theme

روش پیش بینی تشکیل رسوب

روش های مختلفی برای پیش بینی تشکیل رسوب پیشنهاد شده است . باید این نکته را یاد آور شد که روش های پیش بینی معمولأ بر مبنای تعادلات شیمیایی است که فقط می توانند مشخص کنند که چه اتفاقی خواهد افتاد ولی دینامیک مسئله را بررسی نمی کنند . بدون تردید تمایل به رسوب گذاری آب به علت تاثیر عوامل بسیار زیاد ، پیچیده تر از آن است که بتوان با روش های پیش بینی ، پاسخ دقیقی بدست آورد. به عنوان مثال رسوب سولفات کلسیم خود به چهار شکل است .هر چند که حلالیت هر چهار شکل با افزایش دما کاهش می یابد ، اما به هر صورت حلالیت آنها با هم فرق دارد همان گونه که در شکل زیر نشان داده شده است .

حلالیت گونه های مختلف سولفات کلسیم در آب خالص

حلالیت گونه های مختلف رسوف سولفات کلسیم در آب خالص

در پیش بینی تشکیل رسوب این تفاوت ها را باید مد نظر قرار داد. بر عکس سولفات کلسیم ، حلالیت سولفات باریم با دما افزایش می یابد . به طور کلی این روش ها قادر نیستند پیش بینی کنند که رسوب چه موقعی و با چه شدتی ایجاد خواهد شد. در اینجا روش پیش بینی تشکیل رسوب کربنات کلسیم مورد بحث قرار می گیرد. همانگونه که می دانید در آب طبیعی همواره مقداری گاز دی اکسید کربن به صورت محلول موجود است این گاز نقش عمده ای در تشکیل رسوب کربنات کلسیم دارد . در اثر حل شدن این گاز در آب اسید کربنیک تولید می شود . این اسید ضعیف به آهستگی مواد معدنی خاک ( از جمله انواع مختلف کریستال های کربنات کلسیم ) را در خود حل می کند . این انحلال باعث افزایش یون کلسیم و بی کربنات در آب می شود . البته حلالیت کربنات کلسیم در آب بستگی به دما و فشار جزئی دی اکسید کربن دارد.در شکل زیر اثر فشار جزیی دی اکسید کربن بر حلالیت کربنات کلسیم دردماهای مختلف نشان داده شده است .

 

اثر فشار دی اکسید کربن بر حلالیت کربنات کلسیم

اثر فشار دی اکسید کربن بر حلالیت  رسوب کربنات کلسیم

 

اگر در اثر تغییر دما یا فشار جزیی دی اکسید کربن ، به مقدار کمی  محلول در آب ، مایع را ترک کند، در آن صورت به علت کاهش حلالیت گاز ، تعادل کربنات و بی کربنات بهم خورده و باعث رسوب کربنات کلسیم می شود . به ازاء هر مول دی اکسیدکربنی که آب را ترک می کند یک مول کربنات کلسیم رسوب خواهد کرد. بنابراین تشکیل رسوب در دماهای نه چندان زیاد به علت تبدیل سختی بی کربناتی به کربنات کلسیم در اثر حرارت یا افزایش در قلیاییت ( به حدی که کربنات کلسیم را به صورت فوق اشباع در آورد ) می باشد . در حالت تعادلی ، همه انواع دی اکسید کربن (دی اکسید کربن آزاد ، بی کربنات و کربنات ) به گونه ای موازنه هستند که نه باعث خوردگی می شوند و نه باعث رسوب گذاری . تنظیم ترکیب اجزاءآب به گونه ای که شرایط تعادل را ارضاءکند ، با استفاده از روابط مربوط به حلالیت و تعادل کربنات کلسیم امکان پذیر است. در سال ۱۹۳۶ لانجیلر حلالیت کربنات کلسیم را به چند متغییر موثر در انحلال ،مربوط کرد . در این روش با تعریف پارامتری موسوم به اندیس اشباع ( یا اندیس لانجلیریا اندیس رسوب )،  ، به صورت IS = pH – pHs  می توان از تمایل به رسوب گذاری یا خوردگی آب مورد نظر بطور کیفی اطلاع  حاصل کرد. در واقع اندیس اشباع ، اختلاف pH واقعی آب ( که توسط دستگاه pH متر اندازه گیری می شود ) با pH آبی است که نه تمایل به خوردگی و نه تمایل به رسوب گذاری دارد که به آن pH اشباع ( pHs) می گویند. IS برابر صفر بیانگر این است که pH واقعی برابر pH اشباع می باشد یعنی یک تعادل اشباع برقرار است و آب تمایلی به رسوب گذاری و یا خوردگی ندارد.  اما اگر IS مثبت باشد یعنی pH واقعی بیشتر از pH اشباع می باشد و تحت این شرایط دما ، قلیاییت و مواد جامد محلول ، آب به حالت فوق اشباع از کربنات کلسیم بوده و از این رو آب تمایل به رسوب گذاری دارد. بالاخره اگر IS منفی باشد معرف آن است که هنوز تعادل شیمیایی برقرار نشده است در این صورت اگر رسوبی در سیستم وجود داشته باشد در آب حل خواهد شد و ممکن است آب فلز را هم مورد حمله قرار بدهد (خوردگی).

در رابطه لانجیر غلظت یون های کلسیم و بی کربنات باید بر حسب مولار باشد . در صورتی که غلظت این یون ها بر حسب ppm معادل کربناتی باشد ابتدا باید به ppm خود یون و سپس به مولار تبدیل شود.

اما روش لانجیلر فقط برای آب های شهری ( با pHs کم ) و در محدوده  بین ۵/۶-۵/۹ مفید است . در این شرایط  را می توان با توجه با توجه به آنالیز آب ( دانستن غلظت یون های کلسیم و بیکربنات ) و شکل زیر محاسبه کرد.

محاسبه phs با استفاده از آنالیز آب ، داشتن دما و غلظت یون کلسیم و قلیاییت

محاسبه phs  رسوب با استفاده از آنالیز آب ، داشتن دما و غلظت یون کلسیم و قلیاییت

 

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *