اکسیژن محلول در آب

اکسیژن محلول در آب به طور طبیعی وجود دارد که منجر به گوارا و خوش طعم شدن آن می شود به همین دلیل میزان آن در آب های سطحی دارای اهمیت است. تمام موجودات زنده برای انجام متابولیسم و تهیه انرژی جهت رشد و تولید مثل نیاز به اکسیژن به اشکال متفاوت دارند. تمام گازهای موجود در هوا به مقدارهای مختلف در آب محلول هستند. نیتروژن و اکسیژن به دلیل حلالیت کم در آب مورد توجه می باشند، زیرا با آب فعل و انفعال شیمیایی انجام نداده و حلالیت آن ها مستقیماً به فشار جزئی آن ها بستگی دارد.

حلالیت اکسیژن محلول در آب

اکسیژن از گازهایی است که با آب واکنش نمی دهد. بنابراین میزان انحلال آن تابعی از قانون هنری است.بالواقع انحلال اکسیژن در آب تابع فشار جزیی آن است. بیشترین میزان انحلال آن در کنار دریا و کمترین آن در ارتفاعات است. همچنین انحلال گاز اکسیژن  در آب تابعی از دماست و با افزایش دما میزان انحلال اکسیژن در آب کاهش می یابد. به طور مثال مقدار حلالیت اکسیژن اتمسفر در آب نسبتا خالص از 6.14 میلیگرم در لیتر در صفر درجه سانتیگراد تا 7 میلی گرم در لیتر در 35 درجه سانتیگراد تحت فشار 1 اتمسفر متفاوت است.

کمبود حلالیت اکسیژن در آب یکی از فاکتورهای اصلی است که ظرفیت تصفیه طبیعی آب را کاهش می دهد. چون در شرایطی  که اکسیژن کم است باکتری های هوازی قادر به زنده ماندن و انجام عمل تصفیه نخواهند بود. لذا تصفیه فاضلاب ها قبل از ورود به رودخانه ها ضروری می گردد. در غیر این صورت میزان مواد آلی وارد شده به رودخانه ها در اثر  تخلیه فاضلاب به آنها  بیش از حد شده و به دنبال آن به دلیل انجام عمل تصفیه توسط باکتری های هوازی میزان اکسیژن محلول رودخانه بسیار پایین آمده تا جایی که برای حیات آبزیان مناسب نخواهد بود.

اهمیت اکسیژن محلول در آب

• همانطور که اشاره شد در بحث تصفیه فاضلاب به روش بیولوزیکی برای فعالیت میکروارگانیسم های هوازی نیاز به اکسیژن وجود دارد.
• آزمایش اندازه گیری DO به عنوان آزمایش پایه ای برای اندازه گیری BOD مطرح می شود.
• میزان خورندگی آب بستگی به میزان DO موجود در آب دارد.

اکسیژن محلول در خورندگی آب

اکسیژن محلول در آب یکی از دلایل اصلی خاصیت خورندگی آب می باشد، آهن و اکسیژن در تماس با آب ، تشکیل قطب‌های کاتد و آند را می‌دهند. آهن به عنوان آند عمل کرده ، به هیدروکسید فرو و سپس به هیدروکسید فریک و بعد از آن به اکسید آهن تبدیل می‌شود. با توجه به مشکلات متعددی که وجود اکسیژن در آبهای صنعتی (بویژه در آب جوشاورها) ایجاد می‌کند، حذف آن از آبهایی که استفاده صنعتی دارند، لازم است.

حذف اکسیژن محلول از آب

حذف از آب را معمولاً تجزیه هوازدایی می‌نامند که به روش فیزیکی و شیمیایی انجام می‌گیرد. در روش فیزیکی از دستگاه خاصی استفاده می‌شود که با استفاده از جریان متضاد آب و بخار داغ ، اکسیژن را از آب خارج می‌کند. پس از هوازدایی به روش فیزیکی برای تکمیل عملیات از روش شیمیایی استفاده می‌شود که به سه صورت انجام می‌گیرد:

• اضافه کردن سولفیت سدیم (با جذب اکسیژن به سولفات سدیم تبدیل می‌گردد)
• اضافه کردن هیدرازین
• استفاده از گاز در محیط قلیایی

روش های اندازه گیری اکسیژن محلول

1-روش استفاده از الکترود غشایی

روش يدومتري يك شيوه حجم سنجي براساس خاصيت اكسيدكنندگي Doاست. درصورتيكه الكترودهاي غشايي عملشان مبتني بر ميزان نفوذ اكسيژن مولوكلي از غشا مورد استفاده مي باشد. انتخاب روش كار بستگي به عوامل مداخله گر دقت و صحت مورد نظر و در بعضي مواقع سهولت و ديگر مقتضيات دارد.

عوامل مداخله کننده

در اندازه گیری میزان DO عواملی وجود دارند که می توانند در نتیجه ی کلی واکنش تاثیر منفی بگذارند.این عوامل شامل املاح آهن،مواد آلی،مواد معلق،دی اکسید سولفور،کلر باقی مانده،کروم،سیاناید می باشد. به ظور مثال اگر نمونه مورد نظر حاوی املاح آهن باشد این مواد منجر به اکسایش یون ید و تبدیل آن به ید آزاد شده و از آنجا که در این روش  میزان ید آزاد محلول برابر با اکسیژن محلول آن می باشد مقدار به دست آمده برای DO حقیقی نیست .بنابراین در صورتی که مقادیر بالایی از این مواد در نمونه وجود داشته باشد باید قبل از آزمایش از نمونه حذف شوند تا در نتیجه مشکلی به وجود نیاورند.

روش وینکلر(یدومتری)

در اين روش اكسيژن محلول در آب با نمك منگنز موجود توليد اكسيد منگنز مينمايد.اين جسم در اثر هيدروكلريك اسيد توليد اكسيژن نموده که اكسيژن حاصل باعث آزادشدن يد از (KI) شده و (I2) آزادشده را توسط هيپوسولفيت سديم 0.01 Nدرمجاورت چسب نشاسته اندازه گيري مي نمائيم.

مواد لازم :

1. محلول سود و يدورپتاسيم: 15گرم يدور پتاسيم و40 گرم سود خالص را در مقداركمي آب حل كرده و سپس با آب مقطر به حجمml 10مي رسانيم.
2. 50گرم كلرورمنگنز را در مقداري آب مقطر حل كرده حجم ان را بهml 100 مي رسانيم .
3. اسيد كلريدريك خالص
4. محلول هيپوسولفيت سديمN 0.01

روش آزمايش:

ظرف مخصوص درب سمباده اي به حجم 250میلی لیتری را از آب مورد نظر پر مينمائيم. (بايستي آب بوسيله يك لوله پلاستيكي مدتي در ظرف جريان داشته باشد و در اين مدت ظرف نمونه گيري بايستي كاملا عاري از حباب هوا باشد)درجه حرارت آب قبل از ورود به ظرف نمونه گيري بايستي از 22درجه سانتيگراد بيشتر نباشد. ابتدا 2 میلی لیتر از مخلوط سود و يدور پتاسيم به آب مورد نظر اضافه ميكنيم. سپس 1میلی لیترمحلول كلرورمنگنز مي افزاييم و خوب بهم مي زنيم بعد از چند دقيقه كه رسوب هيدروكسيد منگنز حاصل شد بوسيله يك پی پت 2.5 الی 5 میلی لیتریHCLغليظ وارد ظرف نموده مخلوط را خوب بهم ميزنيم و محلول حاصل را توسط هيپوسولفيتN 0.01 در مجاورت چسب نشاسته تا بيرنگ شدن محلول تيتر ميكنيم. اکسیژن محلول موجود بر حسب مییلی گرم در لیتر بیان می شود.و با میزان کل میلی لیتر از محلول هیپوسولفیتN  01/. نرمال برابر است.

2- روش الکترود غشایی

روش الکترود غشایی  توسط دفترچه راهنمای هر دستگاه اندازه گیری می شود. در شکل زیر تصویر دستگاه اندازه گیری اکسیژن محلول دیده می شود.