معالجة المياه (1)

معالجة المياه (1)

مقدمة

يعتبر موضوع معالجة المياه ذو أهمية كبري للمهندسين الكيميائيين والصناعيين . إذ يتناول العديد من المشاكل كيميائية والهندسية بالإضافة إلي أن الماء ضرورة أساسية للعديد من العمليات الكيميائية والصناعية.

أولا استخدام الماء في الأغراض الصناعية والتجارية:

يستخدم الماء في توليد البخار باستخدام غلايات خاصة ليتم استخدام البخار في تدوير الآلات البخارية وتوليد الطاقة الكهربائية . ولكن استخدام الماء العادي المحتوي علي نسب عالية من الأملاح والشوائب بدون معالجة يؤدي إلي اخطار كبيرة:

1- ترسب الأملاح علي جدران الغلايات (نلاحظ جميعنا هذه الظاهرة في الغلايات الكهربائية في المنازل) . وتعتبر هذه الأملاح ذات معامل توصيل حراري منخفض ومن ثم نحتاج لاتوصل الطاقة الحرارية بشكل جيد. ويتم استغلال الغلاية بأقصي طاقتها.

2- استهلاك كمية كبيرة من الوقود.

3- في درجات الحرارة العالية قد تتفاعل بعض الأملاح مع جدران الغلاية والأنابيب مسببة التآكل .

4- ترسب الأملاح في المواسير قد يؤدي إلي انسدادها ومن ثم انفجارها مما قد يعرض حياة العاملين بالمكان للخطر.

مشاكل اخري الماء القاسي(العسر)

منذ زمن طويل يحذر صانعوا التجهيزات (السخانات والمراجل – الجلايات – الغسالات ... الخ) من المشاكل التي تحدث نتيجة لوجود الكلس في الماء. يترسب الكلس(الجيروالأملاح) في الأنابيب – السخانات – مراجل التدفئة – الغسالات – الجلايات – المكاوي – وعلى سطوح التجهيزات الصحية من حنفيات ومغاسل  ... الخ. وعند القيام بغسيل الملابس والمناشف بماء قاسي(عسر) فإن الكلس يتبقى على سطوح هذه الملابس ويسبب بهوت لون الملابس ويخشنها ويقصر من عمر منسوجات هذه الملابس. بالإضافة إلى استخدام كمية أكبر من المنظفات والكيماويات عند الغسيل بماء قاسي. كما يؤثر الماء القاسي على الإنسان حيث يعمل على تخشين وجفاف الشعر والجلد. و من الصعب استخدام الماء القاسي في الطبخ والمشروبات (شاي – قهوة ... الخ).ويسبب مشاكل في عمليات صناعة الورق والصباغة.

تتنوع مصادر المياه من ماء الأمطار والبحيرات والأنهار والمياه الجوفية وتختلف نسبة الأملاح في كل منهم حيث تعتمد كمية الأملاح ونوعها علي الظروف التي تجمعت فيها المياه. وبالتالي فإن قيمة اي مصدر للماء تعتمد علي طبيعة الأرض البيولوجية.

وبالتالي فإنه يوجد :

1- ماء عسر : هو ماء يحتوي علي نسبة عالية من أملاح العسر(املاح الكالسيوم والماغنسيوم والحديد الذائبة في الماء إما علي صورة املاح كربونات و بيكربونات  CaCO₃ أو علي صورة كلوريدات وكبريتات MgSO4,CaCl2 ). وهذه الأملاح تعطي رواسب مع الصابون غير قابلة للذوبان في الماء مما يمنعه من أداء وظيفته في التنظيف . كما تترسب علي اسطح الغلايات مسسبة مشاكل التشغيل.

2- ماء يسر : وهو ماء يحتوي علي نسبة منخفضة من املاح العسر . ويعطي رغوة فورية مع الصابون . ويستخدم بسهولة في الغلايات.

الصابون:

عبارة عن املاح ناتجة من تفاعل مادة قلوية مثل هيدروكسيد الصوديوم NaOHمع الأحماض الدهنية (الأحماض الدهنية موجودة بالزيوت النباتية والحيوانية ) مثل استيارات الصوديوم C17H35CooNa. التي تذوب في الماء مما يسبب انخفاض في معامل توتره السطحي . مما يكسب الصابون القدرة علي تحويل المواد الدهنية العالقة بالأيدي والملابس إلي مستحلب دقيق يسهل إزالته بالغسيل.

وعند تفاعل الصابون مع أملاح العسر ينتج رواسب غير قابلة للذوبان في الماء كما يلي:

2C17H35CooNa+ Ca(HCo3)2  à Ca(C17H35Coo)2+NaHCO3                   

                 استيارات كالسيوم (راسب)                      استيارات صوديوم (صابون)

وهكذا لا تتكون الرغوة المعروفة إلا بعد تمام ترسيب جميع املاح الكالسيوم.

وحدات قياس درجة عسر الماء:

الوحدة المستخدمة فى القياس والمعدل الطبيعى بيكون ب ppm يعنى  mg/l​(جزء في المليون أو مللي جرام /لتر).

درجات عسر الماء:

1- ماء يسر : يحتوي علي أقل من 100 جزء في المليون أملاح.

2- ماء متوسط العسر : يحتوي علي 100 إلي 200 جزء في المليون أملاح.

3- ماء عسر : يحتوي علي 200 إلي 500 جزء في المليون أملاح.

4- ماء عسر جدا : يحتوي علي أكثر من 500 جزء في المليون أملاح.

أنواع العسر:

1- القـاعـدية alkalinity(العسر المؤقت)

ترجع القاعدية أساساً في العسر إلى ايونات الكربونات البيكربونات وهذه الصيغة من العسر أيضاً تسمى عسر الكربونات أو البيكربونات أو العسر المؤقت temporary hardness .

ويرجع تسمية هذا النوع من العسر بالعسر المؤقت لأنه يمكن التخلص من هذا النوع من العسر بصورة بسيطة وسهلة وذلك بمعالجة الماء العسر فيزيائياً بالتسخين حيث يتم طرد expel ثاني أكسيد الكربون CO2 كدليل على تفاعل الكربونات والبيكربونات.

2- العسـر الـدائـم permanent hardness

وهذا النوع من العسر يهتم أساساً بقياس ايونات النترات nitrate، الكبريتات sulphates، الكلوريدات chlorides الحديد ferricوغيرها، وهذا الضرب من العسر لا يمكن إزالته فيزيائياً بعملية التسخين.

تقسيم العسر تقسيم أدق:

1. العسـر الكلـي General Hardness (GH): وهذا يعبر عن قياس الكاتيونات ذات الشحنة الموجبة (+ charge) لكل من الكالسيوم والماغنسيوم.

2. عسر الكربونات Carbonate Hardness (KH): وهذا يشير من اسمه إلى أنيـونات السـالبة (- charge) مثل الكـربونات (carbonate) والبيـكربونـات (bicarbonate) ولا يتم قياس الكبريتات sulfate أو أي أنيون أخر خلاف الكربونات والبيكربونات.

انواع الشوائب الموجودة بالماء :

1- أملاح ذائبة:

وهي أملاح العسر السابق ذكرها بالإضافة إلي أملاح أخري ذائبة. ويتم التخلص منها بالمعالجة الكيميائية.

2- المواد الغروية:

هذه المواد تكون عادة ذات وزن جزيئي كبير ويمكن التخلص منها بإضافة مواد جيلاتينية (هي مادة هلامية شبه صلبة وشفافة وفي بعض اللأحيان تميل للون الأصفر،) مثل هيدروكسيد الحديدوز Fe(OH)2 و هيدروكسيد الألومنيوم AL(OH)3 .

3- المواد العالقة:

والتي يمكن فصلها بالترشيخ بفلاتر الرمل الطبيعي.

4- الغازات الذائبة :

مثل ثاني اكسيد الكربون والنيتروجين والأكسجين  وكبريتيد الأيدروجين H2S .

ويمكن التخلص منها بالتسخين أو بإضافة مواد كيميائية.

مشاركة على

majid fahim

وصف الكاتب هنا

• 
• 
• 
• 
•