دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
دیباچه:
عنصر هیدروژن از جمع دو واژه Hydro یونانی به معنای ((آب)) و gen لاتین به معنای ((ساز)) به معنای آبساز به وسیله Lavoisier (شیمیدان فرانسوی) نامگذاری شد.
اکسیژن هم از جمع دو واژه Oxy یونانی به معنای ((اسید)) و gen لاتین به معنای ((ساز)) به معنای اسیدساز به وسیله همان دانشمند نامگذاری شد. گرچه فیلسوفان یونان باستان بر این عقیده بودند که آب یکی از عناصر چهارگانه سازنده جهان هستی(آب، خاک و باد و آتش) است. ولی در نیمه دوم قرن هجدهم لاوازیه به روش تجربی ثابت کرد که آب عنصر نیست بلکه خود از دو عنصر اکسیژن و هیدروژن تشکیل یافته است.
آب یکی از عجیب ترین پدیدههای آفرینش است. بیشتر سطح زمین (حدود سه چهارم) پوشیده از آب است. مجموعه آبهای موجود در کره زمین، Hydrosphere نامیده میشود و برآورد میشود حدود 4/1 میلیارد کیلومتر مکعب آب در سطح کره زمین به صورتهای گوناگون موجود باشد که از مقدار تنها حدود 1% به صورت آب شیرین در دسترس بشر است. آب یک عامل مهم برای زندگی جانداران است، به طوریکه حدود 80% پروتوپلاسم سلولهای زنده از آب تشکیل شده است.آب با نماد شیمیایی H2O از دو عنصر هیدروژن و اکسیژن که در دمای معمولی به حالت گاز هستند تشکیل یافته است. هیدروژن عنصری است که میسوزد در حالی که اکسیژن برای سوزانیدن لازم است. جالب اینجاست که برای خاموش کردن بسیاری از آتشها از آب استفاده میشود. آبی که از ایزوتوپ 11H گواراترین نوشیدنی است اما D2O یا آب سنگین که در تشکیل آن Deuterium به کار رفته یک ماده سمی است.
آب یک مولکول قطبی است و به واسطه هیبریداسیون SP3 اتم اکسیژن، این مولکول یک چهاروجهی نامنتظم است. گرچه زوایای پیوندی در این نوع هیبریداسیون 109o.28/ است ولی به سبب حضور دو جفت الکترون غیرپیوندی (N.B) زوایایی بین دو اتم هیدروژن و اکسیژن حدود 105o است. طول پیوند بین O-H حدود 96pm است. (1pm =10-12m)
وجود پیوند هیدروژنی (Hydrogen Bond) میان مولکولهای آب ویژگیهایی را در آب ایجاد میکند که از مهمترین آنها میتوان به نقطه جوش و کشش سطحی(Surface Tension) بالای آن اشاره نمود. اگر پیوند هیدروژنی میان مولکولهای آب موجود نبود این ماده در دمای حدود -100 oC میجوشید.
آب به عنوان یک حلال پدید آورنده بسیاری از محلولهاست محلولها (Solutions) مهمترین دسته از مخلوطهای همگن (Homogeneous Mixture ) هستند که حاوی ذراتی با قطر 0.1- 2 nm هستند. محلولها شفاف و بیرنگ و یا رنگی بوده و به مرور زمان دولایه نمیشوند. نوع دیگری از مخلوطهای همگن کلوئید (Colloid) نامیده میشوند و حاوی ذراتی با قطر 2-500 nm هستند و گرچه در برابر نور، تیره یا مات هستند ولی به مرور زمان دولایه نمیشوند.
طبقه بندی مواد یونی برحسب انحلالپذیری آنها در آب ، مشکل است. اصولاً هیچ چیز نیست که در آب کاملاً غیرقابل حل باشد. میزان انحلال پذیری مواد حلشونده نسبت به هم بسیار تغییر میکند. افزون بر این برخی مواد ضمن تماس با آب واکنش داده و به عوض انحلال موجب تولید ترکیبات دیگری میشود.
Al2S3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2S
با این حال طبقه بندی مندرج در جدول زیر همراه با چند مثال یک دید کلی راجع به پدیده انحلال ارائه میدهد.
مواد محلول
مواد کم محلول
مواد نامحلول
میزان انحلال بیش از 10g/L
میزان انحلال بیش از 1g/L
و کمتر از 10 g/L
میزان انحلال کمتر از
1g/L
تمام نیتراتها و استاتها و کلراتها
CaSO4
Ca(OH)2
Ag2SO4
تمام سولفیدها و کربناتها و فسفاتها به جز نمکهای عناصر گروه IA و نمکهای آمونیم
آب با وجود انواع ناخالصیها هنوز هم یکی از خالص ترین مواد طبیعی است. به جز آب دریا، معمولاً غلظت کل مواد محلول در آب (TDS) در طبیعت کمتر از ppm 600 یا 0.06% است در حالی که آهک خالص طبیعی 4% ناخالصی دارد. حتی سود سوزآور خالص مورد مصرف در تحقیقات 1% و نمک خوراکی خالص حدود 0.07% ناخالصی دارد. بنابراین آب طبیعی هنوز هم از بسیاری مواد تصفیه شده خالصتر است.
آب یک از مشهورترین حلالها است بنابراین نمیتوان آنرا به طور کاملاً خالص در طبیعت یافت. عناصر و مواد موجود در آب دریا شاخص خوبی جهت قدرت حلالیت بالای آب است. به عنوان نمونه یونهای کلر و سدیم با غلظتهای به ترتیب 19000ppm (1.9% ) و 10500 ppm (1.05%) بیشترین غلظت را در آب دریا دارند. همچنین غلظت عناصری چون جیوه ، نقر ه و طلا در حدود 0.001 ppm قابل اندازهگیری هستند. وجود انواع کاتیونها، آنیونها ، نمکها و ترکیبات موجب بروز مزههایی در آب میشوند که مهمترین آنها به ترتیب زیر است:
مزه شور آب ناشی از حضور Cl- است. این شوری به سایر ترکیبات شیمیایی آب بستگی دارد. اگر کاتیون سدیم در آبهایی با غلظت کلر 250ppm موجود باشد مزه شور محسوس است. اما اگر کاتیون کلسیم یا منیزیم باشد، چنانچه غلظت کلراید 1000 ppm هم باشد ممکن است مزه شور آشکار نشود.
تلخی آب به خاطر وجود نمکهای Mg است. مزه گس مربوط به آهن و آلومینیم محلول در آب است. نمکهای آلی موجب مزه گندیدگی آب میشوند. آبهایی که ترش باشند دارای pH9 است.
آب در تشکیل، تکوین و پیشرفت جوامع بشـری نقش بسیـار بزرگی دارد؛ به ویژه در زندگی نوین امروزی آب در موارد گوناگونی از قبیل مصارف آشامیدنی، بهداشتی، کشاورزی، دامپروری، تولید نیرو، صنایع و مصارف شهری کاربرد وسیع و ضروری دارد. محدودیت منـابع طبیعی آب قابل مصرف، جلوگیری از مصرف بی رویه آنرا اجباری نموده و از همین رو تصفیه و بازیابی پسابهای شهری و صنعتی به منظور کاربرد دوباره و جلوگیری از آلودگی محیط زیست، اهمیت روزافزونی یافته است.
با وجودیکه حدود 1% از جمعیت جهان در ایران زندگی میکنند، تنها حدود 26/0 درصد از منابع آب شیرین جهان در کشور ما وجود دارد و برآوردهای علمی نشان میدهد که با افزایش تدریجی جمعیت، ایران تا دو دهه دیگر به طور جدی با مشکل کمبود آب روبهرو خواهد شد؛ به گونهای که طبق پیشبینیها، سهم سرانه آب برای هر ایرانی در سال 1385 به 1750رسید و این مقدار در سال 1400 به 1300 مترمکعب می‌رسد که کاهش این سهم به کمتر از 1000 مترمکعب در سال، کشور را با بحران جدی کم آبی روبهرو خواهد کرد.
1) آبهای صنعتی Industrial Waters
آب در صنایع کاربردهای بسیار وسیعی دارد که مهمترین آنها به ترتیب زیر است:
- آب به عنوان ماده اولیه در صنایع مختلف مانند صنایع غذایی و دارویی.
- آب جوشاورها(Boilers ) جهت تولید انرژی در نیروگاهها یا واحدهای تولید برق در صنایع پتروشیمی و پالایش نفت.
- آب به عنوان عامل سرد کننده در برجهای خنک کننده(Cooling Towers ) و مبدلهای حرارتی(Heat exchangers)
- آب در خدمت مصارف عمومی کارخانجات و صنایع.
به طور کلی آبی که در صنعت مصرف میشود دارای یک خواص عمومی مشترک است با این حال با توجه به نوع صنعت، هر صنعتی آب با خواص ویژه را به کار میبرد. به طور کلی حداقل شرایط لازم برای کاربرد آب در مصارف صنعتی شامل شرایط زیر است:
- آب باید عاری از مواد معلق(Suspended materials ) ، نمکها(Salts) و رسوبات(Deposits ) زیاد بوده و برای بهکارگیری در برخی صنایع دارای مشخصات و شرایط آب مشروب باشد.
- آب باید بدون مواد روغنی، مواد فنلی، مواد مربوط به پودرهای پاککننده، کف و همچنین عناصر شیمیایی زیانآور بوده و عاری از مواد تخلیه شده مربوط به فاضلابهای شهری، صنعتی و کشاورزی باشد.
- در آب نباید موادی وجود داشته باشد که تولید رنگ و بوی نامطبوع کند و همچنین از نظر فیزیکی پارهای از مشخصات مربوط به آب آشامیدنی(Drink Water ) و ویژگیهای فیزیکی آب مشروب را دارا باشد.
به عنوان مثال مقادیر نوعی زیر میزان مصرف آب یا تولید پساب در برخی صنایع را نشان میدهد.
- در صنعت نساجی حدود 100 لیتر آب برای رنگرزی یک کیلوگرم از الیاف به‌کار رود.
- کارگاههای تولید قطعات ریزالکترونیکی (با روزانه تولید حدود 5000 قطعه)، تقریباً 5 میلیون لیتر پساب شامل حلال آلی و آب ایجاد میکنند.
- برای تولید هر تن آلومینیم حدود 1350 متر مکعب آب به کار میرود.
- برای تولید هر تن فولاد حدود 250 متر مکعب آب مورد نیاز است.
- برای تولید هر خودرو حدود 40 تن یا به عبارتی حدود 40 متر مکعب آب مورد نیاز است.
- برای تولید هر تن کاغذ حدود 2400 متر مکعب آب به کار میرود.
- برای تولید هر تن مواد شیمیایی حدود 200 متر مکعب آب به کار میرود.
- برای تولید هر تن شکر حدود 100 متر مکعب آب به کار میرود.
- برای تولید هر تن چرم حدود 6 متر مکعب آب به کار میرود.
10- برای تصفیه هر بشکه نفت حدود 12-4 متر مکعب آب به کار میرود.
11- هر نیروگاه برق(Power Station) برای تولید 1Kw.h حدود 200 لیتر آب مصرف میکند.
پژوهشهای آماری بسیاری درباره مصرف آب در کشورهای پیشرفته انجام گرفته و در نهایت میزان مصرف آشکار آب برای هر نفر در روز حدود 300 لیتر و مصرف نهایی آب برای هر فرد مطابق جدول زیر چیزی حدود 6 هزار لیتر برآورد شده است.
تعداد صفحات کتاب:156
با فرمت ورد و با قابلیت ویرایش
