تصفیه آب

تصفیه آب پاکاب ایلیا گستر معتبرترین ارائه دهنده دستگاه تصفیه آب اعم از خانگی و صنعتی

تلفن تماس 021-33121212 021-33500991

خصوصیات مهندسی آب

تصفیه آب

 

پیوند هیدروژنی از خصوصیات منحصر به فرد آب به شمار می آید.مولکول آب در مقایسه با دیگر انواع مولکول های هم وزن نقطه جوش و ذوب بالاتری دارد و همین امر تحت شرایط آزاد آن را به صورت مایع نگه می دارد.

از پیوند هیدروژنی می توان برای توضیح چگالی،ظرفیت گرمایی بالا،گرمای تشکیل،گرمای گداختی،کشش سطحی، و ویسکوزیته آب استفاده کرد.از جمله خصوصیات منحصر به فرد آب شامل توانایی حل کردن مواد مختلف،اثر آن بر تبادل گرمای سیال،چگالی زیاد و انرژی مورد نیاز برای پمپاژ، و ویسکوزیته آن می باشد. در مورد مواد محلول یا معلق موجود در آب همچنین خصوصیات بیولوژیکی،بهداشتی و جنبه های زیبایی شناختی مطالب بسیار مهمی قابل ارائه می باشد.نوع،اندازه،و فعل و انفعالات این مواد بر روی خصوصیات آب مانند قابلیت شرب،خورندگی،طعم و بو تأثیر می گذارد.تکنولوژی مدرن قادر به حذف اساسی کلیه اجزای محلول و معلق آب می باشد.

مهندسی آب

نقطه جوش و ذوب
آب در ۱۰۰ درجه سانتیگراد و فشار ۱ اتمسفر می جوشد و از حالت مایع به گاز تبدیل می شود.نقطه جوش آب در مقایسه با سایر ترکیبات هیدروژن دار عناصر گروه VI(H2Te,H2 S,H2 Se) به طور غیر طبیعی بالاتر است.نقطه جوش بالای آب می تواند به دلیل پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب باشد،که برای شکست و تبدیل آن از حالت مایع به گاز نیاز به انرژی بیشتری دارد.
در فشارهای بالاتر، دمای جوش افزایش می یابد.برای مثال، آب در فشار ۲۲۰ اتمسفر،در دمای ۳۷۴ درجه سانتیگراد به جوش می آید.همچنین یخ در دمای صفر درجه سانتیگراد ذوب و به آب تبدیل می گردد.در حین ذوب یخ،انرژی جنبشی مولکول ها بایستی به اندازه کافی افزایش یابد تا تعداد زیادی از پیوندهای هیدروژنی شکسته شود.بنابراین، دمای بالایی برای ذوب آب نسبت به دیگر ترکیبات با وزن مولکولی پایین تر مورد نیاز خواهد بود.
قابلیت هدایت
آب خالص رسانای خوبی برای انتقال الکتریسیته نیست.قابلیت هدایت (k) آب مقطر معمولی در موازنه با دی اکسید کربن هوا در حدود (dS⁄m 70)〖۷۰×〖۱۰〗^(-۶) Ω〗^(-۱) 〖.m〗^(-۱)می باشد.
قابلیت هدایت آب با حل شدن انواع یون افزایش می یابد.تکنولوژی اخیر منجر به تولید کیفیت بالای آب با درجه رسانایی۵٫۵×〖۱۰〗^(-۲)میکرو زیمنس بر سانتیمتر می شود که در مصارف صنعتی نظیر آب شستشو برای تولیدات نیمه رسانا به کار می رود.
جرم مخصوص
جرم مخصوص آب (ρ) به دما (در فشار اتمسفر) بستگی دارد.در صفر درجه سانتیگراد، جرم مخصوص یخ ۹۱۶٫۷ کیلوگرم بر مترمکعب است؛درحالی که آب ذوب شده در دمای صفر درجه سانتیگراد چگالی معادل ۹۹۹٫۸۷ کیلوگرم بر مترمکعب دارد.همان طور که قبلا ذکر شد، به علت اینکه جرم مخصوص یخ از جرم مخصوص آب کمتر است یخ بر روی آب شناور می شود. اگر آب یخ نبندد، یخ سطحی از سطح زیرین آب جدا نمی شود و منجر به یخ بستن دریاچه ها و رودخانه ها می گردد؛در این حالت حیات آبی متوقف می شود.جرم مخصوص آب در نقطه چگال خود(۳٫۹۸ درجه ی سانتیگراد)، ۱۰۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است.با افزایش دما جرم مخصوص اندکی کاسته می شود و در ۱۰۰ درجه ی سانتیگراد به ۹۵۸٫۴ کیلوگرم بر مترمکعب می رسد.این تفاوت های ناچیز جرم مخصوص آب بر روی طراحی مهندسی(رسوب) تأثیرگذار است.
ثابت دی الکتریک
ثابت دی الکتریک (ϵ) اندازه گیری قابلیت آب برای جدا نگه داشتن بارها است.به بیان دقیق تر، ثابت دی الکتریک نسبت نفوذپذیری الکتریکی در آب به نفوذ پذیری الکتریکی در خلأ است.ثابت دی الکتریک آب به طور غیر عادی بالا است (در دمای ۲۵ درجه ی سانتیگراد معادل ۷۸٫۵) و از گستره ی ۸۸ در دمای صفر درجه سانتیگراد تا ۵۵٫۴۴ در دمای ۱۰۰ درجه ی سانتیگراد متغیر می باشد.بنابراین، آب حلال مؤثری است و گاهی اوقات آن را “حلال عمومی” می نامند.
گشتاور دو قطبی
گشتاور دو قطبی آب ناشی از عدم انطباق مرکز بار مثبت با مرکز بار منفی است، زیرا مولکول آب یک مولکول قطبی است.گشتاور دوقطبی که با واحد دیبای (D) سنجیده می شود، حاصل اندازه بارها در کولن(C) و فاصله هر کدام از آنها(برحسب آنگسترم) است.یک دیبای معادل ۳٫۳۳۶×〖۱۰〗^(-۳۰) C.m است.گشتاور دو قطبی اندازه گیری شده برای آب ۱٫۸۵ دیبای می باشد، که از بیشتر ترکیبات قطبی بالاتر است.
اگرچه آب یک مولکول کووالانسی است اما گشتاور دو قطبی بالای آن، آن را حلال خوبی برای انواع مولکول های قطبی و یونی ساخته است و مولکول های قطبی آب از طریق نیروی بار – دو قطبی به سطح کریستال یونی جذب می شود.وقتی یون ها سطح را ترک می کنند به طور کامل توسط مولکول های آب احاطه می شوند(شکل ۴).اکسیژن مولکولی آب به یون های مثبت و هیدروژن به یون های منفی جذب می شوند.از توانایی آب در حل کردن یون ها، برای به دست آوردن ترکیبات معدنی که به مقدار کم در آب های طبیعی وجود دارد استفاده می شود.

ظرفیت گرمایی و گرمای ویژه
ظرفیت گرمایی (CD یا CV) مقدار انرژی گرمایی مورد نیاز برای افزایش دمای یک ماده می باشد که به فشار یا حجم بستگی داشته و مقدار آن ثابت است.گرمای ویژه مقدار گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای یک گرم از ماده به اندازه یک درجه سانتیگراد می باشد.ظرفیت گرمایی در واحدهای جرم یا مولار به کار می رود و با عنوان ظرفیت گرمایی ویژه (هنگامی که واحد آن J/(g.℃)باشد) و ظرفیت گرمایی مولار(هنگامی که واحد آن J/(g.℃) گزارش شده است) شناخته می شود.
ظرفیت گرمایی آب همانطور که در شکل ۵ نشان داده شده است به حالت آن بستگی دارد.ظرفیت گرمایی ویژه در دمای ۱۱- درجه ی سانتیگراد در حدودJ/(g.℃)۲٫۰۳ می باشد.در هنگام ذوب، گرمای ویژه دو برابر می شود و به J/(g.℃) ۴/۱۷۹ می رسد.گرمای ویژه ی یک مایع تقریبا ثابت است و در دمای ۳۵ درجه ی سانتیگراد تغییر می نماید.در تبخیر،ظرفیت گرمایی در حدودkJ/(g.℃) ۱٫۹ کاسته می شود.آب به عنوان معیاری برای محاسبه دیگر ظرفیت های گرمایی و گرمای ویژه است.از آنجایی که ظرفیت گرمایی آب از هوا بیشتر است،هوا نسبت به آب آسانتر دما را تغییر می دهد و این امر در بررسی دمای آب که در اکثر طول سال از دمای هوای محلی بالاتر است و تنها در طول گرم ترین ماه های تابستان پایین تر می باشد کمک شایانی می کند.

گرمای تشکیل
معیار گرمای تشکیل ΔH_f^0)) اندازه گیری مقدار گرمای مورد نیاز هنگام ایجاد یک ماده از عنصر مرکب آن در دمای ۲۵ درجه ی سانتیگراد و فشار ۱ اتمسفر می باشد.درهنگام تشکیل آب از عناصر مربوطه، گرما آزاد می شود (واکنش اگزوترمیک)، و برای آب مایع برابرkJ/mole= – ۲۸۵٫۸ΔH_f^0 می باشد.
گرمای گداختی
گرمای گداختی ΔH_f)) به گرمای ذوب شدن در هنگام تبدیل جامد به مایع در نقطه ذوب آن اطلاق می شود(شکل ۶).گرمای گداختی آب kJ/mole6.01می باشد.بنابراین،تبدیل یخ به آب در صفر درجه سانتیگراد نیاز به انرژی معادل گرم نمودن آب مایع از صفر تا ۸۰ درجه ی سانتیگراد خواهد داشت.تبدیل یخ به آب نیاز به انرژی زیادی دارد تا برخی از پیوندهای هیدروژنی شکسته شوند.
گرمای تبخیر
گرمای تبخیر (ΔH_V ) به گرمای مورد نیاز برای تبدیل یک ماده به حالت گاز اطلاق می شود.گرمای میعان منفی می باشد.گرمای تبخیر آب در ۱۰۰ درجه ی سانتیگراد معادل kJ/mole40.67 می باشد(شکل ۶).

کشش سطحی
مولکول های سطحی آب دارای انرژی بالاتری نسبت به سایر مولکول ها در یک حجم می باشند،زیراپیوند هیدروژنی آنها نسبت به سطح کمتر دستخوش تغییر می شود. در نتیجه، آب با حداقل انرژی تمایل به شکل گرفتن و ایجاد سطح آزاد دارد.نیروی کم کننده ی فضای سطحی حجمی از یک مایع کشش سطحی (σ) نامیده می شود. در هنگام باران کشش سطحی باعث می شود که قطرات آب تمایل به شکل کروی داشته باشند.نیروی بین مولکولی یا پیوند هیدروژنی مولکول های آّب باعث زیاد شدن کشش سطحی آب نسبت به مایعات هم وزن مولکولی می شود. کشش سطحی آب که با واحد نیوتن بر متر(N/m)
سنجیده می شود ، در ۲۰ درجه ی سانتیگراد ۰٫۰۷۲۸ در ۶۰ درجه ی سانتیگراد ۰٫۰۶۶۲ ، و در ۱۰۰ درجه ی سانتیگراد ۰٫۰۵۸۹ نیوتن بر متر می باشد.
فشار بخار آب
در دمای پایین تر از نقطه جوش، تعادل میان آب مایع و بخار آب برقرار است.فشار جزئی بخار آب در حالت موازنه با سطح آب خالص فشار بخار نامیده می شود.واحد فشار بخار کیلو پاسکال، بار، و در برخی موارد میلی متر جیوه می باشد.مقدار فشار بخار آب طبق استاندارد از صفر تا صد درجه ی سانتیگراد به ترتیب از ۴٫۵۸ تا ۷۶۰ میلی متر جیوه متغیر است.فشار بخار در نتیجه تبخیر آب است که حتی در دمای کمتر از نقطه جوش نیز رخ می دهد. مواد محلول موجود در آب فشار بخار را پایین می آورند(نقطه جوش بیشتر می شود)، اما اثر این مواد در نمونه های محیطی بسیار ناچیز است.
ویسکوزیته
ویسکوزیته میزان مقاومت در برابر جریان حجم وسیعی از مایع می باشد.واحد ویسکوزیته دینامیکی (μ)(N.s)/m^2 می باشد.
ویسکوزیته آب در مقایسه با دیگر مواد هم وزن مولکولی به دلیل نیروی بین مولکولی یا پیوندهای هیدروژنی زیادتر می باشد.ویسکوزیته آب با افزایش دما در اثر کم شدن نیروی بین مولکولی کاسته می شود.مشکلات حرکات سیال مربوط به ویسکوزیته کینماتیک (υ) می باشد و از تقسیم ویسکوزیته دینامیکی به جرم مخصوص به دست می آید)μ/ρ(، واحدویسکوزیته کینماتیک متر مربع بر ثانیه
(m^2/s) می باشد.
این حقیقت که ویسکوزیته با افزایش دما کاهش می یابد بر روی فرآیندهای فیزیکی – شیمیایی تصفیه آب تأثیر می گذارد.انعقاد،لخته سازی، ته نشینی و فیلتراسیون همگی در دمای بالا تأثیرگذارتر می باشند.طراحی دستگاه ها در شرایط آب و هوای سرد نیاز به حفاظت و دقت بیشتری در انتخاب معیارهای طراحی آنها دارد.در طراحی میزان پمپاژ و شستشوی معکوس باید تغییرات ویسکوزیته در تمام طول سال محاسبه شود.

021-33121212 021-33500991

نیاز به راهنمایی دارید ؟

ثبت سفارش