تعیین سختی آب

تعیین سختی آب

آب سخـت آبـی اسـت کـه حـاوی گـچ، آهـک و دیــگر املاح محلول می بـاشـد. در آب سـخـت سـطـــح برخی از املاح مـعـدنی مـحـلـول در آب بیـشـــتر است. این املاح معدنی عمدتا شامل کربنات کلسیم و کربنات منیزیم می باشند.اما املاحی مانند بی کربناتها، سولفاتها و سیلیکات ها وهــمچنین آهن و منگنز را نیز در برمیگیرد. با آنکه نوشیدآب سـخـت مشـکل خـاصـی بـرای سـلامـتـی شـما ایجادنمی کنـد (جـز آنـکه میتواند تشکیل سنگ کلیه را افزایش دهـد) چــه بسا ممکن است در برخی موارد مزیتهایی نیزداشـتــه باشد (مثلا شکستگی استخوانها سریعتر جوشمی خـورند و یا خوردگی را در لوله ها به حداقل میرساند).

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. معمولاً سختی آبها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد می‌شود. و بعضی مواقع هم در فصول پر باران و مرطوب مثل غار ها ایجاد شود.

مضرات آب سخت:

آب سخت مضرات بسیاری نیز دارا میباشد که به قرار زیر میباشد:

·        موجب رسوب مواد آهکی بروی جداره داخلی کتریها، قوریها، لوله های آب گرم، لباس شوییها، ظرف شوییها، کولرها، شوفاژها و دیگهای بخار میگردد.

·        کیفیت طعم و مزه چای و قهوه را کاهش میدهد.

·        صابون، شامپو و سایر شوینده های خانگی با آب سخت خوب کف تولید نمیکنند بنابراین

بازده شستشو کاهش یافته و مصرف شوینده ها افزایش می یابد.

·        سبب خشن و زبر شدن البسه، رنگ پریدگی لباسها و خاکستری شدن لباسهای سفید رنگ میشود. عمر مفید لباسها را کاهش میدهد.

·        کارایی و راندمان شوفاژ و سایر سیستمهای گرمایشی که در آنها آب جریان دارد راکاهش میدهد.

·        سبزیها به خوبی پخته نمیگردند.

·        شستن بدن حین استحمام با آب سخت سبب میگردد قشری از نمکهای نامحلول روی پوست و موهای بدن رسوب کند. که همین امر سبب مسدود شدن روزنه ها و خارش و سوزش پوست میگردد. همچنین موها را رنگ پریده کرده و شانه کردن و برس کشیدن موها دشوار میگردد. این رسوبات رشد باکتریها را نیز تسهیل میکند.

برای کاهش سختی آب میتوانید از فیلترهای تصفیه کننده آب خانگی استفاده کنید که دارای سختی گیر میباشند. سختی گیرها با تبادل یونهای کلسیم و منیزیم با یونهای سدیم و پتاسیم غلظت املاح سخت را کاهش می دهند.

انواع سختی آب:

در آب سه نوع سختی وجود دارد:

سختی موقت ،سختی داﺋم ،سختی کل

سختی موقت:

سختی موقت (Temporary Hardner) را سختی کربناتی (Carbonate Hardner) نیز می‌نامند. این سختی ، مولود بی‌کربنات کلسیم و منیزیم است که عمدتا به کمک حرارت و یا ازدیاد PH کاهش می‌یابد. سختی موقت به خاطر وجود کربناتهای کلسیم و منیزیم و آهن می باشد. برای از میان بردن این سختی آب را می جوشانند تا به صورت کربنات رسوب کند به این علت به آن سختی موقت گویند.

Ca(HCO3)2         CaCo3 + Co2 + H2

Mg(HCO3)2         MgCo3 + Mg(OH)2 + 3 Co2 + H2o

سختی داﺋم:

سختی دائم (Permanent Hardner) را سختی غیرکربناتی (Noncarbonate Hardner) نیز می‌نامند. این سختی ، با حرارت دادن قابل حذف نیست .سختی دائم مربوط به دیگر املاح کلسیم و منیزیم مثل نمکهای سولفات ها، کلرید یا نیترات آنهاست. درواقع تنها نمکهای کربنات این یونها با جوشاندن ته نشین می شوند و دیگر نمکهای این یونها مانند نمکهایی با بنیان سولفات، کلرید و نیترات با جوشاندن از محلول خارج نمی شوند. این نمکها در لوله های دیگهای بخار ایجاد خوردگی می کند. برای حذف این گونه ها از روشهای شیمیایی استفاده می شود.برای از بین بردن سختی دایم آب کافی است یون های عامل سختی را به گونه ای ته نشین کرد.

 Na+         ۲ + کلسیم کربنات(نا محلول)         سدیم کربنات Ca2+ +    (عامل سختی دایم)

سختی کل:

مجموع سختی های موقتی و داعمی را سختی کل گویند.

چون غلظت این نمکها بسیار کم است از واحد m eqgram/lit که معادل یک هزارم نرمال است استفاده می شود. واحد رایج دیگر PPm است.

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 می توان آنرا به آسانی پاک نمود.

• یکی از اجسام گیرنده سختی آب تری ناتریم فسفات Na3po می‌باشد که با اسم آلبرت‌تری بکار می‌رود.
• یون کلسیم موجود در آب بر اثر ناتریم فسفات تبدیل به “تری کلسیم فسفات”Ca3(po4)2 می‌گردد و رسوب می نماید.

• بر اثر پختن بی‌کربنات کلسیم آب تبدیل به کربنات می‌شود و رسوب می‌نماید:

Ca3(po4)2                 Caco3 + Co2 + H2o
• و بی کربنات کلسیم آب بر اثر کربنات سدیم هم گچ و هم بی‌کربنات کلسیم به کربنات کلسیم تبدیل می‌شود و رسوب می‌گردد:

Na2Co3 + Ca(HCo3)2         Na(HCo3)2 + CaCo3

Na2CO3 + CaSO4       Na2SO4 + CaCO3

اخیرا به مقدار زیاد از صمغ‌های مصنوعی که قادرند تعویض یون کنند برای رفع سختی آب استفاده می‌کنند. صمغ لواتیت در آلمان و آمبرلیت و دووکس در آمریکا استعمال می‌گردد.

مقدار سختی آب ، علاوه بر اینکه در آبهای صنعتی اهمیت وافر دارد، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد. کلسیم که یکی از عوامل سختی آب است، در رشد استخوان و حفظ تعادل بدن دخالت داشته، ولی به همان اندازه ، سولفات کلسیم به علت کمی قابلیت هضم ، ناراحتیهایی در

دستگاه هاضمه بوجود می آورد.

گاهی توصیه می‌شود که جهت تامین بهداشت و سلامت مصرف کنندگان ، آهک به آب آشامیدنی افزوده شود. بعضی دانشمندان معتقدند، بهتر است کلسیم و منیزیم لازم بدن توسط غذا تامین شود و حتی‌الامکان از آبهای سبک برای شرب استفاده شود. باید توجه داشت که بدن نسبت به سنگینی موجود در آب مورد مصرف خود حساسیت دارد، چنانچه این نوشیدنی تغییر یابد، ممکن است در دستگاه گوارش ایجاد اخلال نماید و این موضوع را به اصطلاح آب به آب شدن می‌گویند.

درجه سختی آب:

درجه سختی آب را از روی مقدار کلسیم و منیزیم موجود در آن تعیین می‌کنند.
در آلمان اگر آبی ده میلی گرم Cao در یک لیتر داشته باشد می‌گویند درجه سختی آب یک است. در فرانسه اگر آبی در یک لیتر ده میلی گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن کربنات منیزیم داشته باشد می‌گویند که یک درجه سختی دارد. در انگلستان اگر آبی ده میلی گرم کربنات کلسیم و یا همسنگ آن کربنات منیزیم در ۰٫۷ لیتر داشته باشد یک درجه سختی دارد.
برای تعیین سریع سختی آب کارخانه شیمیایی واقع در آلمان قرصهایی ساخته است. در یک لوله آزمایش مخصوص و مدرج آب مورد آزمایش را تا خط نشان لوله پر می‌‌نمایند و بوسیله معرفی که همراه بسته قرصهاست رنگ این آب را قرمز می‌کنند و آگاه آنقدر از این قرصها در آن می‌اندازند تا رنگ آب سبز گردد. شماره قرصهای ریخته شده در لوله آزمایش برابر درجه سختی آب می‌باشد. دقت این روش تا نیم درجه است.

نرم کردن آب با آهک و سوداش:

آهک و سودااش در فرآیندهای نوع سرد، گرم و داغ کاربرد فراوان دارند. در فرآیند سرد عمل ترسیب در درجه حرارت معمولی آب انجام می گیرد و در روش گرم نیز رسوبگذاری در دمائی حدود ۵۰C صورت می پذیرد. نرم کردن آب به روش آهک- سودای داغ، در درجه حرارت جوش آب ۱۰۰C بودو راندمان حذف سختی بسیار بالاست.

واکنشهای آهک:

آهک معمولا به صورت هیدراته برای حذف سختیهای کربناته و غیرکربناته مورد استفاده قرار می گیرد. اما در بعضی از دستگاههای بزرگ استفاده از آهک به صورت CaO مقرون به صرفه تر است. بنابراین در بیشتر مواقع لازم است آهک را قبل از استفاده بصورت هیدروکسید درآورد.

CaO + H2O → Ca(OH)2                                                                                                                                  سختی کربناته:

آهک هیدراته در واکنشهای شیمیایی، سختی کربناته را به صورت کربنات کلسیم و هیدروکسید منیزیم رسوب میدهد. در این روش در صورت وجود سختی کربناته در آب آنها از آب خارج میگردند.

Ca(OH)2 + Co2 → CaCo3 ↓+ H2O
Ca(HCo3)2 + Ca(OH)2→ ۲CaCo3 + 2H2O
Mg(HCo3)2 + Ca(OH)2 →CaCo3 ↓+ MgCo3 + 2H2O
MgCo3 + Ca(OH)2 → MgCo3 ↓+ CaCo3 ↓

سختی غیرکربناته:

آهک هیدراته سختی غیرکربناته حاصل از منیزیم را به صورت هیدروکسید منیزیم رسوب میدهد و باعث پدیدآمدن کلرور، نیترات سولفات کلسم محلول میگردد که لازم است برای جداسازی این املاح از آب سودااش به آب اضافه نمود.

MgSo4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaSO4
CaSo4 + Na2Co3 → Na2So4 + CaCO3 ↓

MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaCl2
CaCl2 + Na2Co3 → ۲NaCl + CaCo3 ↓

روش کار:

ابتدا ارلن را با آب می شوییم .۵o MLآب  شهر درون ارلن ریخته و به آن ۸قطره شناساگر متیل اورانج اضافه می کنیم وسپس ارلن را روی کاغذ سفیدی می گذاریم.اکنون رنگ محلول داخل ارلن به صورت رنگ نارنجی کم رنگ دیده می شود.

بورت را پس از شستوشو با HCL از محلول ۰٫۰۱مولار HCL پر می کنیم،آن را بالای سر ارلن قرار داده و به گیره متصل می کنیم .شیر بورت را باز کرده و اجازه می دهیم که محلول اسیدی قطره قطره به درون ارلن بریزد .از آنجایی که آب معمولی دارای مقداری املاح و نمک های Ca2+وMg2+ می باشد ،باز محسوب شده وبا محلول اسیدی واکنش داده و خنثی می شود .

بعد از گذشت مدتی آب به رنگ صورتی کم رنگ در می آید،در این هنگام شیر بورت را بسته و حجم باز مصرفی را می خوانیم.(va= 19.8 ml)

با استفاده از فرمول زیر نرمالیته آب شهر دزفول را بدست می آوریم:

Na . Va = Nb . Vb

(۰٫۰۱)(۱۹٫۸) = Nb (50)

Nb = 0.00396 eq/lit

با ضرب کردن نرمالیته آب در عدد ۱۰۰۰ سختی آب بدست می آید:

(۰٫۰۰۳۹۶) (۱۰۰۰) = ۳٫۹۶ meq/lit

با توجه به جدول ،متوجه می شویم که نوع آب شهری نرم متوسط است.

برای بدس اوردن میلی اکیوالان گرمهای HCO3- در هر ۱ لیتر محلول

۳٫۹۶Meq/lit ×۶۱ =۲۴۱٫۵۶

پسندیدید؟

در خبرنامه ثبت نام کنید و اخبار جدید را در ایمیل خود دریافت کنید

نگران نباشید ما اسپم نیست

توضیح تصویر

سلام من سجاد اسدپور هستم.مهندس تاسیسات علاقه شدید به علم تاسیسات و کامپیوتر دارم.از این رو برای پیشرفت صنعت تاسیسات کشور در عرصه اینترنت و مجازی تلاش می کنم.لذا از عزیزان خواهش می کنم در صورت تمایل همکاری با این جانب لطفا با شماره زیر تماس حاصل فرمایید.با تشکر

پاسخ دهید

بررسی کنید

توضیحاتی درباره شغل لوله کشی

در طول زمان های سخت، می توان دشوار دانست که چه شغلی باید به کار گرفته شود، به ویژه هنگامی …