کیمیاگر

آزمایشگاه  اصول تصفیه آب و پسابهای صنعتی

آزمایش اول : تعیین اسیدیته آب

مقدمه

خاصیت اسیدی و بازی آب در نتیجه تفکیک آب به یون های H وOH در اثر انحلال اسید و باز در آب و یا هیدرولیز اجسام حل شونده در آب حاصل می شود.PHآب کمیتی است که قدرت اسیدی یا بازی آب را مشخص می کند و از رابطه PH=-Log{H} به دست می آید. PH آب از این جهت مهم است که می تواند نشانگر این باشد که آب از چه نوع قشرهایی عبور کرده استPH آب خالص در دمای 25درجه سانتیگراد برابر 7 است.PH آب با افزایش دما افزایش می یابد. PH آبهای طبیعی عموماً در محدوده 8-6 است. کنترل PH در بسیاری از فرایندهای تصفیه ضرورت دارد.PH آب را با دستگاه PH متر اندازه گیری می کنند.PH آب را با استفاده از کاغذهای PH و یا شتاب گرها می توان اندازه گیری کرد که دقت آن کمتر است.

اسیدیته عبارت است از ظرفیت آب برای خنثی کردن یون هیدروکسیدOH و ناشی از حضور اسیدها در آب است.اسیدیته به طریق تیتراسیون با باز قوی تا نقطه تغییر رنک شناساگر فنل فتالئین PH=8/3 و نارنجی متیلPH=4/5 اندازه گیری می شود.آب بجز در حالت های آلودگی شدید اسیدی نمی شود.

برخی از پسابهای صنعتی حاوی یون های فلزی اسیدی یا بعضی از اسیدهای قوی هستند در اینگونه موارد محاسبه اسیدیته در تعیین مقدار آهک برای خنثی کردن ضرورت دارد.

خواص اسیدی آب را به وجود دی اکسید کربن و یون های Hco3 و نمک های Al2(so4)3  و Fe2(so4)3  نسبت می دهند. در بسیاری از آبهای آشامیدنی تعادلی بین کربناتها و بی کربنات ها و گاز Co2 وجود دارد.

دی‌اکسید ‌کربن در محلولهای آبی به صورت آزاد یا به شکل یونهای کربناتی یا بی‌کربناتی وجود دارد. وجود این گاز در آب می‌تواند ناشی از حل شدن موجود در هوا و یا تجزیه مواد آلی موجود در آب باشد، با وجودی‌ که مقدار موجود در هوا کمتر از حدود 0.04 درصد است، ولی این مقدار در آبهای سطحی در مقایسه با اکسیژن محلول قابل توجه بوده و به 10ppm می‌رسد. در آب چاهها این مقدار تا حد 100ppm می‌رسد.

تأثیر دی اکسید کربن محلول در آب در تأسیسات صنعتی

خورندگی یکی از تأثیرات مهم دی اکسید کربن محلول در آب است، کربن دی اکسید در آب تبدیل به اسید کربنیک می‌شود که ترکیبی خورنده است. مخصوصاً در PHهای پائین علاوه بر اینکه اسید کربنیک خورنده تولید می‌شود، خاصیت خورندگی اکسیژن هم بالا می‌رود. از اینروست که باید دی اکسیدکربن موجود در آب خارج شود.

در جوش‌آورها ، خورندگی ناشی از کربن دی اکسید اغلب در مسیر بخار داغ و خط آب مقطر برگشتی دیده می‌شود و این ناشی از  کربن دی اکسید تجزیه کربناتها و بی‌کربناتها در شرایط داخلی جوش‌آورها می‌باشد. هیدروکسید سدیم ، محصول جانبی این واکنشها می‌باشد. خورندگی بخار آب داغ و آب مقطر برگشتی اغلب در جوش‌آورهایی که آب مصرف شده در آنها دارای قلیائیت متیل اورانژ بالایی هستند بیشتر دیده می‌شود.

در این نوع جوش‌آورها مقدار تقریبی کربن دی اکسید در بخار داغ را می‌توان با ضرب قلیائیت متیل اورانژ آب تغذیه به جوش‌آورها عدد و 0.7 بدست آورد و این بمعنی تجزیه 80% کربنات سدیم می‌باشد. یعنی اگر قلیائیت متیل اورانژ آب تغذیه به جوش‌آورها 100ppm باشد باید انتظار داشت که مقدار کربن دی اکسید در بخار داغ 79ppm باشد که این مقدار بشدت خورنده است.

روش اندازه گیری

روش تیتراسیون مستقیم در محدوده 100ppm قابل استفاده است. در این روش کربن دی اکسید آزاد با محلول کربنات سدیم و یا یک محلول قلیایی دیگر ترکیب و تولید بی‌کربنات خواهد کرد. پس از ترکیب کلیه کربن دی اکسید ، بی‌کربنات اضافی در محیط باقی خواهد ماند. در این شرایط که PH برابر 8.3 است. رنگ صورتی شناساگر فنل فتالین ظاهر خواهد شد.
اگر بلافاصله بعد از اضافه کردن معرف به ظرف حاوی نمونه آب ، رنگ قرمز ظاهر شود می‌توان نتیجه گرفت که در نمونه وجود ندارد. اما اگر نمونه بی‌رنگ ماند، با کربنات سدیم تیتر می‌شود تا رنگ صورتی با پایداری 30 ثانیه حاصل شود.

عوامل مداخله کننده

وجود اسیدهای معدنی ، فلزات سنگین و مقدار زیاد مواد محلول در آب از عوامل مؤثر در اندازه گیری و نتایج هستند.

طریقه نمونه برداری هم از عوامل مهم محسوب می‌شود.

مواد لازم

محلول استاندارد سدیم هیدروکسید N 0.02 ؛شناساگر نارنجی متیل ؛ شناساگر فنل فتالئین ؛ محلول سدیم تیو سولفات 0.01N؛

روش کار

اسیدیته را با استفاده از شناساگر نارنجی متیل یا فنل فتالئین می توان اندازه گیری کرد:

تعیین اسیدیته با استفاده از شناساگر نارنجی متیل: 100 میلی لیتر از آب نمونه را در یک ارلن می ریزیم و 3-4 قطره شناساگر نارنجی متیل به آن اضافه می کنیم و 1-3 قطره تیوسولفات سدیم اضافه کرده و با سود 0.02 نرمال تیتر می کنیم تا رنگ نارنجی کمرنگی که مشخص کننده PH=4/5 است ظاهر شود.

تعیین اسیدیته با استفاده از شناساگر فنل فتالئین: به 100 میلی لیتر از نمونه آب در یک ارلن مایر 2قطره شناساگر فنل فتالئین و 7-8 قطره تیو سولفات سدیم اضافه میکنیم و با سود 0/02 نرمال تا ایجاد رنگ ثابت ارغوانی کم رنگ (PH=8.3 ) تیتر میکنیم.