معالجة المياه (2)

مواصفات الماء المستخدم في الغلايات:

يجب أن يحتوي الماء علي اقل تركيز ممكن من المواد التالية :

أ – المواد والغازات الذائبة :

مثل الأحماض الحرة(غير مشبعة) – الأكسجين الذائب – حامض الكربونية الحر – الأمونيا الحرة أو أملاح الأمونيوم (النشادر) .

ب – المواد الصلبة القابلة للترسيب :

حيث إنها قابلة للترسيب علي سطح الغلايات الداخلية مما يقلل من معامل انتقال الحرارة مثل (الشوائب الميكانيكية – المواد العضوية – المواد المسببة للقشور ) .

ج – المواد العالقة :

حيث أن هذه المواد تتحول بالغليان إلي مادة غروية (هي عبارة عن مخلوط من مادتين بحيث أن دقائق أحد المادتين تكون ذات حجم دقيق جدا ومنتشرة بشكل متساوي في المادة الأخري مكونة مستحلب دقيق مثل الحليب عبارة عن ماء بالإضافة إلي كرات زبدة الحليب ومواد اخري).

د - قلوية المياه :

يجب أن يظل الرقم الهيدروجيني للماء في حدود 9.5 إلي 11 (رقم يعبر عن حامضية الماء لأقل من 7 درجات وقاعدية الماء لأعلي من 7 درجات ) .

هـ - الزيوت والشحوم :

وجود كميات صغيرة منها يمكن أن يسبب خطورة كبيرة في الغلايات الحديثة ذات الأنابيب .

 معالجة الماء:

تنقسم معالجة الماء إلي نوعين :

أ- معالجة خارجية:

ويتم فيها معالجة الماء قبل دخوله إلي الغلاية بواسطة طريقة من الطرق الستة التي نذكرها فيما بعد .

ب- معالجة داخلية للماء :

يتم فيها معالجة الماء اثناء وجوده بالغلايات إذ ان الماء عندما يتبخر ويتكثف داخل الغلاية ربما يلتقط شوائب مسببة للقشورعالقة بالهواء داخل الغلاية او علي جدران الغلاية . نعم تكون هذه الشوائب قليلة نسبيا إلا انه بتراكمها قد تسبب المشاكل في التشغيل وتآكل وصدأ الغلاية . لذا يفضل الوقاية بإضافة بعض المواد للماء داخل الغلاية وهي :

1- فوسفات الصوديوم Na3PO4

تستخدم لترسيب الأيونات المسببة للعسر وتحولها إلي رواسب فوسفاتية يسهل التخلص منها.

2- كبريتيت الصوديوم Na2S

يستخدم للتخلص من الأكسجين الذائب بالماء لأنه يسبب تآكل الغلايات خاصة الحديثة التي تعمل تحت ضغط وحرارة مرتفعين .

3- كربونات الصوديوم Na₂CO₃

تستخدم لتعطي الماء درجة قاعدية مناسبة ولمنع تكون قشور كبريتات الكالسيوم CaSO₄ .

طرق معالجة الماء خارجيا أو تيسير الماء خارجيا لإستخدامه صناعيا (6طرق) :

1- عمليات التجميع والترسيب والترشيح .

2- طريقة الجير والصودا (الباردة والساخنة) .

3- طريقة الزيوليت zeolite أو البرموتيت permutite .

4- المبادلات الأيونية . التي يتم التخلص فيها من الأيونات الموجبة والسالبة وتعطي ماء خالي من الأيونات .

5- طريقة التقطير .

6- التجميع بين طريقتين للحصول علي اقل درجة عسر بأقل تكلفة ممكنة .مثل الجمع بين طريقتي الجيروالصودا  والمبادلات الأيونية .

أولا :عمليات التجميع والترسيب والترشيح

تجري عمليات التجميع والترسيب في أحواض أو خزانات كبيرة حسب الحاجة . ويستخدم لتجميع الشوائب والأملاح العالقة بالماء مواد مجمعة مثل:

كبريتات الحديد Fe₂(SO₄)₃ و كبريتات الألومنيوم AL₂(SO₄)₃ أو ألومينات الصوديوم أو الجير NaAlO2  و الجير CaO

ثم يتم ترشيح الماء البارد باستخدام مرشحات الزلط والرمل . أما الماء الساخن فيتم ترشيحه بمواد أخري .

ثانيا : طريقة الجير والصودا :

يتم فيها استخدام الجير المطفأ Ca(OH)₂ بمفرده أو مع الصودا (كربونات الصوديوم Na₂CO₃).

أولا بالنسبة للتخلص من عسر الكربونات:

تعتمد الطريقة علي التخلص من أيون الكالسيوم بترسيبه علي صورة كربونات كالسيوم.

                    والتخلص من أيون الماغنسيوم بترسيبه علي صورة ايدروكسيد ماغنسيوم.

ملحوظة: "أيدروكسيد OH "لفظ يستخدم عادة للدلالة على المواد القلوية في بعض المركبات التي تدخل فيها      مادة “الأيدروكسيل”. يكون المركب ذا خواص حمضية وفي البعض الآخر يكون المركب متعادلاً

حيث تتم التفاعلات طبقا للمعادلات التالية:

1- Ca(HCO₃)₂ +Ca(OH) ₂        -->   2 CaCO₃ +2 H₂O

2- Mg(HCO₃) + Ca(OH) _{2   -à}     MgCO₃ +CaCO₃ +2H₂O

     MgCO₃  + Ca(OH) _{2    --à}    Mg(OH)₂  + CaCO₃

نستنتج من المعادلتين السابقتين أن :

كل وحدة كالسيوم علي صورة بيكربونات كالسيوم تحتاج وحدة واحدة من الجير لترسيبها .

وكل وحدة ماغنسيوم علي صورة بيكربونات ماغنسيوم تحتاج وحدتين من الجير لترسيبها.

أما لعسر الكربونات :

1-   MgCl₂ + Ca(OH) _{2         --à}  Mg(OH)₂ + CaCl₂

      CaCl₂ + Na₂CO₃      ---à  CaCO₃  + 2NaCl

2- CaSO₄ + Na₂CO₃     -à  CaCO₃ + Na₂SO₄

3- MgSO₄ + Na₂CO₃  + Ca(OH) ₂   -à Mg(OH)₂ +CaCO₃ + Na₂SO₄         

                                                                              (معادلة مجمعة )

نستنتج من المعادلات أن :

كل وحدة أملاح الكالسيوم تحتاج إلي وحدة كربونات صوديوم.

وكل وحدة أملاح ماغنسيوم تحتاج إلي وحدة جير + وحدة كربونات صوديوم .

وتنقسم طريقة الجير والصودا إلي :

1- طريقة الجير والصودا علي البارد    2- طريقة الجير والصودا علي الساخن

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

أولا طريقة الجير والصودا علي البارد:

تستخدم لإزالة عسر الماء جزئيا. حيث تقلل من عسر الماء إلي 35 جزء في المليون.

تتم بإضافة كمية مناسبة من الجير إلي الماء فيتكون راسب أبيض ناعم دقيق لايمكن ترشيحه بسهولة لذا تستخدم مادة مجمعة مثل كبريتات الألومنيوم AL₂(SO₄)₃  أو الشبة KAl(SO4)2.12H2O  أو ألومينات الصديوم أو كبريتات الحديدوز FeSO4 .

ثم يدخل الماء إلي غرفة صغيرة مزودة بقلاب لتحسين عملية الخلط ثم إلي غرفة أخري لخلط بطيئ (في الأجهزة الحديثة) ثم إلي الغرفة الكبيرة التي يترسب فيها المواد العالقة ثم يرشح الماء ويخرج ويتم التخلص من الراسب .

في الطريقة القديمة كانت تتم هذه العملية بطريقة متقطعة ولكن في الوحدات الحديثة تتم بطريقة مستمرة نتيجة وجود غرفة كبيرة مزودة بقلاب بطيئ يتم خلط الماء والكيماويات به لحين الإنتهاء من ترشيح الماء الموجود بالغرقة الكبيرة التالية كما بالصورة .

تستغرق العملية من 2-3 ساعات

ثانيا طريقة الجير والصودا علي الساخن :

تستخدم للتخلص من عسر الماء كاملا.

تتم في درجات حرارة مرتفعة تقارب درجة الغليان  .

وكما هو معروف فإن سرعة التفاعل الكيميائي تتضاعف لكل ارتفاع قدره 1 درجة مئوية فإن التفاعلات تحدث في 15 دقيقة فقط وبالتالي فهي أسرع بكثير من الطريقة الباردة.

الراسب المتكون يكون حجم حبيباته أكبر كما أن لزوجته اقل مما يسهل من عمليات الترشيح ولا نحتاج لإضافة مادة مجمعة .

لايلزم في هذه الطريقة اضافة جير لترسيب ثاني أكسيد الكربون لأنه يتم التخلص منه في عمليات التسخين قبل اضافة الكيماويات . وبالتالي فإن أجهزة إزالة العسر تكون أقل في الحجم .

من عيوب هذه الطريقة هو ارتفاع تكلفتها عن الطريقة الباردة نتيجة تكلفة الوقود المستخدم في التسخين.

أجهزة هذه الطرية من النوع المستمر .وتستخدم مرشحات الماجنتيت Fe₃O₄  , أو الكالسيت  CaCO₃ .

المصادر:

كتاب الكيمياء الهندسية للفرقة الإعدادية بكلية الهندسة بشبين الكوم .

http://ency.kacemb.com/%D8%A7%D9%8A%D8%AF%D8%B1%D9%88%D9%83%D8%B3%D9%8A%D8%AF/

http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D8%B5%D9%81%D8%AD%D8%A9_%D8%A7%D9%84%D8%B1%D8%A6%D9%8A%D8%B3%D9%8A%D8%A9

مشاركة على

majid fahim

وصف الكاتب هنا

• 
• 
• 
• 
•