المواد الكيمياوية لمعالجة المياه

فيما يلي مختلف أنواع المواد الكيمياوية لمعالجة المياه تتلخص في :

غلاية الماء الكيميا ئية

الغلايات للمياه للمواد الكيمياوية تشمل جميع المواد الكيمياوية اللتي تستخدم في التطبيقات التالية :
 مسح الأوكسيجين ;
· تثبيط التحجيم;
·  تثبيط التأكل;
· مكافحة الرغوة;
· مراقبة القلوية.

 التخثر

عند الإشارة إلى التخثر ,الأيونات الموجبة مع التكافؤ عالية  هي المفضلة .  يطبق عموما ألومينيم و الحديد ,الاليمنيوم ك  Al₂(SO₄)^3- الاليمنيوم ك  و الحديد إما FeCl₃ أو Fe₂(SO₄)^3-. يمكن الواحد أن ينطبق أيضا على شكل  رخيص نسبيا FeSO⁴, بشرط أن يكون لتأكسد Fe³⁺ خلا ل التهوية.التخثّر جدا  يعتمد على جرعات من التخثر ,و درجة الحموضة و تركيز الغروانية. لضبط مستويات الحموضة ,نستعمل Ca(OH)₂  كشارك في صوفي  . جرعات تترواح عادة مابين 10 و 900مغ Fe³⁺/ ل, لكن عند ما الأملاح تكون موجودة ,أعلى جرعة الإحتياجات يتم تطبيقها .

مثبطات التأكل

التأكل هو مصطلح عام يشير إلى تحويل المعادن إلى ذوبان مجمع .التأكل يمكن أن يؤدي إلى الفشل في المراحل الحاسمة من جهاز الغلايات,ترسب تأكل منتجات في مجالات حيوية لتبادل الحرارة , و فقدان الكفاءة الكلية  

غالبا يستعمل مثبطات التأكل لهذا السبب. مثبطات هي  عبارة عن مواد كيمياوية اللتي تتفاعل مع السطح المعدني  ,معطية للسطح مستوى معين من الحماية . المثبطات تعمل في كثير من الأحيان عن طريق التكثيف أنفسهم على السطح المعدني ,موفرين حماية السطح  المعد ني من خلال تشكيل غشاوة.

هناك خمسة أنواع مختلفة من مثبطات التأكل  :

1)  هي عبارة عن مثبطات السلبية.هذا ما يؤدي تحول من إحتمال التّأكل ,مما إضطر السطح المعدني إلى المدى السلبي

 . الأمثلة على مثبطات سلبية هي الأنيونات المأكسدة مثل الكرومات و نيتريت و نيترات  و  الأيونات المؤكسدة مثل : الفوسفات و المليبدات .

هذ ه المثبطات هي الأكثر فعالية وبالتالي الأكثر إستعمالا                                               

2) مثبطات التأكل.بعض مثبطات المهبطية ,مثل مركبات الزرنيخ و الأنتيمون, تعمل لجعل التوحد و التفريغ من الهيد روجين أكثر صعوبة   مثبطات المهبطية أخرى,مثل أيونات الكالسيوم و المغنيسيوم و الزنك أو تكون محرضة أكاسيدها لتشكيل طبقة واقية على معدن   مثبطات العضوية.
3)مثبطات العضوية  هذه تؤثر على كامل سطح المعدن المتأكل عندما تكون موجودة في تركيز معين.  المثبطات العضوية تحمي المعادن من خلال تشكيل فيلم النافرة على سطح المعدني .

المثبطات العضوية ستكون ممتزة حسب الشحنة الأيونية و الشحنة على السطح  

4) موانع حمل الترسيب  . هذه المركبات التي تسبب في تكوين رواسب على سطح المعدن  thereby مما يوفر غشاء حماية .و المثبطات أكثر شيوعا من هذه الفئة هي السيليكات و الفوسفات   .

5) مثبطات التأكل هي مركبات نقلت في بيئة مغلقة إلى الموقع التأكل بفعل تطاير من المصدر. و الأمثلة على ذلك مورفولين و الهيدرازين و تقلب المواد الصلبة مثل أملاح ديسيكلوإيكزمين, سيكلوإيكزلمين و إيكزميتيلان-أمينات.-.

بالأتصال مع سطح المعدن , يتكثف البخار من هذه الأملاح و مهدرج من الرّطبة ,لتحرير أيونات الواقية 

المطهرات

 المطهرات تقتل الكائنات الحية الصغيرة غير مرغوب فيها في المياه:   و هناك العديد من أنواع مختلفة من المطهرات :
· الكلور (جرعة 2-10 مغ/ل)
· ثاني أكسيد الكربون
· الأزون
· هيبوكلوريت

تطهير ثاني أكسيد الكربون
ClO₂ يستخدم كمطهر بالدرجة الأولى للمياه السطحية مع مشاكل الرّائحة و الطعم.

. إنها مبيد بيولوجي فعال في تركيزات منخفضة بمقدار 0.1 جزء في المليون و أكثر من أس هيدروجيني واسعة النطاق. ClO₂ يخترق جدار الخلية البكتيرية,و يتفاعل مع الأحماض الأمينية الحيوية في سيتوبلازم الخلية لقتل الكائنات الحية. المنتج من هذا ردالفعل هو الكلوريت.
ثاني أكسيد الكلور يعقم وفقا لنفس المبدأ الكلور, و لكن ,كما هو مقترح لمادة الكلور,ثاني أكسيد الكلور ليست له أثار ضارة على صحة الإنسان.

تطهير الهيبوكلورايت

هيبوكلورايت يطبق بنفس الطريقة على نحو ثاني أكسيد الكلور و الكلوراين.  كلورة الهيبوسلفات هو أسلوب التطهير التي لم يتم إستخدامها على نطاق واسع بعد الأن , و منذ عام وكالة البيئية أثبتت أن هيبوكلوريت لتعقيم  في المياه هي السبب في الأتساق البروما ت في المياه.

  تطهير الأزون

الأوزون هو غاية أكسدة المتوسطة ,مع ملحوضة فصيرة العمر الأفتراضي.و تتكون من جزئيات الأكسيجين مع زيادة ذرية الأوكسجين لتشكيل  O₃  . عندما الأوزون يأتي في اتصال مع رائحة, البكتيريا أو الفيروسات تقسم الذريات الزائدة عن طريق الأكسدة. الذرة الثالثة من جزئيات  الأوزون تكون إذن كسرت و لا يبقى سوى الأكسجين

 يمكن للمطهرات أن تستخدم في صناعات مختلفة

. يستخدم الأوزون في صناعة الأدوية تمهيدا لمياه الشرب, لعملية معالجة المياه, من أجل إعداد المياه جد النقية و لتطهير السطح  

 ثاني أكسيد الكربون يستخدم أساسا لإعداد مياه الشرب و تطهير المواسير 

تقنية التطهير لها مزايا معينة و مجال التطبيق خاص بها. في الجدول أد ناه توجد بعض من مزايا و عيوب:

المقلصات
   لتشجيع تشكيل قليصات في الماء الذي يحتوي على المواد الصلبة المعلقة,يستعمل البوليمر لتعزيز تكوين الرّوابط بين الجزئيات. هذه البوليمرات يكون لها تأثير محد د جدا,تعتمد على الشحنة و وزنها المولي ودرجة الجزيئي للتّغصن

و البوليمرات هي للذوبان في الماء و أوزانها تترواح ما بين  10⁵ و10⁶ غ/ مول.
يمكن أن يكون هناك شحنات  عدة  على صوفي (مقلص)واحد. هناك البوليمتمرات الموجبة ,إستنادا إلى النيتروجين ,و أنيوني البوليمرات, إستنادا إلى أيونات التي تحمل الشحنات الإيجابية و السلبية معا.

عوامل التحييد (السيطرة على القلوية)

من أجل تحييد الأحماض و الأساسيات , نستعمل إما حل هيدروكسيد الصوديوم  (NaOH),    كربونات الكالسيوم , أو مستعلق الجير لزيادة أ.س.الهيدروجيني  (Ca(OH)₂) . حامض الكبريت (H₂SO₄) أو مخفف الهيدروكلوريك (HCl)

لتخفيض مستويات أ.س. الهيدروجيني.

جرعة من عوامل التحييد يتوقف على أ.س. الهيدروجيني للمياه في حوض التفاعل

.ردود فعل تحييد يسبب أرتفاعا في درجة الحرارة

مؤكسد

عملية الأكسدة الكيميائية تستخدم كيمياء الأكسدة للحل من  COD/BOD و إزالة كل من مكونات العضوية و المأكسدة غير العضوية. هذه العملية يمكن أن تأكسد تماما المواد العضوية إلى غاز ثاني أكسيد الكربون و الماء ,على الرّغم من أنه .   في كثير من الأحيان ليس من الضروري أن تعمل هذه العملية على هذا  واسعة من المواد متوفرة ,مثل:
· بيروكسيد الهيدروجين;
· الأوزون;
· الأوزون المجمع و البيروكسيد;
· الأوكسيجين.

بيروكسيد الهيدروجين

بيروكسيد الهيدروجين يستعمل في نطاق واسع بفضل خصائصه ; فهو مأمون ,فعّال و قوي و تنوع للأكسدة . 

التطبيقات الرّئيسية H₂O₂ هي الأكسدة لمساعدة السيطرة على الرائحة و التحكم في التأكل و الأكسدة العضوية و أكسدة المعادن و سمية الأكسدة . من أصعب الملوثات للأكسدة قد تتطلب H₂O₂ تفعيلها مع المواد الحفازة مثل الحديد و النحاس والمنغنيز اللتي تمر بمرحلة إنتقالية أو غيرها من المركبات المعدنية.

الأوزون

الأوزون لا يمكن أن يطبق فقط كمطهر ,فإنه يمكن أيضا أن يساعد في إزالة الملوثات من المياه عن طريق الأكسدة. الأوزون تم تنقية المياه عن طريق كسر تحويل الملوثات العضوية و الملوثات غير العضوية إلى شكل غير قابل للذوبان و يمكن بعد ذلك أن تخرج. جهاز الأوزون يمكن إزالة ما يصل إلى خمسة و عشرين من الملوثات

المواد الكيمياوية التي يمكن أن تتأكسد مع الأوزون هي:
إمتصاص الهالوجينات العضوية;
النيتريت;
· الحديد;
· المنغانيز;
· السيانيد;
· المبيدات;
· أكاسيد النيتروجين ;
· مادة عطرة;
الهيدروكربونات المكلورة;

الأوكسيجين

الأكسيجين يمكن أن يطبق بوصفه كمأكسد ,على سبيل المثال لتحقيق أكسدة

 الحديد و  المنغنيز. التفاعلات التي تحدث أثناء الأكسدة من الأكسجين و عادة ما تكون مماثلة  تماما

هذه هي ردود الفعل من أكسدة الحديد و المنغنيز مع الأكسجين:
2 Fe²⁺ + O₂ + 2 OH^- -> Fe₂O₃ + H₂O
2 Mn²⁺ + O₂ + 4 OH^- -> 2 MnO₂ + 2 H₂O

 تغطية الأكسيجين وسائل منع الأكسجين من عرضه تفاعلات الأكسدة . معظم المواد العضوية التي تحدث بشكل طبيعي لها بعض  شحنة سلبية. نظرا لأنها يمكن أن تمتص جزئيات الأكسجين ,وذلك لأن هذه تحمل شحنة إيجابية طفيفة ,لمنع الأكسدة من ردود الفعل التي تحدث في المياه و غيرها من السؤائل

تغطية الأكسيجين تشمل كلا من المنتجات المتفجرة ,مثل الهيدرازين (N₂H₄) أو غيرها من المنتجات العضوية مثل الهيدروكينون ,ديتيل هيدروكسي إيثانول, ميتيل  إيتيل كيتوكسيم و لكن أيضا على أملاح غير المتفجرة مثل سلفيت الصوديوم              (Na₂SO₃) و غيرها من المركبات غير العضوية أو مشتقاتها   . وغالبا ماتحتوي على أملاح حفز مركبات لزيادة معدل التفاعل مع الأوكسجين المذاب ,على سبيل المثال كلوريد الكوبالت.  

المياه البلدية في كثير من الأحيان ذات  أ.س.هيدروجيني معدل, و ذلك لمنع الصدأ من المواسير و الحيلولة دون حل إلى إمددات المياه

خلال معالجة المياه  قد نكون بحاجة أيضا إلى .أ.س.الهيدروجيني. . .أ.س.الهيدروجيني يتم إحضارها إلى أعلى أو أسفل من خلال إضافة الأحماض أو أساسيات.

مثال على خفض .أ.س.الهيدروجيني هو إضافة كلوريد  الهيدروجين في حالة وجود السائل الأساسي.

مثال على تنشئة أ.س.الهيدروجيني هو إضافة هيدروكسيد النيتريوم, في حالة سائلة حمضية .

 
سوف يمكن تحويل  أ.س.هيدروجيني إلى نحو سبعة إلى سبعة ونصف ,بعد إضافة تركيز معين من الأحماض أو أساسيات. تركيز للمادة و نوع المادة تعتمد على زيادة أو نقصان  أ.س.هيدروجيني اللا زم.