مقاله در مورد پروسه تولید آب معدنی

بخشی از مقاله

پروسه توليد آب معدني

بخش 1
مقدمه:
آب اين ماده حياتی و با اهميت در دنيا نقش بسيار مهمی را درشکل گيری تمدنها و استمرار آنها داشته است مروری بر سوابق تمدنهايی که در طول تاريخ شکل گرفته اند و شکوفا شده اند نشانگر اين واقعيت است که وجود آب و امکان دسترسی به آن يکی از کليدی ترين عوامل فراگيری و استمرار آنها بوده است . افزايش تقاضا برای آب و اوجگيری رقابت بين مصرف کنندگان مختلف موجب شده انسان برای ايجاد موازنه وتعادل بين توزيع نيازها و منابع آب موجود مستقيما در وضعيت طبيعی رودخانه ها دخالت کند و با ايجاد تاسيسات گوناگون ذخيره و توزيع آب شرايط طبيعی را به منظور تامين نيازهای خود تغيير دهد .

آب معدنی و آب شرب بعنوان يکی از نيازهای اساسی روزمره انسان و استمرار حيات ميباشد . ميزان نياز روزمره هر فرد ۱ تا ۲ ليتر ميباشد که بستگی به شرايط آب و هوايی و سن و سال دارد . استفاده از آب آشاميدنی سالم و گوارا يکی از مهمترين فاکتورهای مصرف آب ميباشد که از ساليان بسيار دور به آن توجه شده است . منشا حدود ۸۰٪ از بيماريهای انسان عدم دسترسی به آب سالم است . ۷۵٪ از مردم جهان سوم از امکانات آب برای مصارف بهداشتی محرومند بنابر اين زمان اين تصور نادرست که آب سالم به هر ميزان که مورد نياز باشد به وفور در دسترس است ديگر سپری شده است واقعيت آن است که آب سالم و گوارا کمياب و گرانبها ميباشد آلودگيها با ايجا

د تغييرات نامطلوب در خواص فيزيکی ، شيميايی و بيولوژيکی کيفيت آب را تنزل ميدهند و در مراحلی آب را از حيطه انتقاع ساقط مينمايند . برخی از آلودگی ها زوال پذيرند و به آسانی تجزيه

و يا تقليل داده ميشوند نظير مواد زائد کشاورزی و حيوانی و فاضلابهای انسانی بعضی از آلاينده ها نيز انحطاط ناپذيرند مانند جيوه و سرب و برخی از ترکيبات پلاستيکها که از افزايش آنها در آب بايد جدا جلوگيری شود .
آب معدنی:
تعريف : آب معدنی محصول بسته بندی شده آب گوارا و قابل شربی است با ويژگيهای فيزيکوشيميايی و ميکرو بيولوژی و ارگانو لپيتيکی تعريف شده که مستقيما از چشمه و يا نقاط حفر شده از طبقات زير زمينی به دست ميآيد و دارای خواص بهداشتی و درمانی باشد و در معرض هيچگونه پالايش خارج از استانداردهای مربوطه قرار نگيرد و در محل چشمه و يا منابع آبی مربوطه در شرايط خاص بهداشتی بسته بندی ميگردد .
انواع آب معدنی :
الف : ۱- گازدار ۲- بدون گاز ۳- گاز دار شده
آب معدنی گازدار : آبی است که پس از تصفيه های لازم و بسته بندی مقدار گاز آن برابر با مقدار گازی ميباشد که آب در مظهر چشمه دارد .
آب معدنی بدون گاز : آب معدنی است که پس از تصفيه و بسته بندی فاقد گاز کربنيک مازاد بر مقدار لازم جهت نگاهداری املاح بی کربنات موجود و يا گازهای ديگر باشد .

آب معدنی گازدار شده : آب معدنی است که پس از تصفيه های لازم از منبع ديگری گازکربنيک به آن اضافه شود .
ب : ۱- قليايی ۲- اسيدی ۳- نمکين ۴- فلئوردار ۵- آهن دار
تعريف و منشا آبهای معدنی :
آبهای معدنی طبيعی و گازهای معدنی طبيعی ،آبها و گازهايی هستند که از تشکيلات زمين شناسی خارج و دارای خواص درمانی بوده که توسط مجمع علمی پزشکی شناخته و دارای اجازه رسمی دولتی برای بهره برداری می باشند .

منشاء آبهای معدنی :
1) سطحی یا ژئوترمال :
این دسته آبها دارای منشاء خارجی یا جوی بوده که به داخل زمین نفوذ کرده و حتی تا عمق زياد پايين رفته و در اين جريان تغييراتی در ترکيب شيميايی آب حاصل و در يک شاخه صعودی به طرف بالا جريان پيدا کرده است . آب دو حرکت پايين رو سرد و حرکت صعودی گرم را دارا است . در صورتيکه ستون آبگرم در نزديک زمين به يک منطقه بسته برخورد کند سفره آبدار محصور را بوجود ميآورد در اين صورت ميتوان از اين آبها به مقدار فراوان با حفر چاههای عميق بهره برداری کرد و گاهی ترکيب شيميايی اين آبها مشابه آبهای خوراکی ميباشد .

۲) عمقی يا ژوونيل:
آبهای عمقی يا سنتز شده يا بکر دسته آبهايی هستند که از اعماق بسيار زياد زمين منشاء گرفته و ميتوانند حاصل بخار آخرين مرحله ماگمای مذاب درون زمين بوده که با تظاهرات آتشفشانی در ارتباط ميباشند . غالب آبهايی که در طبيعت وجود دارد از دسته آبهای با منشا خارجی ميباشند و مقدار کمی عمقی هستند .
پروسه توليد آب معدني بخش 2
تقسيم بندی چشمه ها بر اساس املاح محلول - گازهای محلول و درجه حرارت :
۱) چشمه های معدنی
به آبی گفته ميشود که مقدار املاح محلول در آن حداقل يک گرم در ليتر باشد . به چشمه ای که املاح محلول در آن به ميزان مذبور باشد چشمه آب معدنی گويند که در سطح زمين از راههای مختلف ظاهر ميشود بسته به اينکه کداميک از يونهای موجود در آب نسبت به يونهای ديگر برتری داشته باشد آبها را تقسيم بندی ميکنند .
- آبهای سديک کلروره : ميزان يونهای سديم و
کلسيم بيشتر از ساير يونها ميباشد .
- آبهای کلسيم کلروره : مقدار کلسيم و کلر بيشتر از ساير يونها ميباشد .
- آبهای سديک هيدروژن کربنات : يون سديم و هيدروژن کربنات بيشتری دارند .

- آبهای منيزيم - هيدروژن کربنات : يون منيزيم و هيدروژن کربنات بيشتری دارند .
- آبهای سديک - سولفات : يون سديم و سولفات بيشتری دارند .
- آبهای منيزيم - سولفات : يون منيزيم و سولفات بيشتری دارند .
- آبهای کلسيم سولفات : يون کلسيم و سولفات بيشتری دارند .
- چشمه های آهن دار چشمه هايی هستند که ميزان آهن آن حداقل ۱۵ ميلی گرم در ليتر باشد .

۲) چشمه های گاز دار :
در اين گونه چشمه ها گازهای متعددی مانند اکسيژن و هيدروژن و ازت و انيدريد کربنيک و هيدروژن و سولفوره و متان و ..... وجود دارد .
منشا اکسيژن آبهای جوی است که هوا به داخل آب منتقل ميکند هيدروژن در چشمه های آب فشان که منشاء عميق و آتشفشانی دارد يافت ميشود .
گاز هيدروژن سولفوره که در چشمه های گوگردی يافت ميشود منشا آن عمدتا آتشفشان است . اندريد سولفوره و متان اغلب با هيدرو کربنها مرتبط است و همچنين در اثر احياء سولفاتها به وجود ميآيد .

۳) چشمه های طبی :
نقش درمانی دارند و بيماريهای جلدی را از بين ميبرند .
۴(چشمه های آبگرم :
در صورتی که با حرارت سنج معمولی درجه حرارت آب چند دهانه چشمه را اندازه بگيريم متفاوت خواهد بود . اين دما در فصول مختلف و با توجه به گرمای زمين و فعاليت آتشفشانی در مناطق مختلف متفاوت است .
اختصاصات آبهای معدنی :
اختصاصات ظاهری :
املاح موجود در آب عموما سازنده اختصاصات ظاهری آب نيز ميباشند . آبهای گوگردی ميتوانند دارای کدورتی کم و بيش زياد بوده که ممکن است از محل مظهر و يا پس از قرار گرفتن در مقابل هوا و يا بالاخره پس از رسوب گوگرد کلوئيدی ظاهر شده باشد همينطور هيدروژن سولفوره نيز ممکن است در مراحل مختلف از آب خارج گردد . غالبا آبهای معدنی بدون رنگ بوده ولی در برخی مواقع مانند آبهای آهن و يا گوگرددار به رنگهای قرمز و يا شيری ميتوانند باشند . مزه آبهای معدنی نيز در رابطه با املاح موجود در آنهاست چنانچه آبهای کلرورسديک شور و آهن دار قابض و منيزيم دار تلخ ميباشد و بالاخره آبهای سيليس دار دارای لمس چسبنده هستند .

اختصاصات فيزيکی :

الف ) آبده چشمه ها :
آبده چشمه عبارت از مقدار آب حاصله از چشمه در واحد زمان ميباشد آبده چشمه ها هميشه ثابت نبوده و تحت اثر عوامل مختلفی مانند تغييرات فشار اتمسفر و باران و ذوب برف و يخچال و بسته شدن مجرای خروج گاز در اثر رسوبگذاری توسط خود آب و تغييرات سطح آب در اثر برداشت آب کم و زياد ميشود به هر حال وجود مجرايی ثابت جهت خروج آب معدنی لازم بوده

تا بتوان با کاپتاژ مناسب از آب معدنی استفاده کرد .
ب ) درجه حرارت :
حرارت آب معدنی در رابطه با منشا آن ميباشد عمق منشا آب ( در سه هزار متری از سطح زمين حرارت آب به صد درجه سانتيگراد ميرسد ) و سرعت بالا آمدن آب دو عامل اصلی در درجه حرارت آب ميباشند .
درجه حرارت آبهای معدنی با عواملی مانند حرکات ارتعاشی زمين و اختلاط با آبهای خارجی که باعث تغييرات فصلی ميشود در رابطه است تغييرات ناگهانی درجه حرارت ميتواند در اثر وارد شدن آب به سفره آبهای سطحی باشد که احتمالا باعث آلودگی ميگردد . درجه حرارت آب چشمه ها از کم تا حد جوشش ميباشد آبهای معدنی را از نظر درجه حرارت تقسيم بندی کرده اند که در زير به يک نوع آن اشاره ميشود :
آبهای خيلی گرم : بالای ۴۵ درجه سانتی گراد
آبهای گرم : ۳۵ الی ۴۵
آبهای نيمه گرم : ۲۸ الی ۳۵
آبهای معتدل : ۲۳ الی ۲۸
آبهای سرد : زير ۲۳ درجه سانتی گراد
ب ) مقاومت الکتريکی
اندازه گيری مقاومت الکتريکی نشان دهنده ميزان املاح موجود در آب ميباشد اين ميزان در آبهای سنگين خيلی کم و برای آبهای سبک زياد ميباشد از اين خاصيت برای کنترل آبهای معدنی استفاده ميشود ( عکس مقاومت الکتريکی هدايت الکتريکی ميباشد که گاهی آنرا محاسبه ميکنند (

ت ) راديو اکتيويته :
راديو اکتيويته آبهای معدنی که يکی از اختصاصات درمانی آنها ميتواند باشد مورد مطالعه فراوان بوده است راديو اکتيويته به دو صورت گازی شکل که معمولا به صورت گاز رادن با نيمه عمر کم ميباشد و يا به سبب عناصر راديو اکتيويته آبها در رابطه با زمينهايی ميباشد که آب از آن عبور کرده که عموما چشمه هايی که بيشتر راديو اکتيو هستند از زمينهای قديمی تر سرچشمه گرفته اند .

اختصاصات شيميايی :

اختصاصات شيميايی در رابطه با املاح و گازهای موجود ميباشد که خود در رابطه با منشا آب است همچنين عواملی چون ترکيب زمينهايی که آب از آنها گذشته و فشار و حرارت و سرعت حرکت و مدت جريان آب در زمين نيز در آن موثر است در آبهای معدنی از نظر ترکيب شيميايی اختلافاتی با آبهای سطحی خوراکی ديده ميشود مانند عدم وجود ترکيبات ازته به طور طبيعی در آنها و چنانچه يافت شوند علامت آلودگی آنها ميباشد ولی ممکن است نمکهای آمونيوم که از منشا آتشفشانی ميباشد در آبها يافت شود پس از خروج از زمين در آبهای معدنی تغييرات سريع رخ ميدهد مانند کم شدن راديو اکتيويته آب و از دست دادن گازها - اکسيداسيون و تعليق و احتمالا رسوب مواد آن .
الف - PH (حالت اسيدی قليايی )
يکی از عوامل مشخص کننده آبهای معدنی است و در تفسير نتايج آزمايش آب به کار ميرود آبهايی با PH کم معمولا دارای اسيد کربنيک آزاد - هيدروژن سولفوره آزاد و اسيد های هوميک ميباشند . آبهای زمينی آتشفشانی داری اسيد کلريد ريک و اسيد سولفوريک هستند آبهای زمينهای سيليسی دارای PH پايينتر از ۷ ميباشند . آبهای آهکی و سولفور سديک دارای PH بالا بين ۸ الی ۱۰ و آبهای سولفوره کلسيک PH بين ۵/۶ تا ۷/۵ دارند . آبهای بی کربنات سديک معمولا داری PH کمی پايينتر از ۷ ميباشند . PH آب پس از خروج از چشمه در طول زمان تغييراتی را به سبب از دست دادن گاز کربنيک و يا اکسيداسيون و غيره حاصل ميکند در اثر اکسيداسيون سولفورهای آب به سولفات تبديل و در نتيجه PHآب کم ميشود و چنانچه اسيد کربنيک آب از دست داده شود PH زياد ميشود .
گازها :
گازهايی که در آبهای معدنی يافت ميشوند عبارتند از اکسيژن که به ندرت به مقدار قابل تشخيص بوده و اگر در آب پيدا شود بيشتر دارای منشا خارجی ميباشد . هيدروژن در آبهای آب فشانها که دارای منشا عميق هستند يافت ميشود . ازت دارای منشا خارجی بوده و در آبهای معدنی غالبا وجو دارد ولی اين گاز ميتواند دارای منشا آتشفشانی نيز باشد هيدروژن سولفوره که در آبهای سولفوره وجود دارد غالبا از هيدروليز سولفورهای قليايی خاکی و يا احيا سولفاتها حاصل ميشود اندريد کربنيک که دارای منشا عميق است تشکيل آن در رابطه با کربنات ها و خصوصا کربنات کلسيم ميباشد . متان نيز از زمينهايی که دارای منابع هيدروکربور هستند مانند برخی از نقاط ايران از زمين خارج شده و يا از منشا تخميری مواد عالی که باعث احيا سولفاتهای آبهای سولفاته کلسيک شديد ميشوند منشا ميگيرد در آبهای معدنی علاوه بر گازهای فوق گازهای کميابی چون هليم - نيون - آرگون - کریپتون و گزنون نيز به مقدار متفاوت يافت ميشود .

املاح محلول :
۱- املاح تام
املاح تام آب که به وجود آورنده هدايت الکتريکی آب است يکی از عوامل مشخص کننده آبهای معدنی ميباشد تغييرات آن نشان دهنده اختلاط آب معدنی با آبهای نافذ ميباشد .
۲- هالوژنها
فلئور در آبهای معدنی به مقدار کم و بيش يافت ميشود .
کلرورها که از زمينهای دوران سوم که نمکی ميباشند گرفته ميشود در آبهای معدنی با منشا سطحی به مقدار فراوان يافت ميشود .
برم ويد که در آبهای معدنی يافت ميشود غالبا دارای منشا مردابی هستند .
گوگرد به صور مختلف در آبهای معدنی وجود دارد سولفات که به صورت املاح مختلف در آبهاست از زمينهای دوره ترياس و يا از اکسيداسيون آبهای زمينهای پيريتی حاصل ميشود گوگردی که از نظر درمانی حائز اهميت است به صورت تيوسولفات - پلی سولفور و سولفيت که از انواع سو

لفورها ميباشند يافت ميگردد .
ترکيبات ازته :
دارای اهميت خاصی از آبهای مشروب ميباشند و در آبهای معدنی هيچگونه اهميتی نداشته و وجود آنها در آبهای معدنی ميتواند نشان دهنده آلودگی با آبهای سطحی باشد . در مو

ارد استثنايی در آبهای معدنی با منشا آتش فشانی نيترات و نمکهای آمونيوم يافت ميشود .
آرسنيک :
در برخی از آبهای معدنی يافت ميشود که در زمين به صورت ۳ ظرفيتی و پس از خروج اکسيده شده به ظرفيت های بالا تبديل ميشود .
کربن و کربناتها :
در آبهای معدنی کربن به صورت انيدريدکربنيک - کربنات و اسيدهای هوميک يافت ميشود . انيدريدکربنيک نقش تنظيم کننده کربناتهای آب را دارا است پس از خروج از زمين يه سبک کم شدن فشار خارجی از آب خارج شده و باعث به هم زدن تعادل کربناتهای آب و در نتيجه عمل رسوبگذاری کربناتهای مختلف را در اطراف چشمه ميشود .
سيلسيم :
غالب آبهای معدنی دارای مقداری سيليس به صورت يونی يا کلوئيدی آزاد ميباشند . سيليکاتها در جريان تماس با آبها به صورت محلول در آمده که به سادگی در اثر عمل هيدروليز به سبب کم قليايی بودن آب تجزيه ميشوند انيدريد کربنيک که در اين عمل نقش مهمی را دارد باعث تجزيه آن در آب و ايجاد رسوبات کلوئيدی سيليس ميگردد .

بور :
در آبهای معدنی بطور پراکنده وجود دارد . منشا آن ميتواند از سطح زمين و بيشتر از کانيهای براته يا عمقی باشد .
کاتيونهای قليايی :
سديم و پتاسيم که در طبيعت تقريبا بصورت مساوی وجود دارند در آبها نسبت آنها متفاوت و سديم ۱۰ تا ۲۰ برابر پتاسيم ميباشد . سديم غالبابه همراه آنيون کلرور در آبهای معدنی وجود دارد . در کنار اين دو عنصر روبيديم و سزيم نيز به مقدار کمی در آبهای معدنی يافت ميشوند . کلسيم در

غالب آبهای معدنی وجود دارد و ميزان آن با ازدياد انيدريد کربنيک آزاد آب بالا رفته و عموما به صورت کربنات يا سولفات يا سولفور ميباشد به همراه کلسيم و استرانسيم و باريم به مقدار کمی در آبهای معدنی وجود دارد . منيزيم و ليتيم نيز به مقدار ناچيز يافت ميشوند .