نمک رزینهای کاتیونی قوی را به حالت سدیمی تغییر می دهد و این رزین به عنوان عامل تبادل یونی عمل می کند.

 

 

تزریق مستقیم اسید:

در روش تزریق مستقیم اسید، برای تبدیل قلیائیت به اسید کربنیک، از تزریق اسید استفاده می شود. اسید کربونیک به گاز کربنیک و آب تجزیه می شود و گاز کربنیک در گاز زدایی استفاده می شود. تزریق اسید بایستی با دقت انجام گیرد زیرا اضافه شدن بیش از حد اسید،PH آب حاصل را کاهش می دهد و آب خوراک دیگ بخار اسیدی می گردد 

که باعث ایجاد خوردگی در سطوح فلزی سیستم آب خوراک دیگ بخار خواهد شد. کنترل PH و مقدار سود اضافه شده بعداز عمل کربنات زدایی مهم است.

 

مزایا و محدودیتهای سیستمهای قلیائیت زدایی

سیستم قلیائیت زدایی از نوع تبادل یونی، آبی را تولید می کند که بدون سختی، به ندرت قلیائیت پایینی دارد و هزینه این سیستم نیز منطقی است و در عین حال، روشی قابل اعتماد است. آب حاصل برای کاربرد در دیگهای بخار با فشار پایین ومتوسط و بسیاری از فرایندهای شیمیایی مناسب است. روشهای جریان تقسیم شده و رزینهای کاتیونی ضعیف، میزان کل نمکهای حاصل را کاهش می دهند. به طور کلیمعایب زیر را باید در نظر گرفت:

 

-  قلیائیت زداها تمام قلیائیت را از بین نمی برند و اثری بر روی سیلیکا ندارند.

-  در مورد قلیائیت زداها همان نکاتی را در مورد آب ورودی سیستمهای تبادل کننده یونی باید رعایت شد باید در نظر داشت.(مثل فیلتر کردن)

-  در سیستمهای قلیائیت زدایی عموما گاز کربنیک در یک گاز زدا با اعمال جریان هوای معکوس از آب زدوده می شود، بنابراین آب حاصل، از اکسیژن اشباع است وبه این علت خورنده خواهند بود.

 

 

وسایل مورد نیاز:

بورت،استوانه مدرج،پیپت،پایه-گیره،قیف،ارلن

 

مواد مورد نیاز:

سدیم هیدروکسید 1/0 نرمال ، کربنات سدیم 1/0 نرمال ، آب مقطر ، آب شهر

 

 

روش آزمایش:

1. 5ml سدیم هیدروکسید 1/0 نرمال + آب مقطر به حجم 25ml می رسانیم.
2. 5ml کربنات سدیم 1/0 نرمال + آب مقطر به حجم 25ml می رسانیم.
3. 5ml سدیم هیدروکسید 1/0 نرمال + آب شهر به حجم 25ml می رسانیم.
4. 5ml کربنات سدیم 1/0 نرمال+ آب شهر به حجم 25ml می رسانیم.

 

1. 5ml سدیم هیدروکسید 1/0 نرمال + 5ml کربنات سدیم 1/0 نرمال + آب مقطر به حجم 25ml می رسانیم.
2. 5ml سدیم هیدروکسید 1/0 نرمال + 5ml کربنات سدیم 1/0 نرمال + آب شهر به حجم 25ml می رسانیم.
3. 2.5ml سدیم هیدروکسید 1/0 نرمال + 2.5ml کربنات سدیم 1/0 نرمال + آب مقطر به حجم 25ml می رسانیم.

 

برای انجام این آزمایش داخل بورت اسید کلریدریک 2/0 نرمال می ریزیم و نمونه ها را به دو قسمت مساوی تقسیم می کنیم. هر کدام را یکبار با فنل فتالئین و یکبار با متیل اورانژ تیتر می کنیم.

 

نکته: در آزمایش هایی که در نمونه کربنات وجود دارد پس از بی رنگ شدن فنل فتالئین باید به نمونه شناساگر متیل اورانژ اضافه شود و تیتراسیون را تا تغییر رنگ ادامه دهید.

 

نتایج حاصل از آزمایش: (6)

متیل اورانژ	فنل فتالئبن>متیل اورانژ	شناساگر
25	19 >  7	(ml)حجم

 

خطاهای آزمایش:

خطا در برداشتن دقیق حجم ها -  خطا در تعیین نقطه ی اکی والان

 

 

پاسخ به سوالات:

1. 1.     اگر از اسید هیچ اطلاعی نداشته باشیم در عمل چگونه می فهمیم که از کدام شناساگر باید استفاده نماییم؟

شناساگر فنل فتالئین اگر اضافه کنیم اگر محلول اسیدی باشد بی رنگ می ماند و اگر خیلی ضعیف باشد ارغوانی رنگ می شود.حال اگر متیل اورانژ اضافه کنیم اگر اسیدی باشد قرمز رنگ و اگر بازی باشد نارنجی رنگ می شود.

 

1. 2.     PH اسید چقدر است؟

PH=-log[H⁺] => PH=-log(0.2)= 0.7

 

1. 3.     PH آب پس از تیتراسیون چقدر است؟

[H⁺] = (0.2*25) – (0.04*25)/50 =>0.08

PH= - log (0.08) => PH= 1.09

 

تهیه کننده گزارش : رضا حسین بیکی 

گزارش کار اصول تصفیه آب و پساب های صنعتی( تعیین ته مانده ی آب)

 

تعیین ته مانده ی آب

---

 

 

عنوان آزمایش :

تعیین ته مانده ی آب

 

تئوری:

آب خالص در طبيعت وجود ندارد . در طول بارش باران و جريان آب بر روي سطح زمين گازهاي متنوع ، مواد معدني و آلي در آب وارد شده و به صورت مواد معلق و شناور كلوئيدي يا كاملاً محلول پديدار مي گردند .

به طور كلي ناخالصي آب هاي طبيعي را به 3 گروه مي توان تقسيم كرد .

1) يون هاي محلول 2) غير يون ها و نامحلول ها 3) گازها .

 

TDS:

منظور از TDS  كل مواد جامد محلول در آب است كه برابر غلظت همه يون هاي موجود در آب مي باشد . واضح است كه اگر غلظت يون ها برحسب معادل كربناتي باشد غلظت يون هاي مختلف يون را مي توان با هم جمع كرد و مجموع را با TDS بيان كرد .

برای این تست 2 روش وجود دارد: 1) روش توزین 2) روش الکتریکی

 

1.روش توزین : در این روش ابتدا حجم مشخصی از نمونه صاف شده را در یک کپسول چینی یا پلاتینی که از قبل به خوبی شسته و تمیز شده ریخته و محتوی آن را روی اجاق تبخیر به تدریج حرارت می دهند تا بخار شود.
بعد از اینکه کاملا" تبخیر شد کپسول را د رآون در درجه حرارت 110 درجه سانتیگراد به مدت 4ساعت قرار می دهند و پس از سرد شدن در دسیکاتور فورا" توزین می کنند.

 

 

تعيين TDS از طریق قابلیت هدایت الکتریکی

روش قابل استفاده دبه روش وزن سنجي:يگر براي تعيين TDS‌ اين است كه حجم مشخصي از نمونه آب را گرفته پس از صاف كردن ، آب را به دقت تبخير كنيم . وقتي كه تمام آب تبخير شد ،‌ ته مانده خشكي باقي مي ماند كه در واقع همان تركيبات قبلي در نمونه آب هستند . با توزين ته مانده خشك مي توان وزن مواد جامد محلول را بر حسب ميلي گرم در ليتر تعيين كرد . روش وزن سنجي نسبت به هدايت الكتريكي به زمان بيشتري نياز دارد ، اما تجهيزات و ابزارهاي مورد استفاده در اين روش كم هزينه تر است .

2. روش الکتریکی : اساس کار این روش بر مبنای هدایت الکتریکی آب است. که با دستگاه هدایت سنجی که درجه بندی آن مستقیما" برحسب مقدارمواد محلول در آب است، انجام می شود. Dissolved Solidmeter))

 

 

تعيين TDS از طريق قابليت هدايت الكتريكي:

يكي از فوايد تعيين غلظت واقعي كل تركيبات يوني محلول در اندازه گيري صحرايي ، باردار بودن يون ها ( مثبت و منفي ) است كه امكان فراهم شدن غلظت واقعي كل را در محلول ميسر مي كند . محلولي كه داراي بار الكتريكي است به عنوان يك هادي عمل نخواهد كرد و اجازه عبور جريان الكتريكي را از ميان محلول مي دهد . مقدار جرياني كه از محلول عبور مي كند با غلظت و انواع يون هاي حل شده در محلول متناسب است .

 

ابزاري كه در آزمايشگاه براي اندازه گيري TDS مورد استفاده قرار مي گيرد هدايت سنج الكتريكي است . اين دستگاه داراي مدار الكتريكي حساسي است كه به پل وتستون معروف است . ضريب هدايت الكتريكي محلول توسط اين دستگاه اندازه گرفته مي شود ، بدين ترتيب كه هدايت الكتريكي محلول در بين دو صفحه موازي كه در داخل نمونه غوطه ور است سنجيده مي شود .

هدايت الكتريكي اين محلول معادل مقداري است كه براي اندازه گيري TDS ثبت مي شود كه در اينجا هدايت الكتريكي ، ضريب هدايت بين دو صفحه موازي در واحد فاصله طولي است كه معمولاً برحسب زيمنس بر سانتي متر (S/cm) يا براي واحدهاي كوچك تر آن برحسب ميكروزيمنس بر سانتي متر بيان مي شود .

 

هدف :

تعيين غلظت كل انواع مواد يوني محلول در نمونه آب .

 

 

وسایل مورد نیاز:

بوته ی چینی،

چراغ بونزن،

پیپت،

کاغذ صافی،

ترازوی دیجیتالی.

 

 

مواد مورد نیاز:

خاک،شن،پودر گیاهی،چای،نمک،شکر،متیل اورانژ،آب شهر، آب مقطر.

 

روش کار:

10ml آب شهر + خاک + نمک طعام + پودر گیاهی + شن + شکر + چای + چند قطره متیل اورانژ. از هر کدام به اندازه ی نوک اسپاتول برداشته و وزن می کنیم و بوته ی چینی و کاغذ صافی را وزن می کنیم. پودر گیاهی و ترکیبات دیگر را به همراه 10ml آب به درون بوته ی چینی ریخته و حرارت می دهیم و قبل از خشک شدن کامل آب حرارت را قطع می کنیم. بوته ی چینی را پس از سرد شدن وزن می کنیم و مواد درون بوته ی چینی را با آب مقطر شسته و از کاغذ صافی عبور می دهیم. کاغذ صافی را به همراه مواد روی آن در هاون قرار داده و پس از خشک شدن وزن ان را یادداشت می کنیم و با قرار دادن در معادلات TDS آب را محاسبه می کنیم.

 

نتایج آزمایش:

وزن کاغذ صافی: 1.274گرم

وزن بوته ی چینی: 22.531 گرم

وزن ته مانده با بوته: 26.400گرم

وزن ته مانده با کاغذ صافی: 4.005 گرم

 

 

پاسخ به سوالات:

1. 1.     سختی موقت نمونه ی آب چند PPM_CaCO3 است؟ سختی دائم چقدر است؟

چون جرم مولکولی موادی از قبیل شن،گیاه و ماسه را نداریم و تبدیل mol به mg را نمی توان محاسبه کرد. PPM_CaCO3را نمی توان محاسبه کرد.

 

1. 2.     آیا در تهیه ی ته مانده تبخیر آب منجر به خطا می شود؟

حل شدن نمک در آب در اثر تبخیر شدن این پارامتر کاهش می یابد و در حین جوشیدن امکان پرت شدن آب که در خود نمک حل کرده وجود دارد باعث خطا می شود.

 

1. 3.     اگر قطراتی از آب حین جوشیدن بیرون بریزد در تعیین کدام پارامتر دچار خطا خواهید شد؟

ممکن است هنگام پریدن مقداری از نمک و همچنین موادی که در آزمایشگاه به ما داده شده بود بیرون پرتاب شود که در تعیین ته مانده دچار خطا شویم.

 

4.    موازنه جرم را در این آزمایش تحقیق کنید و  درصد خطا را به دست آورید.

قبل از صافی: m_کل = m_شن+m_خاک +m_نمک + m_{پودر گیاهی} +m_شکر +m_چای

ð  M_کل = 0.938 + 1.555 + 0.441 + 0.082 + 0.309 + 0.115 = 3.44gr

بعد از صافی: m_کل = m_{کاغذ صافی+ته مانده}  - m_{کاغذ صافی}  = 4.005 – 1.274 = 2.731gr

درصد خطا  = تئوری  - تجربی / تئوری *100 = 3.44 – 2.731 / 3.44  * 100 = 20.61 %

 

 

 

1. 4.   محاسبات مربوط به آزمایش ته مانده را انجام دهید.

TR(ته مانده کل) = A – B / V

A: وزن بوته+ ته مانده        B: وزن بوته خالی      V: حجم آب بر حسب لیتر

 

TR = 26.4 – 22.531 / 0.010   = 386.9 gr/lit   * 1000mg/1gr  = 386900 mg/lit

ته مانده غیر قابل صاف شدن = C – D / V 

C: وزن کاغذ صافی + ته مانده     D: وزن کاغذ صافی    V: حجم آب بر حسب لیتر

ته مانده غیر قابل صاف شدن=4.005 – 1.274 / 0.010 =273.1 gr/lit * 1000 mg/1gr=273100 mg/lit

ته مانده ی قابل صاف شدن (TDS) = TR – ته مانده ی غیر قابل صاف شدن

TDS = 386900 – 273100 = 113800 mg/lit

 

 

خطاهای آزمایش:

خطای شخصی .

 

 

نتیجه گیری:

با استفاده از این آزمایش توانستیم ته مانده ی کل و ته مانده ی غیر قابل صاف شدن و TDS را بدست آوریم.

 

تهیه کننده گزارش : رضا حسین بیکی 

 

گزارش کار اصول تصفیه آب و پسابهای صنعتی( تعیین اکسیژن محلول در آب(DO))

 

تعیین اکسیژن محلول در آب(DO)

 

تئوری:

نگاه اجمالی:

آب طبیعی معمولاً حاوی مقداری گاز اکسیژن می‌باشد. اکسیژن در گوارا کردن آب و خوش طعم نمودن آن اهمیت زیادی دارد. زندگی حیوانات و گیاهان آبزی به حداقل غلظت اکسیژن محلول در آب بستگی دارد. ماهی ، بیش از سایر جانداران و باکتری کمتر از تمام آبزیان به اکسیژن محلول نیاز دارد. مقدار اکسیژن محلول در آبی که ماهی در آن پرورش می‌یابد، نباید کمتر از  5PPM باشد. در صورتیکه مقدار اکسیژن موجود در آب کمتر از حداقل مجاز برای زندگی جانداران آبزی باشد، آن آب آلوده تلقی می‌شود. آبهای سطحی (اکسیژن محلول در آب) بیشتری از آبهای زیرزمینی دارند.

 

 

عوامل موثر در مقدار :

مقدار اکسیژن محلول در آب ، طبق قانون هنری ، تابعی از دما و فشار جزئی اکسیژن موجود در محیط است، همچنین به مواد موجود در آب هم بستگی دارد. غلظت اکسیژن حل شده در آب کم است بنابراین 

از لحاظ بوم‌شناختی ناپایدار است. مقدار اکسیژن در صفر درجه و فشار متعارفی حدود    14,6ppm می باشد. این مقدار در 20 درجه سانتی‌گراد به 9,2ppm  می‌باشد.

انحلال پذیری گازها با افزایش دما کاهش می‌یابد. بنابراین آب رودخانه‌ای که بطور مصنوعی گرم شده است، دچار آلودگی گرمایی می‌باشد و آن کمتر از آبهای سرد است. آلودگی گرمایی آب ، اغلب به علت نیروگاههای برق می‌باشد که آب سرد را از رودخانه‌ها یا دریاچه برای خنک کردن دستگاهها بکار می‌برند و آب گرم‌شده را به منبع اصلی برمی‌گردانند.

 

 

نقش مواد آلی در کاهش :

وجود مواد شیمیایی احیا کننده و بویژه مواد آلی در آب موجب مصرف و کاهش مقدار اکسیژن محلول می‌گردد. فاضلابها و پسابهای صنعتی و خانگی ، حاوی مقادیر زیادی مواد آلی هستند. تخلیه آنها در آبها ، بسرعت باعث آلودگی آب و کاهش می‌شود.

 

آبهای جاری در نهرها و رودخانه‌های کم‌عمق که هوادهی می‌شود، بطور مداوم اکسیژن‌دار می‌شوند. اما آبهای راکد یا آبی که نزدیک کف یک دریاچه عمیق است، تقریباً عاری از اکسیژن است، زیرا با ماده آلی واکنش دارد و هیچ مکانیسمی برای تجدید آن وجود ندارد.

از شاخص‌های اساسی کیفیت آبها و پسابها تعیین مقادیر  BOD (مقدار اکسیژن لازم جهت تجزیه مواد آلی موجود در آب) و  COD ( اکسیژن لازم برای اکسیداسیون مواد قابل اکسید شدن موجود در آب) می‌باشد. تعیین یک روش کلیدی برای تعیین شاخص های مذکور به شمار می‌رود.

 

 

نقش اکسیژن محلول در خاصیت خورندگی آب : 

اکسیژن محلول در آب یکی از دلایل اصلی خاصیت خورندگی آب می باشد، آهن و اکسیژن در تماس با آب ، تشکیل قطب‌های کاتد و آند را می‌دهند. آهن به عنوان آند عمل کرده ، به هیدروکسید فرو و سپس به هیدروکسید فریک و بعد از آن به اکسید آهن تبدیل می‌شود. با توجه به مشکلات متعددی که وجود اکسیژن در آبهای صنعتی (بویژه در آب جوشاورها) ایجاد می‌کند، حذف آن از آبهایی که استفاده صنعتی دارند، لازم است.

 

 

روشهای حذف اکسیژن محلول از آب :

حذف از آب را معمولاً تجزیه هوازدایی می‌نامند که به روش فیزیکی و شیمیایی انجام می‌گیرد. در روش فیزیکی از دستگاه خاصی استفاده می‌شود که با استفاده از جریان متضاد آب و بخار داغ ، اکسیژن را از آب خارج می‌کند. پس از هوازدایی به روش فیزیکی برای تکمیل عملیات از روش شیمیایی استفاده می‌شود که به سه صورت انجام می‌گیرد:

• (اضافه کردن سولفیت سدیم (با جذب اکسیژن به سولفات سدیم تبدیل می‌گردد.
• اضافه کردن هیدرازین .
• استفاده از گاز در محیط قلیایی .

 

 

روش‌های اندازه گیری :

روش فیزیکی :

امروزه برای اندازه گیری در محل نمونه برداری از دستگاههای کوچک سیار که مجهز به الکترود غشایی است، استفاده می‌شود. الکترود غشایی بر اساس سرعت نفوذ مولکولهای اکسیژن از یک غشا ساخته شده است. این روش فیزیکی بطور ساده و سریع انجام می‌گیرد. 

 

 

روش شیمیایی وینکلر یا یدومتری :

یدومتری دقیق‌ترین و قابل اعتمادترین روش اندازه گیری می‌باشد.‌ این روش یک روش تیتراسیونی است که بر اساس خواص اکسیدکنندگی اکسیژن محلول انجام می‌گیرد. با افزایش به محلول قلیایی شده آب ، هیدروکسید منگنز با اکسیژن محلول آب ترکیب شده ، ایجاد می‌کند. با مصرف تمام اکسیژن موجود ، محلول اسیدی می‌شود. با افزودن یدور ، در محیط اسیدی با یون یدور ، وارد واکنش شده ، ید آزاد می‌کند. مقدار ید آزاد شده توسط محلول تیوسولفات تعیین می‌شود و از روی مقدار تیوسولفات مصرفی ، مقدار اکسیژن موجود در آب محاسبه می‌شود.

 

 

روش کار :

ابتدا در داخل ارلن 50ml آب شهر ریخته سپس به ان 3ml مخلوط NaOH  و KI اضافه می کنیم و سپس 2ml MnCl₂ به آن اضافه کرده و روی ارلن را با کاغذ صافی پوشانده تا از ورود هوا به داخل ارلن جلوگیری  

شود. به مدت 15 دقیقه ارلن را تکان داده سپس 2.5ml HCl غلیظ که در زیر هود قرار دارد به ارلن اضافه می کنیم و 5 دقیقه صبر می کنیم.

داخل بورت را با سولفیت سدیم 0.1 N  پر کرده ، به محلول قبل چند قطره چسب نشاسته می افزاییم سپس با سولفیت سدیم 0.1N تیتر می کنیم.

 

 

واکنش ها :

 

Mn²⁺ + 2OH   à Mn(OH)₂

Mn(OH)₂  + 1/2 O₂   à  MnO₂  + H₂O

MnO₂  + 4H⁺ + 2I^-   à Mn²⁺ + 2H₂O + I₂

I₂  + 2 S₂O₃^2-   à  S₄O₆^2-  + 2 I^-

 

 

 

نتایج:

منایع: V_Na2S2O3 = 10 ml

 

پاسخ به سوالات: 

1.     دلیل قرار دادن کاغذ بر روی ارلن چیست؟

زیرا اگر کاغذ صافی روی ارلن نباشد هوا وارد ارلن شده و ایجاد خطای مثبت می کند چون می خواهیم میزان اکسیژن محلول را بدست آوریم.

 

2.     واکنش را کامل کنید و به PPM_CaCO3 برسید. 

PPM CaCO₃ = 10ml S₂O₃^2- * 0.1 meq S₂O₃^2- /1ml S₂O₃^2- * 1mmol S₂O₃^2-/1meq S₂O₃^2- *

1mmol I₂ /2mmol S₂O₃^2- * 1mmol MnO₂/1mmol I₂ * 0.5mmol O₂ / 1mmol MnO₂ * 

 1mmol CaCO₃/1mmol O₂ * 100mg CaCO₃/1mmol CaCO₃ * 1  /  50ml * 1000ml/1lit =

500PPM CaCO₃= 

 

3.     تغییر درجه ی اکسایش را تحقیق کنید. 

2 S₂O₃^{2-  -------->}  S₄O₆^2-

2x – 6 = - 2           4x – 12 = - 2

X = +2                     X = 2.5 

 1mmol CaCO₃/1mmol O₂ * 100mg CaCO₃/1mmol CaCO₃ * 1  /  50ml * 1000ml/1lit =

500PPM CaCO₃=

 

 

 4.    تغییر درجه ی اکسایش را تحقیق کنید.

 

2 S₂O₃^{2- --------->} S₄O₆^2-

2x – 6 = - 2           4x – 12 = - 2

X = +2                     X = 2.5

 

I₂  +  2e^-------> 2I^- 

0                     - 1

 

2S₂O₃^2-  S₄O₆^2- + 2e^-

I₂  +  2e^- 2I^-

-----------------------------------

2S₂O₃^2-  +  I₂    S₄O₆^2-  + 2I^-

 

 تهیه کننده گزارش : رضا حسین بیکی