آزمایشگاه شیمی آب و فاضلاب
۲۵,۰۰۰ تومان۵۰,۰۰۰ تومان (-50%)
مقاله موجود است
آزمایشگاه شیمی آب و فاضلاب یک پایان نامه کامل در زمینه رشته شیمی است. در این مقاله به مبحث تصفیه و سالم سازی آب و پساب و آزمایشات مختلف که بر روی آب و پساب می گردد توضیح داده شده است.
این مقاله در 154 صفحه بصورت word بهمراه فهرست مطالب و کاملا قابل ویرایش آماده دانلود است. همچنین برای سهولت در خوانش نسخه PDF مقاله نیز اضافه شد.
در ادامه بخش های مختصری از این مقاله را مرور میکنیم. همچنین برای مشاهده و بررسی سایر مقالات شیمی به صفحه مخصوص شیمی وب سایت آقای کافی نت مراجعه بفرمایید.
آزمایشگاه شیمی آب و فاضلاب
آب یکی از عجیب ترین پدیدههای آفرینش است. بیشتر سطح زمین (حدود سه چهارم) پوشیده از آب است. مجموعه آبهای موجود در کره زمین، Hydrosphere نامیده میشود و برآورد میشود حدود ۴/۱ میلیارد کیلومتر مکعب آب در سطح کره زمین به صورتهای گوناگون موجود باشد که از مقدار تنها حدود ۱% به صورت آب شیرین در دسترس بشر است. آب یک عامل مهم برای زندگی جانداران است، به طوریکه حدود ۸۰% پروتوپلاسم سلولهای زنده از آب تشکیل شده است. آزمایشگاه شیمی آب و فاضلاب
آب با نماد شیمیایی H2O از دو عنصر هیدروژن و اکسیژن که در دمای معمولی به حالت گاز هستند تشکیل یافته است. هیدروژن عنصری است که میسوزد در حالی که اکسیژن برای سوزانیدن لازم است. جالب اینجاست که برای خاموش کردن بسیاری از آتشها از آب استفاده میشود. آبی که از ایزوتوپ 11H گواراترین نوشیدنی است اما D2O یا آب سنگین که در تشکیل آن Deuterium به کار رفته یک ماده سمی است.
آب یک مولکول قطبی است و به واسطه هیبریداسیون SP3 اتم اکسیژن، این مولکول یک چهاروجهی نامنتظم است. گرچه زوایای پیوندی در این نوع هیبریداسیون ۱۰۹o.28/ است ولی به سبب حضور دو جفت الکترون غیرپیوندی (N.B) زوایایی بین دو اتم هیدروژن و اکسیژن حدود ۱۰۵o است. طول پیوند بین O-H حدود 96pm است. (1pm =۱۰-12m)
وجود پیوند هیدروژنی (Hydrogen Bond) میان مولکولهای آب ویژگیهایی را در آب ایجاد میکند که از مهمترین آنها میتوان به نقطه جوش و کشش سطحی(Surface Tension) بالای آن اشاره نمود. اگر پیوند هیدروژنی میان مولکولهای آب موجود نبود این ماده در دمای حدود -100 oC میجوشید.
آب به عنوان یک حلال پدید آورنده بسیاری از محلولهاست. محلولها (Solutions) مهمترین دسته از مخلوطهای همگن (Homogeneous Mixture ) هستند که حاوی ذراتی با قطر ۰.۱- ۲ nm هستند. محلولها شفاف و بیرنگ و یا رنگی بوده و به مرور زمان دولایه نمیشوند. نوع دیگری از مخلوطهای همگن کلوئید (Colloid) نامیده میشوند و حاوی ذراتی با قطر ۲-۵۰۰ nm هستند و گرچه در برابر نور، تیره یا مات هستند ولی به مرور زمان دولایه نمیشوند. آزمایشگاه شیمی آب و فاضلاب
طبقه بندی مواد یونی برحسب انحلالپذیری آنها در آب ، مشکل است. اصولاً هیچ چیز نیست که در آب کاملاً غیرقابل حل باشد. میزان انحلال پذیری مواد حلشونده نسبت به هم بسیار تغییر میکند. افزون بر این برخی مواد ضمن تماس با آب واکنش داده و به عوض انحلال موجب تولید ترکیبات دیگری میشود.

نمونه دو صفحه از آزمایشگاه شیمی آب و فاضلاب
Al2S3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2S
با این حال طبقه بندی مندرج در جدول زیر همراه با چند مثال یک دید کلی راجع به پدیده انحلال ارائه میدهد.
| مواد محلول | مواد کم محلول | مواد نامحلول |
| میزان انحلال بیش از 10g/L | میزان انحلال بیش از 1g/L
و کمتر از ۱۰ g/L |
میزان انحلال کمتر از
1g/L |
| تمام نیتراتها و استاتها و کلراتها | CaSO4
Ca(OH)2 Ag2SO4 |
تمام سولفیدها و کربناتها و فسفاتها به جز نمکهای عناصر گروه IA و نمکهای آمونیم |
آب با وجود انواع ناخالصیها هنوز هم یکی از خالص ترین مواد طبیعی است. به جز آب دریا، معمولاً غلظت کل مواد محلول در آب (TDS) در طبیعت کمتر از ppm ۶۰۰ یا ۰.۰۶% است در حالی که آهک خالص طبیعی ۴% ناخالصی دارد. حتی سود سوزآور خالص مورد مصرف در تحقیقات ۱% و نمک خوراکی خالص حدود ۰.۰۷% ناخالصی دارد. بنابراین آب طبیعی هنوز هم از بسیاری مواد تصفیه شده خالصتر است.
آب یک از مشهورترین حلالها است بنابراین نمیتوان آنرا به طور کاملاً خالص در طبیعت یافت. عناصر و مواد موجود در آب دریا شاخص خوبی جهت قدرت حلالیت بالای آب است. به عنوان نمونه یونهای کلر و سدیم با غلظتهای به ترتیب 19000ppm (۱.۹% ) و ۱۰۵۰۰ ppm (۱.۰۵%) بیشترین غلظت را در آب دریا دارند. همچنین غلظت عناصری چون جیوه ، نقر ه و طلا در حدود ۰.۰۰۱ ppm قابل اندازهگیری هستند. وجود انواع کاتیونها، آنیونها ، نمکها و ترکیبات موجب بروز مزههایی در آب میشوند که مهمترین آنها به ترتیب زیر است:
مزه شور آب ناشی از حضور Cl– است. این شوری به سایر ترکیبات شیمیایی آب بستگی دارد. اگر کاتیون سدیم در آبهایی با غلظت کلر 250ppm موجود باشد مزه شور محسوس است. اما اگر کاتیون کلسیم یا منیزیم باشد، چنانچه غلظت کلراید 1000 ppm هم باشد ممکن است مزه شور آشکار نشود.
تلخی آب به خاطر وجود نمکهای Mg است. مزه گس مربوط به آهن و آلومینیم محلول در آب است. نمکهای آلی موجب مزه گندیدگی آب میشوند. آبهایی که ترش باشند دارای pH<۳ بوده و داشتن مزه صابون حاکی از آن است که pH>۹ است.
آب در تشکیل، تکوین و پیشرفت جوامع بشـری نقش بسیـار بزرگی دارد؛ به ویژه در زندگی نوین امروزی آب در موارد گوناگونی از قبیل مصارف آشامیدنی، بهداشتی، کشاورزی، دامپروری، تولید نیرو، صنایع و مصارف شهری کاربرد وسیع و ضروری دارد. محدودیت منـابع طبیعی آب قابل مصرف، جلوگیری از مصرف بی رویه آنرا اجباری نموده و از همین رو تصفیه و بازیابی پسابهای شهری و صنعتی به منظور کاربرد دوباره و جلوگیری از آلودگی محیط زیست، اهمیت روزافزونی یافته است.
با وجودیکه حدود ۱% از جمعیت جهان در ایران زندگی میکنند، تنها حدود ۲۶/۰ درصد از منابع آب شیرین جهان در کشور ما وجود دارد و برآوردهای علمی نشان میدهد که با افزایش تدریجی جمعیت، ایران تا دو دهه دیگر به طور جدی با مشکل کمبود آب روبهرو خواهد شد؛ به گونهای که طبق پیشبینیها، سهم سرانه آب برای هر ایرانی در سال ۱۳۸۵ به 1750رسید و این مقدار در سال ۱۴۰۰ به ۱۳۰۰ مترمکعب میرسد که کاهش این سهم به کمتر از ۱۰۰۰ مترمکعب در سال، کشور را با بحران جدی کم آبی روبه رو خواهد کرد.
۱) آبهای صنعتی Industrial Waters
آب در صنایع کاربردهای بسیار وسیعی دارد که مهمترین آنها به ترتیب زیر است:
- آب به عنوان ماده اولیه در صنایع مختلف مانند صنایع غذایی و دارویی.
- آب جوشاورها(Boilers ) جهت تولید انرژی در نیروگاهها یا واحدهای تولید برق در صنایع پتروشیمی و پالایش نفت.
- آب به عنوان عامل سرد کننده در برجهای خنک کننده(Cooling Towers ) و مبدلهای حرارتی(Heat exchangers)
- آب در خدمت مصارف عمومی کارخانجات و صنایع.
آزمایشگاه شیمی آب و فاضلاب
به طور کلی آبی که در صنعت مصرف میشود دارای یک خواص عمومی مشترک است با این حال با توجه به نوع صنعت، هر صنعتی آب با خواص ویژه را به کار میبرد. به طور کلی حداقل شرایط لازم برای کاربرد آب در مصارف صنعتی شامل شرایط زیر است:
- آب باید عاری از مواد معلق(Suspended materials ) ، نمکها(Salts) و رسوبات(Deposits ) زیاد بوده و برای بهکارگیری در برخی صنایع دارای مشخصات و شرایط آب مشروب باشد.
- آب باید بدون مواد روغنی، مواد فنلی، مواد مربوط به پودرهای پاککننده، کف و همچنین عناصر شیمیایی زیانآور بوده و عاری از مواد تخلیه شده مربوط به فاضلابهای شهری، صنعتی و کشاورزی باشد.
- در آب نباید موادی وجود داشته باشد که تولید رنگ و بوی نامطبوع کند و همچنین از نظر فیزیکی پارهای از مشخصات مربوط به آب آشامیدنی(Drink Water ) و ویژگیهای فیزیکی آب مشروب را دارا باشد.
به عنوان مثال مقادیر نوعی زیر میزان مصرف آب یا تولید پساب در برخی صنایع را نشان میدهد.
- در صنعت نساجی حدود ۱۰۰ لیتر آب برای رنگرزی یک کیلوگرم از الیاف بهکار رود.
- کارگاههای تولید قطعات ریزالکترونیکی (با روزانه تولید حدود ۵۰۰۰ قطعه)، تقریباً ۵ میلیون لیتر پساب شامل حلال آلی و آب ایجاد میکنند.
- برای تولید هر تن آلومینیم حدود ۱۳۵۰ متر مکعب آب به کار میرود.
- برای تولید هر تن فولاد حدود ۲۵۰ متر مکعب آب مورد نیاز است.
- برای تولید هر خودرو حدود ۴۰ تن یا به عبارتی حدود ۴۰ متر مکعب آب مورد نیاز است.
- برای تولید هر تن کاغذ حدود ۲۴۰۰ متر مکعب آب به کار میرود.
- برای تولید هر تن مواد شیمیایی حدود ۲۰۰ متر مکعب آب به کار میرود.
- برای تولید هر تن شکر حدود ۱۰۰ متر مکعب آب به کار میرود.
- برای تولید هر تن چرم حدود ۶ متر مکعب آب به کار میرود.
۱۰- برای تصفیه هر بشکه نفت حدود ۱۲-۴ متر مکعب آب به کار میرود.
۱۱- هر نیروگاه برق(Power Station) برای تولید 1Kw.h حدود ۲۰۰ لیتر آب مصرف میکند.
پژوهشهای آماری بسیاری درباره مصرف آب در کشورهای پیشرفته انجام گرفته و در نهایت میزان مصرف آشکار آب برای هر نفر در روز حدود ۳۰۰ لیتر و مصرف نهایی آب برای هر فرد مطابق جدول زیر چیزی حدود ۶ هزار لیتر برآورد شده است. آزمایشگاه شیمی آب و فاضلاب
| محل مصرف | میزان مصرف به لیتر |
| کشاورزی و تولید فرآوردههای غذایی | 2600 |
| انرژی الکتریکی و سوخت | 2400 |
| صنایع و معادن | 700 |
| امور خدمات و بازرگانی | 34 |
در جدول (۱) مهمترین ناخالصیهای آبهای صنعتی و شیوه حذف آنها به طور فهرستوار آورده شده است.
جدول(۱)، مهمترین ناخالصیهای آب و شیوه حذف آنها
| شماره | نوع ناخالصی | فرمول شیمیایی | اشکالی که ایجاد میکند | شیوه حذف |
| 1 | کدورت | – | بد منظره کردن آب،
تداخل در روشهای تصفیه |
انعقاد، ته نشینی و صاف کردن |
| 2 |
رنگ |
– |
ایجاد کف در دیگهای بخار، ممانعت از ترسیب فسفات و باقیماندن در محصولات صنعتی | انعقاد، ته نشینی و صاف کردن و تصفیه با ذغال فعال |
| 3 | سختی کل | بر اساس CaCO3 | ایجاد سارویه در مبدلهای حرارتی، دیگهای بخار، لولههای انتقال آب گرم و تداخل در رنگرزی | نرمسازی با روشهای گوناگون و بهکارگیری مواد فعال سطحی |
| 4 |
قلیائیت |
HCO3–
CO32- OH– |
ایجاد کف و انتقال مواد جامد در دیگهای بخار، ایجاد شکنندگی قلیایی، تولید CO2 به سبب تجزیه کربنات و بیکربنات
آزمایشگاه شیمی آب و فاضلاب |
نرمسازی با فرآیندها لایم و لایم سودا، تبادل یونی، نمکزدایی |
| 5 | اسیدهای معدنی آزاد | H2SO4
HCl |
خورندگی | خنثی کردن با بازها |
| 6 | دیاکسید کربن | CO2 | خوردگی در لولههای انتقال آب و بخار | هوادهی، تهویه و خنثی کردن با مواد قلیایی |
| 7 | تغییرات pH | – | ایجاد خاصیت اسیدی یا بازی در آب | خنثی کردن با افزودن اسید یا باز |
| 8 | سولفات | SO42- | بالا بردن میزان مواد جامد محلول آب | نمکزدایی، تقطیر |
| 9 | کلراید | Cl– | بالا بردن میزان مواد جامد محلول آب | نمکزدایی، تقطیر |
| 10 | فلوراید | F– | از نظربهداشتی، زیاد و کم بودن آن بر سلامت دندانها موثر است و از نظر صنعتی چندان مهم نیست. | جذب با هیدروکسید منیزیم یا فسفات کلسیم و انعقاد با زاج |
| 11 | سیلیس | SiO2 | رسوب در دیگهای بخار و لولههای سرد کننده و پرههای توربینی و تبخیرکنندهها | حذف به کمک اکسید منیزیم، جذب در رزینهای آنیونی، قلیایی کردن، نمکزدایی و تقطیر |
ادامه جدول (۱)، مهمترین ناخالصیهای آب و شیوه حذف آنها
| شماره | نوع ناخالصی | فرمول شیمیایی | اشکالی که ایجاد میکند | شیوه حذف |
| 12 |
آهن و منگنز |
Fe2+
Fe3+ Mn2+ |
ایجاد رنگ در آبها، ترسیب در لولههای آب رسانی و دیگهای بخار، تداخل در رنگرزی و تهیه کاغذ و لباسشوییها | هوادهی، انعقاد و صاف کردن، نرمسازی لایم، رزینهای کاتیونی و جذب به کمک برخی مواد |
|
13 |
مواد نفتی |
– |
ترسیب، کف در دیگهای بخار، ایجاد اشکال در تبادل حرارت، ایجاد اشکال در روشهای تصفیه | جداکردن با مایع، انعقاد و صاف کردن(صافی دیاتومه) |
| 14 |
اکسیژن |
O2 |
خوردگی در لولههای آب و بخار | ایجاد خلاء، اکسیژنزداهای شیمیایی نظیر سولفیت سدیم و مواد پیشگیری از خوردگی |
| 15 | آمونیاک | NH3 | خوردگی لولههای مسی و آلیاژهای روی | مبادله کاتیونی، سیکل هیدروژن، کلرزنی و خلاء |
| 16 | سولفید هیدروژن | H2S | بوی تعفن و خورندگی | هوادهی، کلرزنی و مبادله یونی |
| 17 | مواد محلول | Dissolved Solids | در مقادیر زیاد کاربردهای صنعتی آب را محدود میکند. | روشهای مختلف نرم کردن، نمک زدایی و تقطیر |
| 18 | مواد معلق | Suspended Solids | ترسیب در مسیرهای جریان آب | انعقاد و لختهسازی، تهنشینی و صاف کردن |
| تعداد صفحات | بیش از 100 |
|---|---|
| فایل PDF | دارد |
| فایل پاورپوینت | ندارد |
| منابع و مآخذ | دارد |
| فایل Word | دارد |







Reviews
There are no reviews yet.