معالجة الماء 3

ثالثا الزيوليت أو البرموتيت :

صورة للزيوليت

الزيوليت اسم يطلق علي مادة سليكات الصوديوم والألومنيوم المائية التي تحتوي علي أيونات صوديوم أو بوتاسيوم قابلة للإحلال . وتركيبها هو Na₂O.AL₂O₃.2SiO₂.6H₂O  والذي يمكن اختصاره إلي Na₂Ze  .

فكرة العمل : عند امرار الماء العسر علي الزيوليت فإن أيونات الكالسيوم والماغنسيوم الموجودة بالماء يحل محلها أيونات الصوديوم أو البوتاسيوم الموجودة بالزيوليت . وتترسب الأملاح المسببة للعسر علي شكل زيوليت الكالسيوم CaZe وزيوليت الماغنسيوم  MgZe.

المعادلات:

1-  Na₂Ze  +  Ca(HCO₃)    --à CaZe +2NaHCO₃

2- Na₂Ze +  CaCL₂    --à CaZe   +  2NaCL

3- Na₂Ze + MgSO₄   --à  MgZe +Na₂SO₄

ويمكن استرجاع زيوليت الصوديوم من زيوليت الكالسيوم والماغنسيوم بمعالجته بمحلول تركيزه 10% من كلوريد الصوديوم NaCl فيحدث تفاعل يتم فيه تبادل الشقين المكونيين للمركبين . ولكن يضاف  عمليا 3 اضعاف الكمية النظرية لكلوريد الصوديوم والتي يمكن حسابها من المعادلات الآتية وذلك لضمان تمام التفاعل .

1- CaZe  + 2NaCl    -à  Na₂Ze   +  CaCl₂

2- MgZe  + 2NaCl    -à  Na₂Ze  + MgCl₂

ومن المميزات:

*  الماء الناتج من المعالجة بهذه الطريقة يحتوي علي صفر درجة عسر .

* يسهل استرجاع الزيوليت بعد استخدامه مرة اخري .

اما العيوب :

* الزيوليت غالي السعر.

يوجد من الزيوليت نوعان بالسوق :

1- النوع الطبيعي :

يؤخذ من الرمل الأخضر (رمل مخلوط بالطين والماء ) . وهذا النوع له طاقة تبادل ايوني 200إلي 300 لكل قدم مكعب .

2- النوع الصناعي :

يحضر بصهر الفلسبار (طفلة كربونات الصوديوم   Na₂CO₃) ثم معالجة الناتج بالماء .

وهذا النوع له قوة تبادل أكبر من النوع الطبيعي تبلغ 500-800 لكل قدم مكعب .

رابعا : طريقة المبادلات الأيونية ( طريقة التخلص من الأيونات )

يستخدم في هذه الطريقة الراتنجات (هي إفراز المواد الهيدروكربونية من النبات، ولا سيما الأشجار الصنوبرية. التي تكون قيمتها كبيرة في السوق لمكوناتها الكيميائية واستخداماتها، مثل الورنيش والصمغ،) .

صورة حشرة محصورة في الراتنج

تستعمل هذه الطريقة لإزالة الأملاح تماما من الماء . أي تعطي صفر درجة عسر . كما يكون الماء خالي من الأيونات .

ملحوظة (ماء ذو صفر درجة عسر أي لا يحتوي علي الأملاح المسببة للعسر ولكن يمكن أن يحتوي علي أملاح أخري ذائبة . أما ماء خلي من الأيونات أي بدون اي أملاح ).

وتنقسم الراتنجات إلي :

1- مبادلات كاتيونية :

تحتوي علي مجموعة سلفونات نشطة - HSO₃ ( مجموعة حامضية ) تحتوي علي أيون هيدروجين قابل للإحلال

فكرة العمل

يستخدم هذا النوع للتخلص من الأيونات الموجبة (الكاتيونات ) عن طريق أنها أكثر نشاطا من ايون الهيدروجين وبالتالي تحل محله وتكون مواد جديدة قابلة للترسيب يمكن فصلها من الماء حسب المعادلات :

أولا البيكربونات

1- Ca(HCO₃)₂ + 2HSO₃R   --à Ca(SO₃R)₂  + 2CO₂  + 2H₂O

2- Mg(HCO₃)₂ +  2HSO₃R  --à Mg(SO₃R)₂ + 2CO₂ +2H₂O

(ملحوظة: R   ترمز إلي أي عنصر يمكن أن يكون مرتبطا بمجموعة السلفونات أي أن نوعه لايؤثر في التفاعل) .

والحامض المتكون في التفاعلين السابقين هو حامض الكربونيك H₂CO₃  الذي ينحل بسرعة إلي CO₂  و H₂O .

ثانيا اللاكربونات

1- CaSO₄  + 2HSO₃R   --à  Ca(SO₃R)₂  +  H₂SO₄

2-  MgCl₂  + 2HSO₃R    -à  Mg(SO₃R)₂ + 2HCL

عيوب استخدام المبادلات الكاتيونية أن الماء الناتج يكون حامضيا و هو غير مطلوب ولايصلح لكثير من الإستخدامات لذلك يتم معادلة الماء بإضافة مادة قلوية مناسبة.

*  يمكن استرجاع المبادلات الكاتيونية بعد تحولها إلي أملاح الكالسيوم والماغنسيوم Ca(SO₃R)₂   و Mg(SO₃R)₂ باستخدام تركيز 0.4 إلي 0.5 % حمض كبريتيك عياري (عياري : هو وحدة للتعبير عن تركيز محلول مثل المول إلا أنه يندر استعماله) كالآتي :

1- Ca(SO₃R)₂  + H₂SO₄  -à  2HSO₃R  +  CaSO₄

2-  Mg(SO₃R)₂  + H₂SO₄  -à  2HSO₃R + MgSO₄

2- مبادلات انيونية :

وهي راتنجات تحتوي علي مجموعة الأمين النشطة (NH₂- )  (مجموعة قاعدية)  ويتم التفاعل حسب المعادلات :

NH₂R + HCL   -à  NH₂(HCl)R

2NH₂R  + H₂SO₄  -à NH_2­(H₂SO₄)R₂  

وأيضا يمكن استرجاع المبادلات الأنيونية باستخدام محلول كربونات صوديوم NaCO₃ أو أيدروكسيد صوديوم NaOH .

2NH₂(HCL)R  + Na₂CO₃  -à 2NH₂R  + 2NaCl  + H₂O  + CO₂

المميزات لطريقة المبادلات الايونية :

* تنتج ماء خالي الأيونات وليس فقط ماء يسر .

* أرخص من الزيوليت وتعطي نفس النتيجة .

* يمكن استراجعها مرة اخري.

العيوب

* قد تكون مكلفة في بعض الأحيان .

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

• 
• 
• 
• 
•