روش‌های اندازه‌گیری کربن دی‌اکسید در آب

زمان مورد نیاز برای مطالعه: 5 دقیقه

روش‌های اندازه‌گیری کربن دی‌اکسید در آب

روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری کربن دی‌اکسید در آب وجود دارد که در پایین به آنها اشاره شده است. میزان کربن دی‌اکسید آزاد در آب‌های سطحی به طور معمول کمتر از 10 ppm می‌باشد، این در حالی است که در آب چاه‌ها مقادیر بیشتری از این ترکیب وجود دارد. کربن دی‌اکسید از طریق جو، فعالیت موجودات زنده و تجزیه گرمایی سنگ‌های کربناته وارد آب می‌شود. از آن‌جا که حضور CO2 سبب خورندگی می‌شود بایستی میزان آن در آب مشخص شود.

خاصیت خورندگی CO2
خاصیت خورندگی کربن دی‌اکسید

روش‌های اندازه‌گیری کربن دی‌اکسید

روش‌های نُموگرافی[1] و تیتراسیون پتانسیومتری و تیتراسیون اسید – باز با شناساگر فنول‌فتالئین از روش‌های اندازه‌گیری کربن دی‌اکسید در آب آزاد در آب آشامیدنی می‌باشند. اگر تیتراسیون با شناساگر به طور صحیح انجام شود، یک روش سریع، آسان و با نتیجه رضایت بخش در کنترل کیفیت آب خواهد بود.

با مشخص بودن pH، قلیائیت کل، دما و کل مواد معدنی در لحظه نمونه‌برداری، روش نُموگرافی برای محاسبه سریع یون هیدروکسید، بی‌کربنات، کربنات و مقدار کل کربن دی‌اکسید آزاد در آب‌های طبیعی و تصفیه شده مناسب می‌باشد. برای استفاده از روش نُموگرافی به نمودارهای زیر و راهنمای استفاده از آنها توجه کنید. این نمودارها زمانی قابل استفاده هستند که نمک اسیدهای ضعیف در مقایسه با نمک اسید کربنیک ناچیز باشند. باید توجه داشت که نمودارهای ذکر شده در فرآیندهای تصفیه مانند انعقاد و سوپرکلرزنی[2] که باعث تغییر pH و قلیائیت کل می‌شوند، قابل استفاده نخواهد بود. نُموگراف‌ها براساس روابط تعادلی کربنات و آب تهیه شده‌اند.

نُموگراف تعیین غلظت یون هیدروکسید
نُموگراف تعیین غلظت یون هیدروکسید

نُموگراف تعیین غلظت یون هیدروکسید

راهنمای استفاده: دو خط دما (مقیاس 1) و کل جامدات محلول (مقیاس 5) را به هم وصل کنید. از محل برخورد خط رسم شده با شماره 2، نقطه‌ای به دست می‌آید. از این نقطه به سمت خط  pH (مقیاس 3) یک خط دیگر رسم نمایید. از محل برخورد خط رسم شده با مقیاس 4، غلظت یون هیدروکسید برحسب ppm CaCO3 به دست می‌آید.

 

نُموگراف تعیین قلیائیت بی‌کربنات
نُموگراف تعیین قلیائیت بی‌کربنات

 

نُموگراف تعیین قلیائیت بی‌کربنات

راهنمای استفاده: دو خط دما (مقیاس 1) و کل مواد جامد محلول (مقیاس 3) را به هم وصل کنید. از محل برخورد خط رسم شده با خط شماره 2، نقطه‌ای به‌دست می‌آید. از این نقطه به سمت خط pH (مقیاس 4) یک خط دیگر رسم نمایید. از امتداد خط روی مقیاس 5، عدد ثابتی به‌دست می‌آید. این عدد را روی مقیاس 6 قرار دهید. قلیائیت هیدروکسیدی را از نُموگراف هیدروکسید به‌دست آورید و از قلیائیت کل کم کنید (قلیائیت غیرهیدروکسیدی). عدد مقیاس 6 را به قلیائیت غیرهیدروکسیدی (مقیاس 7) وصل کنید. از محل برخورد خط رسم شده با مقیاس 8، غلظت یون بی‌کربنات بر حسب ppm CaCO3 به دست می‌آید.

نُموگراف تعیین قلیائیت کربنات

 

نُموگراف تعیین قلیائیت کربنات

راهنمای استفاده: دو خط دما (مقیاس 1) و کل مواد جامد محلول (مقیاس 3) را به هم وصل کنید. از محل برخورد خط رسم شده با خط شماره 2، نقطه‌ای به دست می‌آید. از این نقطه به سمت خط pH (مقیاس 4)یک خط دیگر رسم نمایید. از امتداد خط روی مقیاس 5، عدد ثابتی به دست می‌آید. این عدد را روی مقیاس 6 قرار دهید. قلیائیت هیدروکسیدی را از نُموگراف هیدروکسید به دست آورید و از قلیائیت کل کم کنید(قلیائیت غیر هیدروکسیدی). از محل برخورد خط رسم شده با مقیاس 8، غلظت یون کربنات بر حسب ppm CaCO3 به دست می‌آید.

نُموگراف تعیین کربن دی‌اکسید آزاد

نُموگراف تعیین کربن دی‌اکسید آزاد

راهنمای استفاده: دو خط دما (مقیاس 1) و کل جامدات محلول (مقیاس 3) را به هم وصل کنید. از محل برخورد خط رسم شده با خط شماره 2، نقطه p1 به دست می‎‌آید. عدد pH (مقیاس 4) را به عدد قلیائیت بی‌کربناتت  (مقیاس 7) وصل کنید. از محل برخورد خط رسم شده با خط شماره 6، نقطه P2 به دست می‌آید. دو نقطه P1 و P2 را به هم وصل کنید. از محل برخورد خط رسم شده با مقیاس 5، غلظت کربن دی‌اکسید آزاد بر حسب ppm به دست می‌آید.

در روش تیتراسیون، CO2 آزاد با یک باز استاندارد مانند سدیم کربنات یا سود واکنش می‌نماید. نقطه پایان واکنش به دو روش پتانسیومتری یا ایجاد رنگ ارغوانی فنول‌فتالئین در pH بالای 8/3 مشخص می‌شود. اگر تشخیص نقطه پایان دشوار است، بایستی از تیتراسیون پتانسیومتری استفاده نمود.

استاندارد نمودن تیترانت، پیش از انجام آزمایش، ضروری است. برای استاندارد نمودن سدیم هیدروکسید از محلول 0/05 N پتاسیم هیدروژن فتالات (n=1 eq/1mol) استفاده می‌شود. برای محاسبه نرمالیته سود از فرمول زیر استفاده نمایید.

فرمول محاسبه نرمالیته سود

براساس حجم مصرف شده از تیترانت و pH اولیه، غلظت کربن دی‌اکسید بر حسب ppm قابل محاسبه خواهد بود:

محاسبه غلظت کربن دی‌اکسید بر حسب ppm

اگر از آب مقطر به عنوان شاهد استفاده می‌شود، حجم مصرف شده تیترانت برای شاهد (Vtitrant for blank) و نمونه مجهول (Vtitrant) را ثبت نمایید. حجم به دست آمده برای شاهد را از حجم به دست آمده برای نمونه کم نموده (Vtitrant – Vtitrant for blank) و در محاسبه قرار دهید.

تداخل‌ها: کاتیون‌ها و آنیون‌هایی که سبب تداخل در تعادل طبیعی بین CO2 – کربنات می‌شوند، از جمله مزاحم‌های اندازه‌گیری محسوب می‌شوند. کاتیون‌هایی مانند Al3+، Fe3+، Cr3+، Fe2+ و Cu2+ که در محیط قلیایی رسوب می‌دهند، سبب خطای مثبت می‌شوند. به طور مثال، غلظت یون Fe2+ نباید از 1/0 ppm بیشتر باشد. خطای مثبت می‌تواند ناشی از حضور بازهای ضعیف مانند آمونیاک (NH3) و آمین‌ها (NRH2)، نمک اسیدهای ضعیف مانند بورات (BO33-)، نیتریت (NO2)، فسفات (PO43-)، سیلیکات (SIO44-) و سولفید (S2-) باشد. روش تیتراسیون برای نمونه‌هایی که دارای پساب اسیدی معدن و محلول شستشوی اسیدی رزین کاتیونی هستند مناسب نمی‌باشد. زمانی که مقدار کل مواد جامد محلول (TDS) یا مقدار شناساگر زیاد باشد، خطای منفی ایجاد می‌شود.

 

نمونه‌برداری و نگه‌داری:

همواره احتمال از دست دادن مقداری از CO2 آزاد در هنگام نمونه‌‌برداری و نگه‌داری وجود دارد. به ویژه اگر مقدار گاز در نمونه زیاد باشد. بنابراین بهتر است بلافاصله بعد از نمونه‌برداری، اندازه‌گیری صورت گیرد. اگر بین نمونه‌برداری و اندازه‌گیری فاصله زمانی وجود دارد، باید نمونه در دمایی پایین‌تر از دمای اصلی نمونه نگه‌داری شود.

 

محاسبه غلظت کربن دی‌اکسید براساس pH و قلیائیت کل

اگر قلیائیت ناشی از یون‌های هیدروکسسید، کربنات و یا بی‌کربنات و دما °C 25 بوده و TDS از مقدار 500 ppm بیشتر نباشد، با داشتن مقادیر pH و قلیائیت کل (M)  می‌توان کربن دی‌اکسید آزاد (free, ppm[CO2]) و کل (total, ppm[CO2]) را محاسبه نمود:

محاسبه-دی‌اکسید-آزاد-free-ppmCO2-و-کل-total-ppmCO2

شایان ذکر است که معادلات فوق، براساس ثابت های تفکیک اسیدی استخراج شده‌اند:

ثابت‌های تفکیک اسیدی

 

[1] nomographic method

[2] superchlorination

مقالات پیشنهادی

کیفیت آب رودخانه ها

کیفیت آب رودخانه ها برای تعیین کیفیت آب رودخانه ها ، باید پارامتر هایی از جمله درجه حرارت ، PH ، اکسیژن محلول ،اکسیژن مورد نیاز بیو شیمیایی (BOD)، فسفات آلی ، نیترات  و کلیفرم مدفوعی بررسی گردد. چراکه در سه دهه اخير به دنبال رشد اقتصادي سريع و استفاده بيشتر از محيط زيست توجه و […]

نگهداری آب استخر

نگهداری آب استخر نگهداری آب استخر شامل کنترل پارامتر های میکروبی و شیمیایی آب شامل کنترل رشد میکروارگانیزم های آلاینده و شرایط شیمیایی و مشخصه های فيزیكی آب استخرهای شنا می باشد. نگهداری آب استخر از نظر مشخصه های فيزیكی آب استخرهای شنا که اغلب به عنوان مشخصه های ظاهری نيز ذکر می شود بسيار مهم […]

کربنات و بی کربنات

کربنات و بی کربنات: کربنات، نمک یا اِستر کربنیک اسید است. کربنات آلی به ترکیب آلی حاوی گروه عامل –CO3، همچون اتیلن کربنات (C4H6O3) و پروپیلن کربنات (C4H6O3)، گفته می شود. اکثر نمک های کربنات (به استثنای کربنات های سدیم، پتاسیم و آمونیوم)، در دما و فشار استاندارد، در آب محلول اند (با Ksp< 1×10-8). […]

باقيمانده فرار و ثابت در فاضلاب

باقيمانده فرار و ثابت در فاضلاب : باقيمانده فرار و ثابت در فاضلاب ممكن است با سوزاندن نمونه در دماي 550 50درجه سلسـيوس تعيين شود. اين اندازه گيري به طور تقريبي ميزان مواد آلي در بخش جامد فاضلاب، لجن فعـال، مـواد زائـد صـنعتي يـا رسوبات بستر را تخمين ميزنند. مزاحمت باقيمانده فرار و ثابت در […]

گاز متان فاضلاب

گاز متان فاضلاب گاز متان فاضلاب (CH4) یک گاز قابل احتراق ، بی رنگ و بی بو است که معمولا در چاه های فاضلاب یا در بعضی از سطوح آب های زیر زمین یافت می شود. فرار این گاز ها از سطح سیالاتی مانند آب و فاضلاب باعث انتقال این گاز به سطح اتمسفر می شود […]

کیفیت آب آبیاری

کیفیت آب آبیاری : در بررسی کیفیت آب آبیاری وقتی به علت اثر نمک های خاص، میزان نفوذ آب به داخل خاک چنان کاهش یابد که آب کافی در اختیار گیاه قرار نگرفته و عملکرد محصول کاهش می یابد، مشکل نفوذپذیری که ناشی از کیفیت آب آبیاری است پیش می آید. مدیریت و طراحی مناسب سیستمهای […]

حد مجاز نیترات در آب آشامیدنی

حد مجاز نیترات در آب آشامیدنی نيترات يكي عوامل شيميايي مهم آب است. حد مجاز نیترات در آب آشامیدنی حداکثر 50 میلیگرم بر لیتر ( بر اساس استاندارد شماره 1053 سازمان ملی استاندارد) می باشد. نیترات ميتواند سلامت آب شرب را تحت تأثير قرار دهد و باعث ايجاد عوارض و اثرات سوء بهداشتي در مصرف […]

محیط کشت میکروبی

محیط کشت میکروبی هنگام تهیه محیط کشت میکروبی باید  ذخیره سازی پودر مدیا دی هیدراته در ظروف بسته در محیط تاریک در دمای کمتر از ۳۰ درجه سانتیگراد باشد و محیط های کشت در فضای دارای رطوبت کمتر از اتمسفر نگه داری شود. از این محیط کشت ها نباید زمانی که به صورتی کیکی شکل […]

آزمایش بیولوژی آب

آزمایش بیولوژی آب آزمایش بیولوژی آب بمنظور تشخیص ساختار توده بیولوژیکی موجود در منابع آب دریاها ، منایع ذخیره آب آشامیدنی ، آب های سطحی و دریا ها مورد استفاده قرار می گیرد. این آزمون ها شامل شمارش و اندازه گیری فیتوپلانکتون ها و زئوپلانکتون ها می باشد.  پلانکتون ها به موجودات زنده ی ریز […]

ژیاردیا لامبلیا آب

ژیاردیا لامبلیا آب ژیاردیا لامبلیا آب تک یاخته تاژک داری است که در مدفوع انسان و حیوان و بیشتر به شکل کیست می باشد و ژیاردیا لامبلیا اول بار در دهه 1960 در ارتباط با شیوع بیماری های زایش از آب در ایالات متحده آمریکا شناخته شد.  ژیاردیا لامبلیا باعث بیماری ژیاردیازیس می شود. اگر […]

نظرات کاربران

ارسال دیدگاه
  • دیدگاه های ارسال شده توسط شما، پس از تایید در وب سایت منتشر خواهد شد.
  • پیام هایی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
  • مجموع دیدگاهها: 1
  • در انتظار بررسی: 0
  • انتشار یافته: 0

هنوز دیدگاهی ثبت نشده است.

سوالی دارید؟ منتظر تماس شما هستیم

برای دریافت مشاورۀ رایگان، همین حالا با کارشناسان ما تماس بگیرید