واحد های مختلف اندازه گیری یون های آب

ممکن است برای شما جالب باشد که در راستای اهمیت بسیار زیاد نوشیدن آب با سطح کیفی بالا استانداردهای مختلفی برای آب آشامیدنی تعیین شده است. بسیاری از این مفاهیم برگرفته از محدوده و میزان آلاینده های آب هستند. بر اساس این استانداردها نوع آب برای استفاده در بخش های مختلف صنایع مشخص می شود. مثلا در صورتی که سختی آب بسیار بالا باشد آب سخت تعریف می شود و مناسب برای استفاده در برخی از صنایع است. در کنار این در صورتی که میزان املاح آب بسیار کم باشد آب خالص و در برخی دیگر از صنایع کاربرد دارد. برخی از مواردی که استانداردهای آب بر اساس آن تعریف می شوند میزان کدورت، کلر و سختی آب است.

 

واحد های مختلف اندازه گیری یون های آب

---

واحد های اندازه گیری یون های آب شامل موارد زیر می باشد:

 

• هدایت الکتریکی (EC)

هدایت الکتریکی یا EC یکی از پارامترهای تعیین کیفیت آب است و نشان‌ دهنده توانایی آب در انتقال جریان الکتریکی و میزان املاح هادی موجود در آب است. نمک و سایر مواد محلول در آب  به یون های مثبت و منفی تبدیل شده که این یون ها باعث هدایت الکتریکی می شوند. هدایت نشان دهنده کیفیت آب و میزان املاح محلول است.

EC آب یا هدایت الکتریکی معیاری از توانایی آب برای هدایت جریان الکتریکی در داخل آب می‌باشد این ویژگی با تمام غلظت عناصر یونیزه شده ی آب و مقدار دماییکه هنگام اندازه‌گیری انجام می‌شودربط دارند. EC آب را با دستگاهی به نام EC متر  و بر اساس میزان میکرو موسدر سانتیمتر اندازه می گیرند. با اندازه‌گیری EC آب می‌توانید به کیفیت آب و طبقه بندی آن پی برد.

EC آب رابطه مستقیمی با مقدار TDS آب دارد که مقدار آن را می توان کمتر از ۱۵۰۰میکرو زمینس بر سانتیمتر در نظر گرفت. البته این مقدار متغیر بوده و به سایر پارامتر های آب هم بستگی دارد. . EC معادل electrical conductivity  به معنای هدایت الکتریکی می باشد. براي اندازه گيري TDS آب مقدار EC آن را مي توان اندازه گرفت و از طريق فرمول TDS را بدست آورد.

 

 

 

 

عوامل موثر بر EC

-درجه حرارت با افزایش درجه حرارت هدایت نیز افزایش می یابد طوری که با افزایش یک درجه حرارت هدایت الکتریکی دو درجه افزایش می یابد. هدایت آب را بطور استاندارد در 25 درجه سانتیگراد اندازه گیری می کنند

-گازها محلول در آب نظیر CO2 و NH3 باعث بالا رفتن هدایت می شود

-یون های H+ و – OH که باعث افزایش هدایت می شوند. بنابر این برای اندازه گیری هدایت باید محلول تقریبا خنثی باشد، بطور مثال برای اندازه گیری هدایت در حضور آمونیاک نمونه را باید با اسید گالیک خنثی کرد.

 

محاسبه هدایت الکتریکی

یکی از راه­‌های ساده تعیین غلظت املاح محلول در آب، اندازه‌گیری هدایت الکتریکی است. آب مقطر یا آب خالص تقریباً هادی جریان الکتریسیته نیست ولی اگر در آب نمک‌های ‌محلول ‌وجود ‌داشته ‌باشد، آب را هادی جریان ‌الکتریسیته می‌کند. ‌هر چه مقدار املاح حل شده در آب بیشتر باشد قابلیت هدایت الکتریکی نیز افزایش می‌یابد. به عبارت دیگر مقاومت الکتریکی آن کاهش می‌یابد. با توجه به ‌نقش درجه ‌حرارت در میزان هدایت الکتریکی آب، اندازه‌گیری‌ها نسبت به درجه حرارت استاندارد که همان ۲۵ درجه ‌سانتیگراد است بایستی اصلاح گردد. ‌هدایت ‌الکتریکی به ازای افزایش هر درجه سانتیگراد تقریباً ۲ درصد افزایش می ‌یابد که می ‌توان آن را بصورت زیر نشان داد:

EC25 =ECt-0.02 (t-25) ECt

 

چگونه EC آب را کاهش دهیم؟

کاهش EC به شیوه های مختلفی امکان پذیر است :

* اسمز معکوس یا دستگاه آب شیرین کن  صنعتی :

در این دستگاه ها با استفاده از غشای نیمه تراوا، املاح و یون های موجود در آب جداسازی شده و هدایت الکتریکی تا حد مطلوبی کاهش پیدا می کند.

*تبخیر نیز از دیگر روش های موثر در این زمینه است که اجرای آن در سطح صنعتی مقرون به صرفه نیست.

 

 

• TDS متر

کل مواد جامد محلول یا همان  Total dissolved solids که به اختصار (TDS) نیز گفته می شود و در واقع TDS مقدار شفافیت آب را مشخص می کند. مواد جامد محلول در آب ممکن است مواد آلی یا غیر آلی (مواد معدنی) باشند.

به هر ترکیب شیمیایی جامد، مایع و گاز که مواد تشکیل دهنده آن ها شامل کربن باشد مواد آلی می گویند ولی این تعریف خیلی جامع نمی باشد چون الماس دارای کربن می باشد ولی جزء مواد معدنی محسوب میگردد، بیشتر مواد آلی به صورت محلول در آب می باشند.
مواد معدنی شامل فلزات می باشند مانند روی، آهن، منگنز، مس، روی، کرم و… می باشد.

هر چقدر TDS آب بیشتر باشد سبب می گردد که آب بو ،طعم و رنگ نامطلوب تری به خود بگیرد.

واحد سنجشTDS  میلی گرم در لیتر یا PPM می باشد. مقدار مطلوب آن برای آب شرب 80ppm تا  200PPM می باشد. در حال حاظر TDS آب تهران بین 300ppm تا 750ppm میباشد و  TDS آب اطراف تهران 900ppm می باشد.

دانستن این نکته هم مهم است که TDS بالای 500ppm مطابق با نظر اکثر پزشکان فعال در زمینه کیفیت آب اشامیدنی باعث بروز بیماری های زیادی می شود .

وجود ذرات معلق جامد بالا در آب باعث ایجاد رسوب در لوله های آب و کتری میگردد که این نشانه ای مبنی بر بی کیفیت بودن آب آشامیدنی دارد.

 

 

 

انواع تی دی اس متر:

1-دستگاه تی دی اس متر آنلاین که در جای ثابت مثل روی تابلو دستگاه R.O نصب می‌گردد.

2-دستگاه تی دی اس متر دستی که قابل‌حمل توسط نفر بوده به زبان دیگر پرتابل است و برای کارهای صحرایی (همراه کارشناس) استفاده می‌گردد.

3-دستگاه تی دی اس متر آزمایشگاهی که از دقت بیشتری برخوردار بوده و در آزمایشگاه استفاده می‌شود. به نسبت دستگاه‌های فوق حساس‌تر است و نگهداری بهتری می‌طلبد.

واحد اندازه گیری TDS

یک TDS متر، معمولا TDS را به صورت میلی گرم بر لیتر (mg/l) ویا قسمت در میلیون (ppm) ارائه می دهد. به عنوان مثال TDS=1 PPM نشان می دهد که در هر لیتر از آب، یک میلی گرم مواد جامد محلول وجود دارد.

 

روش­‌های کاهش tds آب آشامیدنی

در حالت کلی سه روش برای کاهش میزان تی دی اس آب وجود دارد:

• روش الکترو‌ دیالیز Electro Dialysis که به اختصار روش ED گفته می‌شود برای جداسازی غشایی آب‌­هایی با تی دی اس کمتر از 5000ppm استفاده می‌­شود.
• روش تبادل یونی
•  روش اسمز معکوس

روش اسمز معکوس یکی از تکنولوژی‌­های اخیر است که نسبت به دو روش قبلی عملکرد بهتر و بهینه­‌تری دارد. در روش اسمز معکوس ناخالصی‌­های آب شامل انواع گازهای شیمیایی، رادیواکتیوی، جیوه، سرب، نیتریت، نیترات، آرسینک و دیگر جامدات آب گرفته می‌­شود. تمام دستگاه­‌های تصفیه آب آکواجوی مجهز به تکنولوژی اسمز معکوس هستند. همچنین دستگاه های تصفیه آب آکواجوی از مواد بهداشتی و غذایی تولید می­‌شوند و تأییدیه‌­های جهانی NSF، WQA و سازمان غذا و دارو را دارا هستند.

 

 

• سختی آب

سختی سنج آب چیست؟

 

کاهش سختی آب یکی از مهم ترین دلایلی است که بسیاری از افراد تصمیم به خرید انواع دستگاه های تصفیه آب می گیرند. سختی بالای آب می تواند مشکلات زیادی را در سیستم های لوله کشی، دیگ های بخار و… ایجاد کند. این موضوع باعث گستردگی استفاده از دستگاه های تصفیه آب صنعتی و دستگاه های تصفیه آب نیمه صنعتی در صنایع شده است. اما چطور می توان متوجه سختی بالای آب شد؟

معمولا سختی بالای آب را می توان با بروز مشکلاتی مثل ایجاد رسوب در سیستم متوجه شد، با این حال اندازه گیری دقیق سختی آب برای انتخاب سیستم فیلتراسیون مناسب اهمیت زیادی دارد. برای اندازه گیری سختی آب در سیستم های مختلف، می توان از سختی سنج آب استفاده کرد. این ابزارها توانایی اندازه گیری سختی آب را با دقت بالایی دارند.

در ساختار دستگاه های تصفیه آب صنعتی  از فیلترهای ممبران استفاده می شود که توانایی متفاوتی برای از بین بردن سختی آب دارند. در واقع نوع ممبران در سیستم، بر اساس میزان سختی آب می تواند متفاوت باشد. این موضوع باعث شده تا اندازه گیری دقیق سختی آب، برای انتخاب نوع سیستم مناسب اهمیت زیادی داشته باشد. به عنوان مثال در مواردی که سختی آب بسیار بالاست باید از دستگاه های تصفیه آب صنعتی استفاده کرد.

 

چرا سختی را اندازه گیری کنیم؟

به طور کلی، آب سخت رسوبات جامدی را تشکیل می دهد که عمدتاً از نمک های کلسیم و منیزیم تشکیل شده است و می تواند به تجهیزات آسیب برساند، در حالی که آب نرم ممکن است خورنده باشد و بنابراین، اندازه گیری و دانستن سطوح سختی در آب فرآیند شما برای حفظ تعادل ظریف بین جرم گیری و خورندگی بسیار مهم است.

در حالی که برخی از سختی ها ممکن است در برخی کاربردهای کیفیت آب قابل قبول باشد، برخی دیگر برای جلوگیری از پوسته پوسته شدن و آسیب به تجهیزات به سختی صفر نیاز دارند. بنابراین، نرم شدن آب با تبادل یونی اغلب برای حذف سختی در دستگاه تصفیه آب ضروری است. برای بهینه سازی این فرآیندها، گاهی اوقات مهم است که سطوح کلسیم و منیزیم را به همراه سختی کل به طور جداگانه بررسی کنید.

 

• پی اچ (PH)

PH آب آشامیدنی یکی از مهم ترین و اصلی ترین فاکتورها در سنجش میزان استاندارد بودن آن می باشد که تاثیر مستقیم بر سلامت بدن دارد. این فاکتور در واقع قدرت اسیدی و قلیایی بودن آب را مورد بررسی قرار داده و روش های مختلف تصفیه آب بر کاهش یا افزایش آن تاثیر بالایی دارند.

 

PH یا پتانسیل یون هیدروژن در آب می باشد که برای اولین بار توسط سون سورنس در سال 1909 معرفی شد. در واقع PH میزان ذرات با بارالکتریکی را در یک ماده اندازه گیری می کند. میزان پتانسیل یون هیدروژن در آب یا Potential of Hydrogen Ion در بازه صفر تا 14 متغیر بوده و هر یک از این اعداد نشان دهنده قلیایی یا اسیدی بودن محیط آن می باشد. به طوریکه اسیدی بودن آب به معنای قرار گرفتن مقدار PH در بازه صفر تا 7 بوده و در مقابل، قلیایی بودن آن یعنی مقدار PH در بازه 7 تا 14 قرار دارد.

 

 

 

 

استاندارد PH آب آشامیدنی

با توجه به تاثیرات مثبت و منفی که آب بر سلامت بدن دارد، استانداردهایی برای مقدار PH در آب شهری و آشامیدنی در فرآیندهای تصفیه آب تعیین شده است. این استانداردها به شرح زیر می باشد:

آب مورد استفاده و سالم برای بدن به صورت استاندارد باید در بازه 6 تا 8 قرار داشته باشد. لازم به ذکر است که PH کمتر از 7 خاصیت اسیدی را نشان داده و از 7 بالاتر نشان دهنده قلیایی بودن آب می باشد. بازه 7 آب در حالت خنثی قرار داشته و نه اسیدی بوده و نه قلیایی!

 

در ادامه به بررسی متغیرهای تاثیرگذار در PH آب آشامیدنی می پردازیم. متغیرهای تاثیرگذار بر PH آب آشامیدنی، می توانند عوامل طبیعی و یا ناشی از فعالیت های انسانی باشند. در زیر برخی از مهم ترین این عوامل را با هم بررسی می کنیم.

1- ترکیب خاک و سنگ بستر

یکی از متداول ترین متغیرهای که بر سطح PH آب آشامیدنی تاثیر می گذارد، ترکیب سنگ بستر و خاک است که آب از طریق آن هم در بستر و هم در آب های زیر زمینی حرکت می کند. آب موجود در نواحی دارای یخبندان معمولا اسیدی تر (دارای PH کمتر) نسبت به مناطق دارای سنگ آهکی است.

 

2- رشد گیاه و مواد آلی

از دیگر عوامل موثر بر سطح PH آب آشامیدنی، رشد گیاه و مواد آلی در بدنه آبی می باشد. با تجزیه مواد آلی، دی اکسید کربن آزاد می شود. دی اکسید کربن پس از ترکیب با آب تشکیل اسید کربنیک می دهد. اگر چه اسید کربنیک ضعیف است، اما مقادیر زیاد آن می تواند باعث تغییر PH آب آشامیدنی شود.

3- بارش های اسیدی

هر شکلی از بارندگی با سطح PH کمتر از 5 به عنوان باران اسیدی شناخته می شود. این بارش ها ناشی از واکنش آب با اکسیدهای نیتروژن، گوگرد و سایر ترکیبات اسیدی است، که باعث PH کمی اسیدی آب می شوند. این گازها معمولا از استخراج معدن، عملیات ذوب یا احتراق سوخت فسیلی ناشی می شود. سطح CO2 بیش از حد بالا می تواند باعث کاهش PH آب باران شود.

 

4- آلودگی منبع نقطه ای

این نوع آلودگی بسته به مواد شیمیایی دخیل می تواند PH آب را افزایش یا کاهش دهد. این مواد شیمیایی از تخلیه فاضلاب، رواناب کشاورزی یا صنعتی می آیند. عملیات معدن کاوی معمولا زغال سنگ نیز می تواند باعث ایجاد رواناب های اسیدی شده و در صورت ضعیف بودن بافر خاک اطراف آن، باعث نشت اسید به آب زیر زمینی شود.

5- آلودگی هوا

گرد و غبار و آلاینده های کوچک موجود در هوا می توانند سطح PH را مانند سنگ ها و خاک ها تغییر دهند. ذرات ریز ممکن است حاوی ترکیبات شیمیایی یا آلی باشند، که وقتی در آب حل می شوند می توانند به اسیدهای ملایم یا ترکیباتی با خواص قلیایی تبدیل شوند.

 

مضرات بالا بودن PH آب شهری بر سلامت

همان طور که اشاره شد بالا بودن مقدار ph آب شهری و آشامیدنی از بازه 7 به معنای قلیایی بودن آن می باشد که بر اساس استانداردها تا عدد 8 برای مصرف قابل قبول خواهد بود. در مطلب تاثیر تصفیه آب بر میزان ph اشاره کرده ایم که استفاده از کلر برای گند زدایی می تواند این فاکتور را تغییر دهد. آب هایی که خاصیت قلیایی بالاتری دارند، برای بدن مضرات متعددی را به همراه خواهند داشت که از جمله آنها می توان به سرگیجه و همچنین افت نیروی ماهیچه ها اشاره نمود. علاوه براین، لازم است به این مسئله توجه داشته باشید که آب با خاصیت قلیایی بالا به مرور منجر به کاهش کلسیم در خون و رشد بیماری های مختلف از قبیل هیپوکلسمی گردد.

فواید بالا بودن ph آب

در حالت کلی می توان گفت ترجیح بر این است که خاصیت قلیایی بودن آب بالا باشد تا اسیدی بودن آن! حتی در بسیاری از مواقع تلاش میشود تا افراد به دلایل مختلف آب های قلیایی مصرف کنند تا نتایج مثبتی از قبیل موارد زیر را دریافت کنند. به عبارت دیگر، مصرف آب های قلیایی برخی مزایا را به همراه دارد که عبارتند از:

• شادابی و سلامت پوست و جلوگیری از ایجاد چروک و پیری آن
• جلوگیری از بروز بیماری های پوستی به دلیل هیدراته شدن پوست
• جلوگیری از بروز بیماری هایی از قبیل سرطان پوست، سینه و پروستات و مری
• کمک به کاهش وزن
• کاهش اسید معده و جلوگیری از سوزش آن

 

راه های اندازه گیری ph آب

با توجه به اهمیت بالای مقدار ph آب از روش های مختلفی می توان برای اندازه گیری آن استفاده نمود که رایج ترین آنها عبارتند از:

• استفاده از ph سنج الکتریکی که در مدل های پرتابل و قابل نصب در محیط های صنعتی و همچنین خانگی و غیره مورد استفاده قرار میگیرد.
• افزودن اندیکاتور اسید یا باز به آب و بررسی رنگ محیط: به عنوان مثال، با استفاده از اندیکارتور کروزول قرمز اگر رنگ محلول زرد باشد نشان دهنده ph پایین تر 7 بوده و برای محیط های قلیایی با ph بالاتر از 8 رنگ آن قرمز خواهد بود.

 

تاثیر اسمز معکوس بر ph آب آشامیدنی

اسمز معکوس یکی از شیوه های بسیار کاربردی در تصفیه و شیرین سازی آب می باشد که از رفتار طبیعت الهام گرفته شده و عکس عمل اسمز در درختان و کلیه انسان عمل می کند.در این دستگاه با کمک نیروی خارجی تلاش میشود تا یون ها به کمک فیلترهای مخصوص الکترولیز شده و یون های مثبت و منفی از هم جدا می گردند. در نهایت می توان با جذب یون های مثبت به کمک غشای مخصوص خاصیت قلیایی بودن آب را افزایش داد.