مواد جامد آب

مواد جامد آب

مواد جامد آب به مواد باقی مانده پس از تبخیر آب، و خشک کردن باقی مانده در فِر (آون) در یک دمای خاص، گفته می شود. بنابراین، تمام مواد موجود در آب (به جز گازهای محلول و مواد فرّار) در غلظت مواد جامد آب سهیم هستند. باران پس از رسیدن به سطح زمین، در اثر تماس با خاک بسیاری از کانی های زمین را در خود حل می کند و چنانچه روی سطح زمین به صورت رواناب جاری شود، بیشتر آلاینده ها را در خود حل و بقایای گیاهی و حیوانی و نیز موجودات زنده را با خود حمل می کند. همه این مواد اضافه شده به آب، روی غلظت مواد جامد آب تأثیر می گذارند.

طبقه بندی مواد جامد

مواد جامد آب را می توان بر حسب اندازه ذرات به طبقات: محلول، کلوئیدی، معلق و ته نشین پذیر تقسیم بندی کرد (شکل 1). در عمل، اندازه گیری غلظت ذرات کلوئیدی آب مشکل است؛ بنابراین، نمونۀ آب را از یک صافی فایبر گلاس با قطر منافذ کمتر از ./2 میکرومترعبور داده تا ذرات صافش پذیر (شامل ذرات محلول، کلوئیدی و معلق بسیار ریز) و ذرات صافش ناپذیر (شامل ذرات معلق و ته نشین پذیر) اندازه گیری شوند. معمولاً ذرات صافش پذیر را مواد جامد محلول و ذرات صافش ناپذیر را مواد جامد معلق می نامند. مواد جامد ته نشین پذیر، آن بخش از مواد جامد است که در مدت معینی ته نشین می شوند.

بخش باقی مانده مواد جامد، پس از سوزاندن در دمای بالا (℃ 550)، را مواد جامد ثابت و بخش کاهش یافته آنها را مواد جامد فرّار معرف بخش آلی و مواد جامد ثابت معرف بخش معدنی ناخالصی های آب است؛ زیرا در دمای بالا، غالب مواد آلی اکسیده و تبخیر می شوند و غالب مواد معدنی باقی می مانند (شکل 2).

فیلم روش آزمایش TDS آب

کل مواد جامد (TS)

به تمام ناخالصی های آب، اعم از معلق، محلول، معدنی و آلی، کل مواد جامد (TS) گفته می شود. برای اندازه گیری TS، باید نمونه را تبخیر و مواد جامد باقی مانده در ظرف را خشک و سپس وزن کرد. دما و مدت گرمادهی برای تبخیر نمونۀ آب و خشک کردن مواد جامد آن، اثر قابل توجهی روی مقدار TS دارد. زیرا دما و مدت گرمادهی، بر فرّاریت مواد آلی، آب محبوس، آب بلورش، تجزیۀ شیمیایی ناشی از فرار گازهای محلول و تجزیۀ مواد معدنی تأثیر گذاشته و وزن مواد جامد باقی مانده را تغییر می دهد.

روش های استاندارد برای آزمایش های آب و فاضلاب، دمای ℃ 105- 103 یا ℃ 2± 180 را برای خشک کردن مواد جامد باقی مانده پیشنهاد کرده است. در مواد جامدی که در دمای 103 تا ℃ 105 خشک شود، آب تبلور و نیز مقداری از آب محبوس باقی می ماند و، در اثر فرار کربن دیوکسید، بی کربنات و کربنات ها تبدیل می شوند. در مواد جامدی که در دمای ℃ 2± 180 خشک شوند، تمام آب محبوس و نیز بخشی از آب تبلور تبخیر می شود و ممکن است بخشی از مواد آلی نیز فرار کنند. در ضمن، با فرار CO₂ محلول، بی کربنات ها به کربنات ها تبدیل می شوند و در ادامه، بخشی از کربنات ها نیز ممکن است به اکسید ها یا نمک های پایه تجزیه شوند. بعضی از نمک های کلرید و نیترات نیز ممکن است تجزیه شوند. به هر حال، توصیه می شود که در هنگام ارائه نتایج آزمایش TS، دمای خشک شدن مواد جامد نیز گزارش شود.

با توجه به نتایج آزمایشگاهی، غلظت کل مواد جامد از معادله زیر به دست می آید:

که در آن، C_TS غلظت کل مواد جامد (m/L)، m_d+TS مجموع جرم ظرف و کل جرم باقی مانده خشک شده (mg)، m_d جرم ظرف (mg) و ∀ حجم نمونه (L) است.

در مورد مواد جامد محلول (TDS) بخوانید.

در مورد مواد جامد معلق (TSS) بخوانید.

مواد جامد ته نشین پذیر

در مدیریت کیفیت آب های طبیعی و لجن تولیدی در تصفیه خانه های آب و فاضلاب، گاهی اندازه گیری حجم مواد جامدی که به سرعت در آب ته نشین می شوند، نیاز است. در آزمایش استاندارد مواد جامد ته نشین پذیر، نمونه آب یا فاضلاب را در ظرف یک لیتری مخروطی شکل، موسوم به قیف ایمهوف، می ریزند (شکل 3). سپس به مدت مخشص (معمولاً یک ساعت) ظرف را آرام نگه داشته تا مواد جامد ته نشین پذیر آن ته نشین شوند. بعد حجم مواد جامد ته نشین پذیر، بر حسب میلی لیتر بر لیتر (mL/L) بیان می شود. در این آزمایش، برای اندازه گیری دقیق، حجم مواد جامد ته نشین پذیر باید بیش از mL 1 باشد؛ از این رو، این آزمایش معمولاً برای نمونه های فاضلاب و آب های طبیعی دارای مقادیر زیاد مواد جامد معلق، قابل کاربرد است.

برای اندازه گیری مواد جامد ته نشین پذیر (بر حسب mg/L)، ابتدا غلظت TSS، نمونۀ اولیۀ آب یا فاضلاب را اندازه گیری می کنند. سپس نمونه را در قیف ایمهوف می ریزند. پی از یک ساعت ته نشینی، غلظت TSS لجناب (آب جرا شده از لجی) قبف را اندازه گیری می کنند. تفاوت دو غلظت TSS نمونۀ اولیه و لجناب، معرّف غلظت مواد جامد ته نشین پذیر است.

مواد جامد فرّار و ثابت

اگر مواد جامد باقی مانده از تبخیر نمونۀ آب را در دمای ℃ 550 قرار دهیم، بخشی از آن، بر اثر اکسایش، به گاز تبدیل شده و وارد جوّ می شود؛ از این رو، از وزن مواد جامد کاسته می شود. به این بخش کاسته شده، مواد جامد فرّار (VS) گفته می شود. به طور تقریب، مواد جامد فرّار، معرّف محتوای مواد آلی آب است. بخش باقی مانده (خاکستر) مواد جامد پس از سوختن در دمای ℃ 550 را مواد جامد ثابت (FS) می نامند، که تقریباً معرف محتوای مواد معدنی آبی است. بنابراین، هر کدام از TS، TSS و TDS، خود به دو قسمت فرّار و ثابت تقسیم می شوند، به طوری که TS برابر مجموع کل مواد جامد فرّار (TVS) و کل مواد جامد ثابت (TFS)، TSS برابر مجموع مواد جامد معلق فرّار (VSS) و مواد جامد معلق ثابت (FSS)، و TDS برابر مجموع مواد جامد محلول فرّار (VDS) و مواد جامد محلول ثابت (FDS) است. غلظت کل مواد جامد جامد فرّار (C_TVS, mg/L) و کل مواد جامد ثابت (C_TFS, mg/L) را به ترتیب، می توان از معادلات زیر بدست آورد:

که در آن، m_d+s مجموع جرم ظرف (یا صافی) و جرم مواد جامد خشک شئه قبل از سوختن (mg)، m^‘_d+s مجموع جرم ظرف (یا صافی) و جرم مواد خشک شده پس از سوختن (mg)، m_d جرم خالص ظرف (یا صافی) (mg) و ∀ حجم نمونه (L) است.