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

استاندارد آب کشاورزی

استاندارد آب کشاورزی : استاندارد آب کشاورزی دارای اهمیت است. استفاده از فاضلاب انسانی در کشاورزی با هدف آبیاری محصولات و حاصلخیز کردن خاک ها از قدیم در کشورهای آسیایی رواج داشته است. در عصر معاصر و در قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، در کشورهایی مانند آلمان، انگلیس و آمریکا مهمترین روش دفع فاضلاب، تخلیه […]

آزمایش آب در نفت خام

آزمایش آب در نفت خام : آزمایش آب در نفت خام  دارای اهمیت است ، چراکه دنياي امروز تا حد زيادي به نفت وابسته است. مصرف روزانه نفت دنيا چيزي حدود 85 ميليون بشكه در روز است. هواپيماها، كشتي‎ها، قطارها و خودروها، از فرآورده‎هاي نفتي به عنوان سوخت استفاده مي‎كنند. در نيروگاه‎ها، كارخانه‎ها، ادارات و […]

حذف فلزات سنگین آب با الكتروشيمي

حذف فلزات سنگین آب با الكتروشيمي : براب حذف فلزات سنگین آب با الكتروشيمي تكنيك هاي الكتروشيميايي متنوعي براي تجزيه مواد آلي و سمي و غير قابل تجزيه بيولوژيكي براي تصفيه آب و فاضلاب پيشنهاد و ابداع شده است؛ اما فقط تعداد كمي از روش هاي متداول در ارتبـاط بـا الكتروليـز آلاينده ها بر روي الكترودها […]

تعیین آهن موجود در آب

تعیین آهن موجود در آب تعیین آهن موجود در آب آهن موجود در نمونه بصورت +Fe2 (فرو) و +Fe3(فریک) می تواند وجود داشته باشد . اندازه گیری آهن بر اساس آهن دو ظرفیتی یا فرو (+Fe2) می باشد . در روش رنگ سنجی با ارتوفنانترولین می توان +Fe2 و آهن کل (Total Iron) را تعیین […]

توتال کلی فرم

توتال کلی فرم توتال کلی فرم یکی از پارامتر های ميكروبي آب آشاميدني است. در واقع گروهی از باکتریهای خانواده انتروباکتریاسه که هوازی یا بی هوازی اختیاری بوده. قادرند در 37-32درجه سانتی گراد به مدت 44ساعت لاکتوز را تخمیر و تولید اسید و گاز نمایند. جنس های اشرشیا – سیتروباکتر- انتروباکتر – کلبسیلا از این دسته […]

آب و رسوب دیگ بخار

آب و رسوب دیگ بخار : آب و رسوب دیگ بخار همواره موجب کاهش عمر دیگ بخار می گردد لذا باید همواره تست ها و آزمایش های مربوط به دیگ بخار را در آزمایشگاه آب شرکت آبرام انجام داد. هر آبی را نباید به سیستم دیگ بخار وارد کرد به این دلیل که باعث خوردگی […]

فیلتر استخر شنا

فیلتر استخر شنا

فیلتر استخر شنا انواع فیلتر استخر شنا که متداول مورد استفاده قرار میگیرند در تصفیه آب استخر به شرح زیر است: فیلتر استخر شنا دیاتومه ای (تحت فشار یا خلاء) فیلتر استخر شنا شنی الف-ثقلی سریع ب-تحت فشار ج-با سرعت بالا هر کدام از فیلتر ها مزایا و معایبی دارند، هزینه انرژی، هزینه های شیمیائی، میزان مصرف آب، […]

نيتريفيكاسيون و دنيتريفيكاسيون

نيتريفيكاسيون و دنيتريفيكاسيون نيتريفيكاسيون و دنيتريفيكاسيون ، فرآيند زيستي سنتي مورد استفاده در تصفيه ي پساب به منظور دستيابي به حذف نيتروژن شامل مراحل جداگانه ي هوازي و بي هوازي هستند كه به طور كلي در بيوراكتورهاي جداگانه يا به وسيله ي فواصل مختلف هوادهي انجام مي شدند. نيتريفيكاسيون زيستي تبديل يا اكسيداسيون يون هاي آمونيوم به […]

پتاسیم خاک

پتاسیم خاک پتاسیم جزء عناصر غذایی پر مصرف موجود در خاک و جزء عناصر مورد نیاز خاک محسوب می شود. مقدار پتاسیم موجود در پوستۀ زمین، حدود 1.9 الی 2.3 درصد می باشد و مقدار پتاسیم کل در خاک های زراعی بین 0.5 الی 2.5 درصد است. این مقدار در مقایسه با دیگر عناصر پرنیاز […]

ایمنی در کلرزنی

ایمنی در کلرزنی ایمنی در کلرزنی مخازن آب و خروجی تصفیه خانه های پساب یکی از اصولی است که همواره باید مد نظر باشد، چرا که گاز کلر سمی بوده و در صورت رعایت نکردن نکات ایمنی ممکن است عواقب خطرناکی را به همراه داشته باشد. برای ایمنی در کلرزنی باید همواره خطوط انتقال کلر و […]

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