مقاله در مورد 1 - خواص آب

بخشی از مقاله

-خواص آب
آب حالت محلول تركيب مي باشد. يازده درصد وزني آب را هيدروژن و 89 درصد آنرا اكسيژن تشكيل مي دهد. آب خالص در طبيعت يافت نمي شود و هميشه با مقداري مواد خارجي همراه است.
1-2-خواص فيزيكي آب هاي آشاميدني

الف-درجه گرماي آب آشاميدني-آب بسيار يرد اثرهاي بدي بر دستگاه گوارش انسان دارد و آب با درجه گرماي بسيار، حالت بي مزگي داشته و گوارا نيست. درجه گرماي آب آشاميدني بايد ميان 5 تا 15 درجه باشد.مناسبترين درجه گرماي آب آشاميدني 8 تا 12 درحه سانتيگراد است.

درجه گرماي آب هاي زير زميني در گودي هاي 10 متر از سطح زمين نزديك به 10 درجه است و به ازاي هر 33 متر افزايش گودي تقريبا يك درجه به گرمي آب هاي زير زميني افزود مي شود. درجه گرمي آب هاي روي زميني متفاوت است. در رودخانه ها و درياچه هاي كم عمق درجه گرماي آب تابع درجه گرماي محيط است. در درياچه هاي گود آب هاي زيرين تقريبا داراي درجه گرماي ثابتي

هستند و معمولا در تابستان ها خنك تر از آب هاي روئين و در زمستان ها گرم تر مي باشند.
ب-رنگ آب آشاميدني -آب آشاميدني بايد بي رنگ باشد و در ضخامت هاي زياد رنگ آبي مايل به سبز زلالي را داشته باشد. كدري آب بواسطه ي وجود مواد معلق و كلوئيدي در آب است. درجه كدري آب را در اروپا بدين روش تعيين مي كنند كه در كف استوانه اي به قطر 25 ميليمتر حروف استاندارد شده اي قرار مي دهند و سپس در آن آب مورد آزمايش را تا ارتفاعي مي ريزند كه ديگر خط نامبرده خوانا نباشد. در اينحال درجه كدري آبرا بر حسب ارتفاع مزبور معين مي كنند. حداكثر كدري مجاز آب آشاميدني در استانداردهاي اروپاي شرقي اينست كه نوشته ي تايپ شده در گودي 30 سانتيمتر زير آب خوانده شود.
در استاندارهاي آمريكايي از راه مقايسه درجه كدري آبرا مشخص مي كنند. بدين شكل كه

كدري آب مقطري را كه يك ميلي گرم در ليتر گرد سيليس وارد آن گرديده و كاملا مخلوط شده باشد را واحد كدري فرض مي كنند( NTU). در عمل بوسيله ي تابش يك اشعه ي نوراني در نمونه ي آب مورد آزمايش و اندازه گيري شدت نوري كه از آب گذشته است درجه كدري آنرا تعيين مي كنند. در استاندارد آمريكا حداكثر كدري اب برابر 10 ميلي گرم در ليتر سيليس مي باشد. كدري اب ممكن است موقتي هم باشد مانند كدري شيري رنگي كه در نتيجه ورود بيش از حد اشباع ملكولهاي هوا در آب به وجود مي آيد و پس از مدتي با بيرون رفتن ذرات هوا، آب حالت زلالي خود را دوياره بدست مي آورد. رنگ آب مربوط به مواردي است كه در آن نمك هايي به صورت حل شده و يا كلوئيدي يافت مي شوند. مثلا نمكهاي آهن به ان رنگ متمايل به قرمز و نمك هاي منكنز زنگ قهوه اي متمايل به سياه مي دهند. زردي رنگ آب نشانه ي وجود تركيب هاي گياهي و اسيدهاي آلي ناشي از فساد آنها با وجود خاك رس مي باشد. در حالي كهس بزي اب نشانه ي وجود گياهاني چون آلك ها و جلبك ها در آن مي باشد.
ج-بوي آب آشاميدني -آب آشاميدني بايد بي بو باشد. وجود اسيد سولفيدريك، كلر، فنول و آمونياك به آب بوي ناخوشايند مي دهند. با 50 تا 60 درجه گرم كردن آب بوي آن بيشتر نمودار مي گردد. آزمايش تعيين بو بهتراست در محل برداشت آب انجام گيرد تا اينكه پيش از آزمايش گازهاي بودار از آب بيرون نروند.
د-مزه ي آب آشاميدني -مزه آب بايد گوارا باشد. آب با درجه سختي خيلي كم حالت بي مزگي ناخوشايندي را مي دهد. شوري آب نشانه ي وجود نمك خوراكي و تلخي آن دليل زيادي منيزيم

مي باشد. آب هاي قليايي (9PH>) مزه آب صابون را دارند در حالي كه آب هاي اسيدي (6(PH< ترش مزه هستند. وجود زياد نمك هاي آهن و آلومينيوم مزه آب را گس مي كند، در حالي كه مزه گنديدگي آب به علت آلودگي هاي آلي آنست كه ممكن است همراه با ميكروب هاي بيماري زا نيز باشد.
بد مزگي آب بسته به عادت مردم متغير است. غالبا بد مزگي آب به علت وجود نمك ها با مقادير زير شروع مي گردد: نمكهاي آهن از 5/0 ميلي گرم در ليتر، نمك خوراكي از 300 تا 400، سولفات كلسيم(گچ) از 500 تا 600، سولفات منيزيم از 500 تا 1000 و كلرومنيزيم از 60 تا 100 ميلي گرم در ليتر مره آبرا تغيير داده و بد مزه مي كند.

ز-هدايت پذيري الكتريسيته ي آب آشاميدني-هدايت پذيري الكتريسيته ي آب آشاميدني تا 400 ميكرومهوسي خوب و تا 1000 ميكرومهوسي قابل قبول مي باشد.
4-1-3-خواص شيميايي آب آشاميدني
الف-پس مانده ي تبخير و پس مانده ي سرخ كردن آب آشاميدني
پس مانده تبخير آب نشان دهنده مقدار از مواد شميايي است كه درجه تبخير آنها از آب بيشتر است و بيشترين مقدار مطلوب باقيمانده تبخير براي آب هاي آشاميدني 500 ميلي گرم در ليتر است. اندازه هاي بيشتر پس مانده مزبور در آب، در پختن غذا توليد اشكال مي كند. براي شستشوي لباس و استفاده از آب در ديگهاي بخار نبايد باقيمانده تبخير از 300 ملي گرم در ليتر تجاوز كند. اگر بيقيمانده تبخير آب را تا سر حد سرخ كردن يعني 600 تا 700 درجه گرما دهند، قسمتهاي آلي و مقدار كمي نيز از مواد معدني تركيبهاي شيميايي موجود در آب به صورت گار از آن جدا مي گردند و مي توان اختلاف ميان پس مانده از تبخير و پس مانده بدست آمده از سرخ كردن زا تنها به صورت تقريبي برابر مواد آلي موجود در آب دانست.
ب-درجه سختي آب آشاميدني-درجه سختي آب را از دو نقطه نظر مورد توجه قرار مي دهند:
نخست-به مقدار تركيب هاي آهك به صورت سولفات كلسيم ، كلرور كلسيم و هيدروكربنات كلسيم و يا بي كربنات كلسيم .
دوم- با توجه به مقدار تركيبهاي منيزيم يعني سولفات، كلرور و بي كربنات منيزيم.
يك درجه سختي در سيستم آلماني برابر است با 10 ميلي گرم در ليتر اكسيد كلسيم و يا 7/1 ميلي گرم در ليتر كلسيم ca و يا برابر است با 14/7 ميلي گرم در ليتر اكسيد منيزيم Mgo (معادل با 92/14 ميلي گرم در ليتر كربنات منيزيم و يا 28/4 ميلي گرم در ليتر Mg)

ج-مقدار گاز كربنيك-انيدريد كربنيك بيشتر به صورت تركيب هاي كربناتي و يا گازي شكل در آب يافت مي شود و چنانكه رابطه هاي (4-2) و (4-3) نشان مي دهند ميان دو حالت گازي شكل و بي كربنات تعادل شيميايي برقرار استو نزديك به يك درصد نيز انيدريدكربنيك به صورت اسيد كربنيك در آب نمودار مي گردد.
مبدأ پيدايش گاز كربنيك در آب هاي طبيعي بيشتر اكسيد اسيون مواد آلي مي باشد كه به كمك باكتري هاي مخصوصي انجام مي پذيرد. به جز آن بخشي بزرگ از گار كربنيك آب هاي زير زميني از منش و واكنش هاي شيميايي در هسته ي مركزي زمين ناشي مي شود.

بنابراين گار كربنيك ممكن است به صورت محلول در همه آب هاي طبيعي وجود داشته باشد ولي در اب هاي زير زميني مقدار آن بشتر مي باشد. بطور متوسط در اب هاي زير زميني 10 تا 20 ميلي گرم در ليتر گاز كربنيك موجود است و گاهي اين عدد به 100 ميلي گرم در ليتر نيز مي رسد. در آب هاي معدني ممكن است اين مقدار از 350 ميلي گرم در ليتر بيشتر گردد. در آب هاي روي زميني مقدار گاز كربنيك بسيار كم است و دست بالا به 10 تا 15 ميلي گرم در ليتر مي رسد.
بيان موضوع نام برده در رابطه زير خلاصه مي شود:

د-درجه اسيدي PH
درجه تمركز ين هاي آزاد را كه نشانه ي خاصيت اسيدي آب است با PH و درجه تمركز ين هاي آزاد HO را كه نشانه ي حاصيت قليايي آن است با POH نشان مي دهند. در آب 25 درجه گرما مقدار حاصل ضرب غلظت ين هاي آزاد و OH تقريبا ثابت و برابر مي باشد. براي اينكه بتوانند آنرا به آساني نمايش دهند صورت لگاريتمي آن را بكار مي برند.


بيان موضوع نام برده در رابطه زير خلاصه مي شود:
=غلظت آب بر حسب ين هاي آزاد غلظت آب بر حسب ين هاي آزاد- OH(4-4-) =مقدار ثابت
از طرفين رابطه (4-4) لگاريتم مي گيرند نتيجه مي شود.


هرگاه مقدار PH و POH در آب يك سان باشد آب حالت خنثي دارد. در حالتي كه PH<7 باشد آب حالت اسيدي و در صورت PH>7 آب خاصيت قليايي بخود مي گيرد. محلول نرمال اسيد كلريدريك داراي PH=0 و محلول نرمال سود سوزآوري داراي PH=14 مي باشد. آب آشاميدني خوب بايد كمي مايل به قليايي باشد (7 تا 8=PH).
نمونه- اگر درجه PH محلولي برابر 45/6 غلظت آن بر حسب ين هاي مي شود.


يعني در هر ليتر محلول گرم ين آزاد بيشتر از ين آزاد وجود دارد و محلول با اين نسبت خاصيت اسيدي دارد.
ه )راديو اكتيويته ي آب - آب ممكن است به صورت طبيعي و در اثر حل شدن گازهاي ناشي از نجزيه خود بخودي راديوم موجود در زمين خاصيت راديواكتيويته پيدا نمايد و يا به طور مصنوعي و در اثر ورود فاضلاب هاي كارخانه هاي اتمي و يا بر اثر بارش باران هاي دارنده ذرات راديواكتيو حاصل از انفجار اتمي راديواكتيو گردد.

1-4-خواص بيولوژيك و باكترولوژيك آب آشاميدني
در آب هاي طبيعي به ويژه آب هاي روي زميني در كنار مواد معلق تعداد بسياري موجودهاي كوچك تك سلولي نيز يافت مي گردند. موجودهاي زنده نام برده در آب ممكن است ريشه گياهي و يا حي واني داشته باشند. جدا كردن و گروه بندي آنها از ديدگاه حالت حيواني و يا گياهي داشتن بسيار دشوار مي باشد، زيرا تعدادي از انها در حد فاصل ميان دو حالت نام برده قرار دارند. بدين جهت

همه اين موجودهاي ذره بيني زنده را بنام باكتري يا ميكروب مي نامند. اين موجودها به علت سادگي شكل زندگي خود قدرت تكثيرپذيري زيادي را دارا مي باشند. همه باكتري ها و يا ميكروب هاي موجود در آب بيماري زا نيستند و حتي بسياري از انها بوسيله دياستاز هايي كه ترشح مي كنند و يا از راه تغذيه، مواد آلي را تجزيه و به نيتريت ها تبديل مي نمايند. از همه باكتري هايي كه در اب يافت مي شوند تنها تعداد كم براي سلامتي انسان زيان آور مي باشند و از آنجا كه شناخت

باكتري هاي بيماري زا باكتري هاي بي زيان نياز به آزمايش هاي دقيق دارد و از سوي ديگر وجود يك نوع باكتري حتي اگر خطرناك هم نباشد مي تواند نشان دهنده وجود باكتري هاي ديگر و از آن جمله باكتري ها و يا ميكروب هاي بيماري زا باشد پس در اب مورد استفاده براي آب رساني بايد تعداد موجودهاي ذره بيني بي زيان نيز از حد معيني بيشتر نگردد. به عبارت ديگر وجود تعداد زياد باكتري در آب احتمال وجود باكتري هاي بيماري زا از قبيل قبيل ميكروب هاي بيماري مانند حصبه و وبا را نيز حالا مي برد. برابر استاندارد سازمان جهاني بهداشت در سال 1984 تعداد كل باكتري هاي موجود دريكصد ميلي ليتر از آب آشاميدني، در 95 درصد از نمونه هاي برداشت شده در عرض يك سال، بايد صفر باشد. همچنين تعداد باكتري ها در هيچ نمونه اي نبايد از 3 عدد بيشتر گردد.
خواص آب مصرفي در كارخانه ها
خواص آب مصرفي در كارخانه ها بايد در هر مورد با توجه به نوع و فرآورده كارخانه بررسي و تعيين گردد. حتي ممكن است در يك كارخانه نيز براي مصرف هاي گوناگون نياز به نوع هاي مختلف آب پيدا نمود. در يك كارخانه قند آب لازن براي شتستشوي چغندر قند با آب مصرفي براي گرفتن شيره چغندر و نيز آب لازم براي ديگهاي بخار كارخانه يم نوع نيستند و نطر به تعداد روزافزون صنايع و تنوع آنها نمي توان در اينجا مشخصات آب مصرفي هر بخش را جداگانه بررسي نمود. تنها بخشي كه تقريبا در همه كارخانه ها يكشان است آب ديگهاي بخار كارخانه ها مي باشند. آب مصرفي در ديگ بخار بايد نمك زدايي شده و سختي آن كم يعني پيرامون 20 ميلي گرم در ليتر باشد. دست بالاي مجاز درجه سختي آب مصرفي در ديگ هاي بخار برابر استاندار آلمان 45 ميلي گرم در ليتر كربنات

كلسيم مي باشد.
خواص آب مصرفي در كارهاي ساختماني
آب در كارهاي ساختماني يا براي تهيه ملات و يا آب پاشي روي قطعه هاي تازه بتني بكار مي رود. ملاتهايي از قبيل گل، شفته آهك و ماسه آهك حساسيت زيادي در برابر ناخالصي هاي آب وصفي ندارند. آب لازم براي تهيه ملات ماسه سيمان كه امروزه مهم ترين ملات را در كارهاي ساختماني تشكيل مي دهد و نيز آب مورد لزوم براي ساختن قطعه هاي بتني و بتن آرمه بايد داراي خواص شيميايي مشخصي باشد. به طور كلي آب هايي كه به شكل هاي گوناگون روي ملات ماسه سيمان اثر كرده و مقاومت آنها را كاهش مي دهند آب هاي خورنده ناميده مي شوند و مهم ترين آنها عبارتند از:
الف-آب هاي گاز كربنيك دار- همانگونه كه پيش از اين به تفصيل بيان شد، گاز كربنيك آزاد و غير

وابسته در آغاز با آهك آزاد و سپس با كربنات كلسيم موجود در سيمان تركيب شده انها را به صورت بيكربنات محلول در آب در مي آورد.

پيشرفت دو واكنش نامبرده بسته به مقدار گازكربنيك و يكربنات محلول در آ ب
مي باشد.
ب-آب هاي سولفات دار- ين سولفات مخصوصا هنگامي كه به صورت سولفات كلسيم باشد مستقيما با آلومينات تري كلسيك موجود در سيمان تركيب شده بلورهاي سوزني شكل و خيلي پر حجم سولفوآلومينات كلسيم را توليد مي كند. اين جسم كه با مقداري زياد آب متبلور مي شود شبكه بلورين سيمان را كه تازه گرفته و در حال سخت شدن است شكافته و سبب انبساط ملات و از ميان رفتن مقاومت مكانيكي آن مي گردد.

ج-آب هاي شور-اثر آب هاي شور به شدت اثر آب هاي سولفاته نيست. از تأثير كلرورعهاي محلول روي الومينات كليسك موجود در سيمان كلرور آلومينات توليد
مي شود و مقاومت نهايي ملات را مي كاهد.
روش هاي تصفيه آب
آبي كه در طبيعت بدست مي آيد معمولا قابل استفاده مستقيم نبوده و بايد تصفيه گردد. اين كار به ويژه براي آب هاي روي زمين خيلي لازم است. آب هاي آلوده را مي توان به سه روش مكانيكي، شيميايي و زيستي(بيولژيك) تصفيه نمود. در تصفيه آب آشاميدني ممكن است چند گونه از تصفيه هاي نامبرده تواما در يك دستگاه انجام گيرد. مهم ترين روش هاي متداول در تصفيه آب آشاميدني عبارتند از:
گرفتن مواد درشت با كمك آشغال گير، ته نشين كردن مواد خارجي معلق در آب، تصفيه آب با كمك صافي، اكسيد كردن مواد آلي موجود در آب با كمك هوارساني و گند زدايي آب توسط مواد شيميايي.
شبكه هاي آشغال گير
پيش از ورود آب به تصفيه خانه با كمك اين شبكه هاي فلزي مواد بزرگ شناور در آب گرفته مي شوند از اين رو تنها براي برداشت از منبع هاي روي زمين مانند رودخانه ها بكار مي روند. در صورت زياد بودن مواد شناور در آب رودخانه و براي جلوگيري از بسته شدن شبكه هاي نامبرده آنها را در دو يا سه رديف با سوراخ هاي گوناگون قرار مي دهند. شبكه هاي آشغال گير درشت با سوراخهاي 20 تا 30 ميليمتر و شبكه هاي ريزبا سوراخ هاي 2 تا 5 ميليمتر و شبكه هاي خيلي ريز كه به ندرت مورد استفاده قرار مي گيرند با سوراخ هاي 2/0 تا يك ميليمتر ساخته مي شوند. مجموع سطح سوراخ هاي نخستين شبكه بايد 5/1 تا 2 برابر سطح مقطع لوله آورنده آب به تصفيه خانه ب

اشد و سرعت آب در سوراخ هاي شبكه نبايد بيش از 66/1 متر بر ثانيه گردد.
روش ته نشين كردن مواد خارجي آب
الف-ته نشيني بدون استفاده از مواد شيميايي - تصفيه در استخرهاي ته نشيني را معمولا تصفيه مقدماتي آب نيز مي نامند. چون آ بهاي موجود در طبيعت داراي مقداري مواد معلق مي باشند كه در مرحله ي نخست بايد از آب گرفته شوند بنابراين آب را وارد استخرهاي بزرگي مي كنند واز سوي ديگر خارج مي سازند آب پس از وارد شدن استخر سرعتش كاسته شده و به 2 تا 10 ميليمتر در ثانيه مي رسد. اين سرعت كافي است كه به ذرات معلق امكان ته نشيني را بدهد . اين كار ممكن است به شكل متناوب نيز صورت گيرد يعني استخري را پر از آب كرده بگذارند ته نشين گردد و سپس آبرا خالي نموده و استخر را بشويند ولي اين شكل كار تنها براي دبي هاي كم اجرا پذير است و نياز به تعداد زيادي استخر مي گردد از اين رو امروزه كمتر از اين روش استفاده مي شود.
ب-ته نشيني با استفاده از مواد شيميايي
براي كوتاه كردن مدت زمان ته نشيني و نيز براي كم كردن مقدار نمك هاي محلول در آب غالبا استخرهاي ساده ته نشيني كفايت نكرده و كاربرد مواد شيميايي جهت تصفيه آب لازم مي گردد. نوع و مقدار مواد شيميايي لازم بايد نسبت به نوع آب و مواد آن در آزمايشگاه تعيين گردد. مواد شيميايي كه براي ته نشيني مواد خارجي آب مصرف مي شوند به صورت زير كار مي كنند:
نخست-مواد شميايي مصرفي كه بيشتر داراي بار الكتريكي مثبت مي باشند مواد ريز معلق در آب را كه معمولا داراي بار منفي هستند به دور خود جذب كرده و ذرات معلق بزرگ تر و سنگين تري را مي سازند و براي ته نشيني آماده مي كنند. اين پديده را انعقاد مي نامند.
دوم-مواد شيمايي با نمك هاي محلول در آب تركيب شيميايي نموده و از نمك هاي محلول نمك هاي نامحلول بوجود مي آورند و آنها را براي ته نشيني آماده مي سازند.

ماد شيمايي كه در تصفيه آب آشاميدني بكار مي روند بسيار گوناگون مي باشند.
سولفات آهن سه ارزشي
سولفات آهن
سولفات مس(كات كبود)
صافي ها
تصفيه نهايي آب بوسيله صافي ها انجام مي گيرد. در صورتي كه آب داراي مواد خارجي و معلق بسياري نباشد صافي ها مي توانند تنها وسيله تصفيه آب نيز باشند. براي آب هاي با درجه ناخالصي زياد بايد پيش از صافي از استخرهاي ته نشيني ساده و يا از استخرهاي پولساتور و اكسيلاتور استفاده نمود. صافي ها براي تصفيه آب چند كار را همزمان انجام مي دهند.
نخست-تصفيه مكانيكي به صورت صاف كردن آب و گرفتن مواد كلوئيدي و آلك هاي و انگل هاي موجود در آب، شدت اين كار بسته به بزرگي و كوچكي خلل و فرج لايه ماسه دارد.
دوم-در اثر خاصيت جذب سطحي دانه هاي ريز ماسه مواد كلوئيدي را در آب به دور خود

جمع مي كنند.
سوم-اكسيد اسيون مستقيم مواد معدني و آلي آب با كمك اكسژن محلول در آب.
چهارم-كمك به رشد و تكثير باكتري هاي هوازي كه به صورت لايه لجن در روي ماسه ها نمودار مي گردند. اين باكتري ها با ترشح دياستازهايي مواد آلي را اكسيد كرده و يا با تغذيه ي آنها توليد نيترات ها و فسفات ها را مي نمايند