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

اندازه گیری هیدروکربن های آلفاتیک

اندازه گیری هیدروکربن های آلفاتیک : اندازه گیری هیدروکربن های آلفاتیک توسط دستگاه GC یا همان کرمواتوگرافی گازی قابل انجام است. هیدروکربن های آلفاتیک در واقع دسته ای از ترکیبات آلی هستند که خود به چند خانواده : آلکانها ، آکینها و سیکلوآلکانها و… تقسیم می‌شوند. منبع صنعتی آلکانها ، نفت و گاز طبیعی همراه آن است. ترکیبهای آلی پیچیده […]

ارزيابي اثرات زيست محيطي

ارزيابي اثرات زيست محيطي : فرايند ارزيابي اثرات زيست محيطي (EIA)براي اولين بار در سال 1969ميلادي و با وضع قانون سياست زيست محيطي ملي در آمريكا جنبه رسمي به خود گرفت و بر اساس تعريف اتحاديه بين المللي ارزيابي اثرات زيست محيطي، عبارت است از فر آيند شناسايي ، پيش بيني ، ارزشيابي و اقدامات […]

اندازه گیری سیلیس در آب

اندازه گیری سیلیس در آب به دلیل اینکه سلیس به صورت آزاد در طبیعت وجود ندارد اندازه گیری سیلیس در آب یا سایر ترکیبات به صورت سیلیس آزاد (SiO2) در کریستال ها دانه درشت (کوارتز ، آمتیست و … ) و کریستال های ریز (فلینت،جاسپر و … )قابل اندازه گیری است. کوارتز ها تنوع زیادی […]

اندوتوکسین چیست

اندوتوکسین چیست اندوتوکسین‌ها از اوايل دهه 1900ميلادي به خاطر اثرات گرمازايي خود (تب القايي) شناخته شده‌اند. به طور كلي، اندوتوكسين‌ها بخش‌هايي از ديواره سلولي باكتري‌هاي گرم منفي هستند. اهميت آنها به علت تاثير بر سيستم ايمني مي‌باشد. اندوتوكسينها اغلب به خاطر ساختار خود كه شامل يك بخش ليپيدي (چربي، بخش تحريك كننده سيستم ايمني، داراي كمترين […]

آنالیز آب سد

آنالیز آب سد مهمترين مشخصه آب در آنالیز آب سد در مخازن پديده لايه بندي عمودي آب مي باشد كه باعث ايجاد كيفيت متفاوت آب در عمق هاي مختلف مي گردد. اين پديده در هر ايستگاه پايش در هر مرحله از نمونه برداري و اندازه گيري بايد به وسيله اندازه گيري نيمرخ عمودي دما از يك متر زير سطح […]

کلرور در آب

اندازه گیری یون کلرور در آب

اندازه گیری یون کلرور در آب: معمولا کلرور در آب به صورت کلرورهای قلیایی خاکی یافت می شود. میزان کلرور موجود در آب های مختلف به علل گوناگون متغیر است.مثلا ریزش باران در مناطق خشک و بیابان ها باعث می شود که آب،زمین هایی را که دارای مواد قلیایی است شسته و در نتیجه آب […]

اندازه گیری BOD پنج روزه

اندازه گیری BOD پنج روزه : اکسیژن­ خواهی بیو­شیمیایی (BOD)، شاخصی برای تعیین زیست­ تخریب پذیر محتوای آلی است. مبانی آزمایش اندازه گیری BOD پنج روزه: در آزمایش BOD، سه نوع فرآیند رخ می­دهد: (1) فرآیند اکسایش که در آن بخشی از بار آلی اکسیده شده و فرآورده­ های نهایی، همچون CO2، H2O  و انرژی […]

تست های آب

تست های آب تست های آب در کل شامل آزمایش یک سری پارامترهای فیزیکی، شیمیایی، فلزات سنگین، میکروبی، بیولوژیکی آب است. دسترسی به آب سالم بخصوص در شهرهای بزرگی مثل تهران که مصرف روزانه بالایی دارند یک نعمت است. عدم وجود آب سالم نارضایتی مردم را در پی خواهد داشت علاوه برآن سلامتی و رفاه […]

آزمایشگاه تشخیص آب

آزمایشگاه تشخیص آب: برای تشخیص سلامت آب از لحاظ کیفی باید نمونه آب را به یک آزمایشگاه تشخیص آب فرستاد. گرچه دو سوم سطح کریه زمین را آب پوشانده است، ولی به دلیل توزیع نایکنواخت، کمبود آب در بسیاری از مناطق جهان، از جمله ایران، مشاهده می شود. با توجه به رشد جمعیت و ارتقای […]

هيدروژن سولفيد

هيدروژن سولفيد هيدروژن سولفيد H2S ،از خطرناكترين گازهايـى اسـت كـه برخـى از صنايع خصوصا صنايع نفت و گاز و پتروشيمى و تصفیه فاضلاب با آن مواجه است. هيدروژن سولفيد گازى است بى رنگ با بوى تند تخم مرغ گنديده كه حتى در غلظتهاى بسيار كم در هوا نيز به مشام مى رسد. از هوا سنگين تر است، بنابراين […]

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