نام و نام خانوادگی:محمد مهدی محمودی وند                                     تاریخ:22/10/1392

عنوان آزمایش:تعیین سختی آب

هدف آزمایش:تعیین سختی موقت و سختی کل آب

مواد و ابزار لازم:آب ، هیدروکلریک اسید ، شناساگر متیل اورانژ ، بافر pH=10، شناساگر اریوکرم بلاکتیو ، محلول نمک EDTA

تئوری آزمایش:

اندازه گیری میزان سختی آب :

به طورکلی دونوع سختی داریم :  1- دایم   2- موقت

وقتی که یونهایی مثل  درآب حل شده باشداین آب دارای سختی است .

 باعث می شودکه PH آب باران پایین آمده و آب خاصیت اسیدی پیداکند .  که باحرارت دادن می توان یونهای فوق راخارج کرد .

چنین ترکیبی دارای سختی موقت است که می توان باحرارت دادن  راجداکرد ولی اگراین یونهابه صورتی باشندکه به وسیلة حرارت دادن جدانشوندمی گوئیم ترکیب مادارای سختی دایم است .  که می توان بااستفاده ازترکیباتی مثل  ( کربنات سدیم ) یونهاراجداکرد . 

سختی موقت  +  سختی دایم  =  سختی کل

مهمترین عامل ازخواص آب سختی آن است .  درجة سختی آب عبارت است ازتعدادمیلی اکی والان گرم های یون های کلسیم ومنیزیم دریک دسی مترمکعب آب .  مقدار   یون کلسیم و  یون منیزیم راواحدسختی آب انتخاب می کنند .

به طورکلی سه نوع سختی وجوددارد : 1- سختی موقت 2- سختی دایم   3-سختی کل

سختی موقت :این سختی به دلیل وجودبی کربناتهای کلسیم ومنیزیم است که دراثرجوشیدن به کربناتهای نامحلول تبدیل می شوندوبه صورت جامدته نشین می گردند .

2- سختی دایمی :‌این سختی شامل آن دسته ازنمک های کلسیم ومنیزیم است که دراثرجوشیدن آب به صورت محلول باقی می مانند .

3- سختی کل : مجموع سختی های دایمی و موقتی راسختی کل می گویند . آبی راکه هرکیلوگرم آن کمترازیک گرم نمک داشته باشد آب شیرین می گویند وآبی راکه درهرکیلوگرم آن بیش از یک گرم نمک وجودداشته باشدآب شورمی گویند . آبی که درهر آن کمتراز3 میلی گرم اکی والان گرم نمک های وجودداشته باشدآب نرم می گویند . آبی که درهردسی مترمکعب آن بیش از 3 میلی اکی والان گرم نمک های وجودداشته باشدراآب نیم سخت گویند . وآبی که درهر ازآن 4 تا 10 میلی گرم اکی والان گرم موجودباشد راآب سخت می گویند .

• ·                  آب سخت آبی است که حاوی از قبیل ترکیبات ، کلسیم، منیزیم و غیره‌است.
• ·                  سختی آب بر دو نوع است: دائمی و موقت.
• ·                  سختی بطور عمده بر اساس دو فلز کلسیم و منیزیم سنجیده می‌شود. بطور کلی عوامل سختی کاتیون‌ها می‌باشند مانند آلومینیوم، آهن، منگنز و روی در سختی آب شرکت می‌کنند ولی کلسیم و منیزیم به مقدار زیاد وجود دارد و کاتیون‌های دیگر یا وجود ندارند یا به مقدار خیلی کم هستند. سختی کل (TH) مجموع مقدار کلسیم (Ca) و منیزیم (Mg) می‌باشد. سختی دائم یا سختی غیرکربناتی (Noncarbonated Hardness) شامل سختی بدون نمک‌های بی کربناتی (مانند کلرور، سولفات و غیره) می‌باشد. سختی موقت یا سختی کربناتی (carbonated Hardness) شامل بی کربنات کلسیم و منیزیم است و از تفاوت سختی کل (TH) و سختی دائم بدست می‌آید.

تغییرات سختی آب

میزان شدت سختی آب، به بستر جریان آب در سطح و زیر زمین بستگی دارد. آبهای نواحی آهکی سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی آب در طول زمان نیز تغییر پذیر است. معمولاً سختی آبها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد می‌شود. و بعضی مواقع هم در فصول پر باران و مرطوب مثل غارها ایجاد شود.

فواید آب سخت

معمولاً شکستگی استخوانهای آنهایی که آب سخت می‌آشامند زودتر بهبود می‌یابد.

مضرات آب سخت

با وجود فواید آب سخت، سختی بیش از حد آب نیز مضراتی دارد.یکی از این مضرات این است که نوشیدن بیش از حد آب سخت موجب رسوب در افراد سنگ ساز می شود و همچنین موجب بیماری های گوارشی بالخصوص سنگ کلیه است.بنابراین بیشتر توصیه می شود از آب سبک برای شرب استفاده کرد و منیزیم و کلسیم مورد نیاز بدن را از غذاها و یا سبزیجات و میوه جات تهیه نمود. آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه نوشیدنی‌ها می‌شود. دیر پخته شدن و سفتی حبوبات با آب سخت از دیگر عوارض آن است. به علاوه، آب سخت به جداره دیگهای بخار آسیب زده باعث خوردگی و ایجاد قشر آهکی بر روی جداره دیگ‌ها و تأسیسات مرتبط می‌شود. خوب کف نکردن صابون و موجب افزایش مصرف صابون از دیگر اثرات سختی آب است.

رفع سختی آب

در تجارت مواد شیمیایی گوناگونی برای رفع سختی آب به فروش می‌رسد که دارای کربنات سدیم هستند. این مواد سختی آب را قبل از ورود به دیگها می گیرند و یا در دیگ بر اثر افزودن این مواد آهک و گچ را رسوب می‌دهند و دیگر این رسوب محکم به جدار دیگ نمی‌چسبد و به اصطلاح آن را نرم می‌کنند. به طوری که می‌توان آنرا به آسانی پاک نمود.[۲] بهترین روش برای رفع سختی آب استفاده از یک میدان مغناطیسی است. که با مغناطیسی کردن آب از چسبیدن رسوبات به محل عبور آب جلوگیری می‌شود.

درجه سختی آب

درجه سختی آب از روی مقدار کلسیم و منیزیم موجود در آن تعیین می‌شود. درجه‌بندی شدت میزان سختی آب، استاندارد مشخص ندارد و در نقاط مختلف دنیا متفاوت است. در آلمان اگر آبی ده میلی گرم CaO در یک لیتر داشته باشد می‌گویند درجه سختی آب یک است. در فرانسه اگر آبی در یک لیتر ده میلی گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن داشته باشد می‌گویند که یک درجه سختی دارد. در انگلستان اگر آبی ده میلی گرم کربنات کلسیم و یا همسنگ آن کربنات منیزیم در ۰٫۷ لیتر داشته باشد یک درجه سختی دارد.

برای تعیین سریع سختی آب در آلمان، از قرصهای آماده شده برای این کار استفاده می‌شود. در یک لوله آزمایش مخصوص و مدرج آب مورد آزمایش را تا خط نشان لوله پر می‌نمایند و به‌وسیله معرفی که همراه بسته قرصهاست رنگ این آب را قرمز می‌کنند و آگاه آنقدر از این قرصها در آن می‌اندازند تا رنگ آب سبز گردد. شماره قرصهای ریخته شده در لوله آزمایش برابر درجه سختی آب می‌باشد. دقت این روش تا نیم درجه‌است. [۲] پس سختی آب یه منظور اضافه شدن قابل توجهی از مقادیر mg.fe.ca است.

اندازه گیری

سختی آب با اندازه‌گیری‌های صنعتی و آزمایشگاهی تعیین می‌شود. سختی آب، که هر دو یون‌های Ca+2 و Mg+2 را شامل می‌شود، بر حسب میلی‌گرم بر لیتر mg/L یا در یک میلیون ppm بیان می‌شود.

شهرهای با سختی آب بالا در کشور ایران

بسیاری از شهرهای کویریایران که خاک قلیایی (خاکی مملو از فلزات قلیایی خاکی)دارند، از جمله شهرهای قم، زاهدان، گرمسار و سمنان هستند که میزان سختی آب در آنها بالاست، به طوری که در استان‌های سیستان و سمنان، سالانه چندین بار باید پوشالهای کولر را به علت اینکه مقدار فراوانی املاح روی آن رسوب کرده‌است تعویض کرد.

راه حل سختی زدایی آب شرب

یکی از روش‌های سختی‌زدایی، استفاده از سامانه‌های است که با قیمت ناچیزی می‌توان آن را تهیه کرد. روش کار آن موئینگی معکوس است و خروجی آب این دستگاه‌ها در حد آب آشامیدنی استاندارد می‌باشد.

عناصر ایجاد کننده سختی آب

صابون عمدتا توسطکلسیمومنیزیمقابل ترسیب است، ولی به غیر از آنهافلزاتدیگری نظیرآلومینیوم،آهن،منگنز،استرانسیموروینیز در ایجاد سختیآبشرکت می‌کنند، ولی از این نظر که دوعنصراولی در مقادیر زیاد در آبهای طبیعی وجود دارند، لذا سختی آب بطور عمده بر اساس این دو سنجیده می‌شود. ولی با وجود این ، اگر مقادیر فلزات دیگر قابل توجه باشد، باید آنها را نیز محسوب داشت.

محاسبه سختی آب

مقدار سختی آب ، برحسب اکی‌والانهایکربنات کلسیمآنها محاسبه و بیان می‌شود.

تقسیم بندی سختی آب

سختی آب را می‌توان به دو نوع تقسیم کرد:

سختی موقت

سختی موقت (Temporary Hardner) راسختی کربناتی (Carbonate Hardner) نیز می‌نامند. این سختی ، مولود بی‌کربنات کلسیم ومنیزیم است که عمدتا به کمک حرارت و یا ازدیادPHکاهش می‌یابد.

سختی دائم

سختی دائم (Permanent Hardner) راسختی غیرکربناتی (Noncarbonate Hardner) نیز می‌نامند. این سختی ، با حرارت دادن قابل حذف نیست.

اهمیت سختی آب

مقدار سختی آب ، علاوه بر اینکه در آبهای صنعتی اهمیت وافر دارد، از نظر بهداشت عمومی نیز اهمیت خاصی دارد. کلسیم که یکی از عوامل سختی آب است، در رشد استخوان و حفظ تعادل بدن دخالت داشته، ولی به همان اندازه ،سولفات کلسیمبه علت کمی قابلیت هضم ، ناراحتیهایی در دستگاه هاضمه بوجود می‌آورد.
گاهی توصیه می‌شود که جهت تامین بهداشت و سلامت مصرف کنندگان ،آهکبه آب آشامیدنی افزوده شود. بعضی دانشمندان معتقدند، بهتر است کلسیم و منیزیم لازم بدن توسط غذا تامین شود و حتی‌الامکان از آبهای سبک برای شرب استفاده شود. باید توجه داشت که بدن نسبت به سنگینی موجود در آب مورد مصرف خود حساسیت دارد، چنانچه این نوشیدنی تغییر یابد، ممکن است در دستگاه گوارش ایجاد اخلال نماید و این موضوع را به اصطلاحآب به آب شدنمی‌گویند.

طبقه بندی آب از نظر سختی

در بعضی از طبقه بندیها حداکثر سختی آبهای قابل شرب ، 300 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم تعیین شده است.

تاثیر قلیائیت در سختی آب

اگر قلیائیت کل آب ، مساوی یا بیشتر از سختی کل باشد، تمام سختی آب به صورت سختی کربناتی خواهد بود. در صورتی که که قلیائیت کل ، کمتر از سختی باشد، سختی کربناتی آب معادل قلیائیت بوده و سختی دائم ، اختلاف بینسختی کلوقلیائیتاست.

واحدهای بکار رفته در سختی آب

در صورتی که مقادیرکاتیونهای مختلفبرحسب میلی گرم بر لیتر (ppm) در دست باشد، معمولا جهت سهولت ، به کمک فاکتورهایی که از تقسیم وزن مولکولی کربنات کلسیم به وزن اتمی هر یک از عناصر بدست آمده ، کلیه این مقادیر برحسب کربنات کلسیم محاسبه و بیان می‌گردد. سختی آب ، معمولا بر حسب ppm یعنی mg/lit بیان می‌شود. علاوه بر این ، واحدهای آلمانی ، انگلیسی ، فرانسوی ، آمریکایی را نیز در بیان آن بکار می‌برند؛
هر یک از درجات فوق به ترتیب برابر 17.9 و 14.3 و 10 و 17.2 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم است.

روش کار:

برای بدست آوردن سختی موقت و سختی دائم آب به صورت زیر عمل می کنیم:

برای بدست آوردن سختی موقت آب، ابتدا cc100 آب را درون یک ارلن می ریزیم و به آن چند قطره شناساگر متیل اورانژ اضافه می کنیم. بعد یک بورت را برداشته و درون بورت اسید کلریدریک 0.1 نرمال می ریزیم و پس از هواگیری آن را به کمک گیره به پایه وصل می کنیم. بعد یک برگه سفید زیر ارلن گذاشته و تیتر کردن را شروع می کنیم. در حال تیتر کردن می بینیم که رنگ محلول زرد رنگ می شود و در این حالت تیترکردن را متوقف می کنیم که در این حالت با اضافه کردن یک قطره اسید کلریدریک رنگ محلول از زرد رنگ به نارنجی مایل به قرمز تغییر می کند که نشان از از بین رفتن سختی موقت آب است. حجم اسید مصرف شده در این آزمایش 1.5 سی سی  و نرمالیته آن 0.1 نرمال است. حال با گذاشتن اعداد در فرمول، سختی موقت آب را بدست می آوریم.

حال برای بدست آوردن سختی کل و پس از آن در فرمول گذاشتن و بدست آوردن سختی دائم، درون یک ارلن cc100 آب می ریزیم و cc5 بافر 10 به محلول درون ارلن اضافه می کنیم و چند قطره هم شناساگر اریوکرم بلاکتیو به آن اضافه می کنیم. حال بورتی را آورده و درون آن  EDTA   0.05 نرمال می ریزیم و به کمک گیره به سه پایه وصل می کنیم. حال یک کاغذ سفید زیر ارلن قرار می دهیم و شروع می کنیم به تیترکردن. رنگ محلول درون ارلن قرمز رنگ بوده و با تیترکردن رنگ محلول آبی رنگ می شود. تیترکردن را تا جایی ادامه می دهیم که رنگ محلول آبی رنگ شود و اگر یک قطره دیگر اضافه کنیم رنگ محلول آبی مایل به سبز درست می شود که نشان از از بین رفتن سختی کل است. ضمنا EDTA مصرف شده حدودا  1 سی سی می باشد.

محاسبات:

H_t = V_HCl × N_HCl ×10

H_t = 2 × 0.1 × 10

H_t = 2

H_T =

H_T =

H_T =0.5

H_p = H_T_ H_t

H_p = 0.5 _ 2

H_p =1.5

نتیجه گیری: نتیجه می گیریم که با این آزمایش سختی موقت آب 2 و سختی دائم آب 1.5 است.

مواردخطا: 1-خطای دید  2- خالص نبودن مواد  3- کثیف بودن وسائل

منابع: سایت daneshnameh.roshd.ir وfa.wikipedia.orgوhejratbekhod.persianblog.ir

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: