تقطیر ، در واقع ، جداسازی فیزیکی برشهای نفتی است که اساس آن ، اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنهای مختلف است. هر چه هیدروکربن سنگینتر باشد، نقطه جوش آن زیادتر است و هر چه هیدروکربن سبکتر باشد، زودتر خارج میشود. اولین پالایشگاه تاسیس شده در جهان ، در سال 1860 در ایالت پنسیلوانیای آمریکا بوده است. نفت خام ، از کورههای مبدل حرارتی عبور کرده، بعد از گرم شدن وارد برجهای تقطیر شده و تحت فشار و دما به دو صورت از برجها خارج میشود و محصولات بدست آمده خالص نیستند. انواع برجهای تقطیر در زیر توضیح داده میشوند.
تقطیر
استفاده از اختلاف نقطه جوش برای جداسازی اجزای یک مخلوط مایع اساس فرآیند تقطیر را تشکیل می دهد . در بیشتر موارد موادی که اختلاف نقطه ی جوش آنها قابل توجه است را می توان به وسیله حرارت دادن تفکیک نمود در این صورت ماده با دمای جوش پایین تر ، سریعتر به جوش آمده و ماده با دما جوش بالا باقی می ماند و این امر اساس فرایند تقطیر را تشکیل می دهد. اجزایی را که در اثر حرارت دادن بخار می شوند وارد سرد کننده می کنند تا به صورت مایع جمع آوری گردد.
برجهای تقطیر سینی دار
طرز کار یک برج سینی دار
بطور کلی فرآیندی که در یک برج سینی دار اتفاق می افتد، عمل جداسازی مواد است. همانطور که ذکر شد فرآیند مذکور به طور مستقیم یا عیرمستقیم انجام می پذیرد.
در فرآیند تقطیر
- مقدمه: دوعامل جریان توسعه دارو در نانو ساختارها را پیش میبرد: شکلبندی دارو و مسیر اجرا. شکلبندیهای جدید دارویی که از علم مواد و فناوری نانو گرفته شده است، منجر به ایجاد ذرات نانو، لیپوزوم ها، میسل ها، دندیمرها، کریستالهای مایع، هیدروژلها، پلیمرهای نشان دار مولکولی، ترکیب پلی مرهای سنتزی ومولکولهای زیستی شده است[1].در طول سالهای اخیر میسلهای نرمال5 به عنوان ناقلین دارویی مورد توجه خاص بودهاند.خصوصیت آنها در حل کردن مواد نامحلول در هسته ی آب گریز خود این امکان را به آنها داده است که درمورد داروهای مختلف آب گریز و نیز داروهایی که اثرات جانبی قوی دارند از آنها به عنوان عامل انتقال این مواد استفاده کنند.به عنوان مثال به تازگی انتقال داروی ضد سرطان دوکسوروبیسین بهوسیلهی میسلها مورد بررسی قرار گرفته است[2]. میسلهای معکوس نیز به عنوان ناقلین داروهای آب دوست مورد توجه دانشمندان قرار گرفتهاند. استفاده از نانوامولسیونهای حاوی میسلهای معکوس بارگذاری شده با داروی آب دوست، به عنوان روش جدیدی برای نانو پوشش دهی مواد آب دوست ارایه شده است. نانوامولسیونها به عنوان امولسیونهایی در مقیاس نانو تعریف میشوند و تشکیل یک محلول کاملا مقاوم را میدهند.آنها با میکروامولسیونها متفاوت اند. میکروامولسیونها از نظر سینتیکی کم ثبات اند[3].
2- ماده ی فعال سطحی 6، میسل نرمال و میسل معکوس:
سوسپانسیون:به مخلوط کلوئیدی جامد در مایع سوسپانسیون گفته می شود. سوسپانسیون ها در حالت عادی ناپایدار هستند و با گذشت زمان ذرات آنها ته نشین شده و در اثر این پدیده فاز مایع از جامد جدا می شود. آب گل آلود نمونه ای از یک سوسپانسیون طبیعی است.
هر چند این فناوری به تازگی مورد توجه زیادی قرار گرفته و رونق بسیاری پیدا کرده ، اما از آن در طب قدیم استفاده می شده بدون آنکه دلیل تاثیر آن شناخته شود وحتی در جنگ برای کنترل عفونت زخم سربازان از سکه های نقره استفاده می شده است .
محلول های نانو سیلور از یونهای نقره در اندازه های ۱۰۰-۱۰ نانومتر (۹- ۱۰) تشکیل شده اند و در مقایسه با محلولهای دیگر پایداری بیشتری دارند.
یونهای نقره به دلیل اندازه کمی که دارند، سطح تماس بیشتری با فضای بیرون دارند و تأثیر بیشتری برمحیط می گذارند.
شامپو از دو قسمت عمده تشکیل شده است:
1- مواد فعال سطحی: جزء اصلی یک شامپو مواد فعال کننده سطحی آن است.
موادفعال کننده سطح به طورکلی به چهار دسته آنیونی، کاتیونی، آمفوتری و غیر یونی تقسیم بندی می شوند. در شامپو معمولا ترکیبی از موادفعال آنیونی (مانند سدیم لارت سولفات)، مواد آمفوتری (مانند بتائین ها) و مواد غیریونی (مانند کوکونات فتی اسید دی اتانول آمید) به عنوان مواد فعال کننده سطحی یا جزء اصلی استفاده می شود.
2- افزودنی ها: بفیه اجزاء به عنوان افزودنی به شامپو اضافه می شوند.
افزودنی های شامپو خود به دو دسته تقسیم بندی می شوند.
چندی پیش در منطقه فینیکس واقع در آریزونا در کشور آمریکا، کشاورزی بنام دیوید هادسون به ماده ی سفید رنگی که در سرتاسر زمینهای زراعی اش گسترده بود مشکوک شد و مقداری از آنرا به آزمایشگاه های معتبر سپرد تا به او بگویند که این ماده سفید رنگ متشکل از چه مواد اولیه ای است. اما در عین ناباوری، پاسخ آزمایشگاه این بود: You Have Pure Nothing یعنی شما یک ماده ای در دست دارید که خالصاً هیچ چیز مشخصی که در جدول عناصر تعریف شده باشد در آن به چشم نمی خورد!
اما پس از چندی یک آزمایشگاه روسی به روش آزمایش آمریکایی ها شک کرد و روش جدیدی را برای آنالیز این ماده ی عجیب پیش رو گذاشت که صحیح تر بود و بالاخره پرده ی جادویی کنار رفت و عنصر تشکیل دهنده رخ نمود.
این ماده شکل دیگری از اتم های طلا بود که بصورت یک نانو رشته (رشته ای از الکترونها که از پی هم قرار می گیرند و شکل یک تسبیح نخ شده را دارد) در آمده بود. نام علمی آن ORME یا ORMUS مخفف Orbitally Rearranged Monotomic Element می باشد.
آزمایشات بعدی، حیرت آورتر بودند.
سرب یکی از فلزات سنگین است که بطرق مختلف ، سبب آلودگی محیط و در نتیجه ایجاد عوارض مسمومیت حاد و یا مزمن در انسان میشود. تماس دراز مدت با این فلز سبب تجمع آن در بدن شده و یکی از مواد سرطانزا به حساب میآید. آلودگی مزارع و گیاهان به واسطه راه یابی فضولات کارخانجات که با ترکیبات سرب سروکار دارند، باعث افزایش میزان سرب در شیر و گوشت دامهائی که در مراتع چرا میکنند، شده و بطور مستقیم یا غیرمستقیم آلودگی غذای انسان را سبب میشود.
حداکثر میزان سرب برحسب استانداردهای موجود در کشورهای مختلف در آب آشامیدنی 50 میکروگرم در لیتر (ppb) و در مواد غذایی ، 2 میلیگرم در کیلوگرم (ppm) میباشد. همچنین لحیم قوطیهای کنسرو و در برخی موارد ، حاوی سرب است و نگاهداری غذا در این قوطیها بخصوص در مورد اغذیه اسیدی سبب پیدایش سرب در ماده غذایی میشود.
مس
مس یکی از عناصر لازم در تغذیه انسان و دام است و به مقادیر کم در تولید هموگلوبین خون موثر است. به مقدار زیاد در اغذیه ایجاد عوارض و مسمومیت مینماید. استاندارد مس در بیشتر کشورها ، 20ppm در اکثر مواد غذایی است و در نوشابهها و آب میوه این مقدار 2ppm میباشد. وجود مس در شیر به عنوان کاتالیزور در تسریع اکسیداسیون چربی و تغییر طعم شیر موثر است و میزان 2ppm مس در شیر و یا کره ، مدت نگاهداری این مواد را کاهش میدهد. همچنین وجود مس در میوهها و سبزیهای قوطی شده ، میزان ویتامین C موجود را کاهش میدهد.
قلع
مواد غذایی حاوی قلع در انسان ایجاد مسمومیت مینماید. گزارشهای متعددی مبنی بر مسمومیت افراد ناشی از مصرف آبمیوه و یا مشروبات نگاهداری شده در قوطی ، در دست است. در صنایع غذایی ، قوطیهای فلزی که به منظور نگاهداری اغذیه بکار میروند، اغلب بوسیله یک ورقه قلع پوشیده میشوند. اغذیه مختلف بخصوص اغذیه اسیدی و همچنین اغذیه گوگرددار مانند ماهی و گوشت در مدت نگاهداری با سطح فلز قوطی ایجاد واکنش نموده و قسمتی از فلز در آن حل میشود. حداکثر مجاز قلع در اغذیه در بیشتر کشورها 250ppm است.
مرجع: http://www.irche.com/chemical-industries/food-industries/134-food-additive
به نسل جدیدی از رآکتورها که در آنها اشعه فرابنفش برای انجام و یا تسریع واکنش ها به کار برده میشود, رآکتورهای یو وی گفته میشود. این رآکتورها بیشتر از آنکه برای تولید مواد به کار روند ؛ برای تخریب مواد و شکستن پیوندها به کار میروند. پیوندهایی که به طرق معمول قابل شکستن نیستند را میتوان به همراه کاتالزگر های مناسب و اشعه فرابنفش شکست. فعلا از این روش برای تصفیه ابها به صورت محدود استفاده میشود. این رآکتورها قادرند ترکیبات بسیار پایا مانند DDT و باقی ترکیبات شیمیایی ساخت بشر را تجزیه کنند.
این گونه رآکتورها هنوز در مراحل آزمایشی به کار میروند و تلاشهای گسترده ای برای صنعتی کردن آن در جریان است. رآکتورهای یو وی ؛ امید تازه ای برای تجزیه پلاستیک ها و دیگر مواد پایا را بوجود آورده است.
Agency for Toxic Substances and Disease Registry
Chemical Hazards Communication Society
Environmental Health Perspectives
Imperial College, University of London
Institution of Chemical Engineers
International Agency for Research on Cancer
International Agency for Research on Cancer - Monograph Series
International Program on Chemical Safety
International Program on Chemical Safety Documents
Kings College, University of London
London School of Hygiene and Tropical Medicine
MRC Institute of Environment and Health
MSDS Online - A source of chemical safety datasheets
National Chemicals Emergency Centre (NCEC)
Pesticide Safety Directorate (PSD)
Royal Society of Chemistry (RSC) www.irche.com
TIAFT - International Association of Forensic Toxicologists
United Nations Environment Program
US Environmental Protection Agency
مقدمه
برای تعیین نقطه پایان در حین تیتر کردن از ترکیبات شیمیایی مشخص استفاده میشود که در نزدیکی نقطه تعادل در اثر تغییر غلظت مواد تیترشونده شروع به تغییر رنگ میکنند. این ترکیبات ، مواد رنگی شناساگر میباشند. به عبارتی دیگر ، شناساگرها ماده ای رنگی هستند که رنگ آنها در محیط اسیدی و قلیایی با هم تفاوت دارد.
کاربرد شناساگرها
مقدمه و تئوری:
یون یدید یک عامل کاهنده ی نسبتاً موثری است که به طور وسیعی برای تجزیه ی اکسنده ها به کار می رود.
به طور کلی به واکنش هایی که در آن ید اکسید می گردد، یعنی ید از محلول یدیدها آزاد می گردد یدومتری گویند. روشهای زیادی بر اساس خواص کاهندگی یون یدید استوارند. ید که محصول واکنش است، معمولاً با محلول استاندارد تیوسولفات تیتر می شود.
عناصر زیادی را می توان به روش یدمتری تعیین نمود. یکی از این عناصر، مس است. در این روش از واکنش زیر جهت احیا و رسوب دادن مس استفاده می کنند.
حال مقدار ید آزاد شده توسط محلول تیوسولفات تعیین میشود و از روی مقدار تیوسولفات مصرفی (با استفاده از روابط استوکیومتری) ، به مقدار واکنش دهنده ی اولیه ی مورد نظر (در اینجا یون مس) دست می یابند. واکنش ید با تیوسولفات به وسیله ی معادله ی زیر داده شده است:
نقطه ی پایانی
ادامه مطلب ...فلز | دامنه تغییرات mg/lit |
کادمیم | 0/05-5 |
کلسیم | 0/3-15 |
کروم | 0/2-20 |
کبالت | 0/25-50 |
مس | 0/1-20 |
آهن | 0/1-20 |
سرب | 0/34-40 |
منیزیم | 0/05-3/5 |
منگنز | 0/04-10 |
نیکل | 0/08-20 |
روی | 0/02-3 |
2 ـ 1 ـ 1 ـ حد بالائی غلظت قابل تعیین را میتوان با رقیق کردن نمونه افزایش داد .
2 ـ 1 ـ 2 ـ حد پائینی غلظت قابل تعیین بطور عمده بستگی به وسائل و تجهیزاتی دارد که در دستگاه اسپکتر فتومتر جذب اتمی بکار رفته است مانند نوع مشعل ضخامت عبور نور از شعله , نوع سوخت و نوع اکسیدکننده , منبع انرژی و حدود وسعت الکتریکی سیگنال خروجی که در تغییر حد پائینی مؤثر میباشند . پائینیترین حد غلظت قابل تعیین معمولا معادل دو برابر حداکثر تغییرات زمینه دستگاه 1 ( حد دقت ) میباشد .
3 ـ اساس روش
چرخه اکسیژن و نیتروژن
چرخه اکسیژن
اکسیژن برای بیشتر موجودات زنده حیاتی و لازم است . حیوانات اکسیژن را از اتمسفر تنفس می کنند ، و گیاهان از طریق برگهایشان آن را جذب می کنند . هر دوی این موجودات از طریق مراحل تنفس برای آزاد کردن انرژی موجود در غذای مصرف شده جهت تامین فعالیتهای حیاتی ، از اکسیژن استفاده می کنند. گیاهان و حیوانات همیشه اکسیژن مصرف می کنند ، با این تفاوت که گیاهان فقط در طول شب آن را مصرف می کنند ، در روشنایی روز ، گیاهان فتوسنتزی سریعتر از زمانی که اکسیژن را مصرف می کنند ، ان را ازاد می کنند . این چرخه اکسیژن بین تنفس و فتوسنتز باعث می شود تا میزان اکسیژن در هوا ثابت بماند
چرخه نیتروژن
نیتروژن یک بخش اساسی در ساختمان همه موجودات زنده است. نیتروژن در پروتئین ها، واحدهای ساختاری و شیمیایی همه موجودات زنده ، و در مولکولهای DNA ، که دستورات راهنمای ضروری برای همه فعالیتهای زندگی را حمل می کنند،یافت می شود.
هر چند نیتروژن 80 درصد اتمسفر را تشکیل می دهد ، حیوانات و گیاهان نمی توانند مستقیماَ از آن استفاده کنند . باکتریهای موجود در خاک در رابطه با چرخه مجدد نیتروژن از طریق تبدیل آن به شکلی که برای موجودات زنده دیگر قابل استفاده باشد ، نقش حیاتی بازی می کنند. هنگامی که گیاهان و حیوانات می میرند ، باقیمانده اجساد انها بوسیله موجودات ذره بینی موجود در خاک ، تجزیه می شود و ترکیبات نیتروژن درست می شود.
این ترکیبات همچنین توسط رعدوبرق درهواایجاد می شوند.این ترکیبات به هنگام باران در آب حل شده ، و در خاک جذب می شوند . دردرون خاک،باکتریهای نیترات کننده این ترکیبات نیتروژنی را به نیترات تبدیل می کنند،که توسط گیاهان ازطریق ریشه جذب می شوند حیوانات با خوردن گیاهان نیتروژن بدست می آورند باکتریهای تجزیه کننده نیتروژن ،نیتروژن را مستقیماَ از هوا دریافت کرده و نیترات درست می کند.انها ازریشه نخود فرنگی لوبیا و گیاهان دیگر تغذیه می کنند باکتریهای تجزیه کننده نیترات این مراحل را بر عکس انجام می دهند . انها برای تامین انرژی از نیترات استفاده می کنند و نیتروژن را مجددا به هوا باز می گردانند.
تثبیت نیتروژن
دستگاه های رایج تصفیه آب و مضرات آن ها
غالب دستگاه ها و روش های رایج جهت تصفیه و آهک زدائی آب در مقیاس صنعتی وحجم زیاد صحیح عمل می کنند اما در مورد تصفیه آب در مقیاس کم به دلایل زیر دچار اشکال بوده و در برخی از موارد یا درست عمل نمی کنند و یا حتی مواد مضر وارد آب می کنند.
این دستگاه ها یا از فیلتر ساده سرامیک و غیرو و یا از فیلترهای حاوی ذغال اکتیو و رزین های تعویض یون (Ion exchange) در بسته های پلاستیکی و یا از فیلتری که به اسموز معکوس و یا فیلتر ملکولی (Revers osmos or Molekular filter) معروف است استفاده می کنند.
فیلترهای سرامیک تنها و تنها قادر به جدا کردن مواد شناور در آب هستند.
یکی از رایج ترین این دستگاه ها ظرف پلاستیکی ای است که در آن یک فیلتر حاوی مخلوطی از ذغال اکتیو و رزین تعویض یون قرار گرفته و آب با گذر از آن، از قرار تصفیه می شود؛ این فیلتر هرچند یکبار می بایست تعویض شود.
مهم ترین اشکال فیلترها در محفظه پلاستیکی (که یا رزین تنها در آن است و یا مخلوطی از رزین و ذغال اکتیو) بر اساس آزمایشات مؤسسه بررسی محصولات در آلمان (Stiftung Warentest) این است که همواره درست عمل نمی کنند و برخلاف ادعای تولید کننده تنها و تنها مقداری از سختی آب را (حدود 20%) گرفته و قادر به تصفیه مواد مضر دیگر آب نیستند. در ضمن از رزین موجود در این فیلترها اکریل آمید (Acrylamid) وارد آب می شود. اکریل آمید را تا کنون به عنوان ماده ای که سرطان زا، سمی و تغییر دهنده ژن (DNA)می باشد، تشخیص داده اند.
دیگر آنکه این فیلترها آب را اسیدی می کنند. طبق آخرین آزمایش ها (گزارش برنامه تلویزیون آلمان SAT 1، ژانویه 2008) فیلترهای نوع جدید میزان اسیدی (pH) آب را تا درجه 6 پائین می آورند، در حالی که سازمان بهداشت جهانی رقمی مابین 6,5 الی 9,5 را مجاز می داند. کارشناسان، مصرف این آب را به ویژه برای نوزادان و سالمندان مضر می دانند.
به علاوه این آب به علت اسیدی بودن باعث حل شدن فلزات مضر همچون کرم و نیکل در ظروف فلزی می شوند که از جمله آلاینده ها به شمار می روند.
سوم اینکه زمان اشباع شدن این فیلترها معلوم نیست و زمان تعویض آنها نه بر اساس آزمایش های جدی، بلکه بر اساس تخمین پیشنهاد می شود. به این جهت چنانچه این فیلترها حتی در صورت عملکرد صحیح در زمان مشخص تعویض نشوند بعد از اشباع شدن، مواد اضافی و قبلا جذب شده و مضر و حتی باکتری نیز وارد آب می کنند.
از جانب دیگر هرچه ذرات معلق در آب بیشتر باشد منافذ جذب مواد این نوع فیلتر و فیلترهای دیگر ومنجمله فیلترها با ذغال اکتیو و سرامیک و اسموز معکوس سریع تر بسته شده و دیگر هیچ تصفیه ای با آن ها صورت نمی پذیرد. از این رو این فیلترها در بهترین شرایط قادر به بهبود کیفیت آب لوله کشی تصفیه شده زلال که میزان کدر بودن (turbidity) آن کم است، هستند. به عبارت دیگر چنانچه میزان کدر بودن آب لوله کشی هم زیاد باشد عملا این دستگاه ها عمل نمی کنند. این مضرات البته در صورتی به این نکات محدود می شود که از این فیلترها صحیح استفاده شود.
به طور کل در تمامی دستگاه هائی که دارای فیلتر و محفظه بسته هستند به علت وجود رطوبت در آنها و کمبود اکسیژن و نور در آنها باکتری های خطرناک سریعا رشد کرده و به محض استفاده مجدد، آنها وارد آب شده و می توانند باعث بیماری شوند. از این رو تولید کنندگان این دستگاه ها توصیه می کنند آب فیلتر شده با این فیلتر ها را جهت ضد عفونی کردن قبل از مصرف بجوشانید. در مجموع مؤسسه فوق الذکر و همچنین اداره پیش گیری از سوانح آلمان (Amt fuer Katastrophenschutz) پس از آزمایش این فیلترها، استفاده از آنها را توصیه نمی کنند.
براساس آزمایش های انجام شده توسط مؤسسات فوق الذکر از بین تمامی دستگاه های موجود برای تصفیه آب در منزل تنها دستگاه هائی که بر اساس روش اسموز معکوس (RO) عمل می کنند، قابل اطمینان هستند. اما از سوئی نه تنها قیمت خرید این دستگاه ها گران است ( حدود900 هزار تومان در آلمان )، بلکه هزینه تصفیه نیز بسیار زیاد است.
از سوی دیگر این دستگاه ها تمامی املاح آب را گرفته و آب مقطر تولید می کنند.هر چند که فروشندگان این دستگاه ها در مصرف آب مقطر اشکالی نمی بینند اما بر اساس نظر بسیاری از پزشکان و هم چنین انجمن تغذیه آلمان(Deutsche Gesellschaft für Ernaehrung (DGE)) مصرف این آب می تواند در مواردی حتی به اختلالات جدی در بدن انسان منجر شود.
دستگاههای تصفیه آب خانگی برای حذف یا کاهـش مواد زائد آب آشامیدنی بکار میروند. این پارامترها عمدتا عبارتند از :
الف ) سختی آب
ب ) کلر و ترکیبات بیماریزای کلر
ج ) فلزات سنگین
د ) آلودگی های میکربی
در زیر به بررسی این پارامترها و روشهای تصفیه آن ها می پردازیم :
1- مواد زائد آب
الف) سختی آب
املاح موجود در آب موجب بالا رفتن سختی آب می شوند
تماس آب با ترکیبات آهکی موجود در زمین باعث ورود عوامل سختی در آب ها شده و معمولا آب های زیرزمینی از سختی زیادتری نسبت به آب های سطحی برخوردارند.
سختی آب، عملا شاخص میزان فعل و انفعال آب با صابون است و برای شستشو با آب های سخت تر به صابون زیادتری نیاز است. سختی آب به مجموعه املاح کلسیم و منیزیم موجود در آب بر حسب میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم اطلاق میشود.
طبقه بندی آب ها از نظر سختی بشرح زیر میباشد :
اندازه گیری کل مواد محلول در آب ( TDS) :
TDS به کل مواد محلول در آب که پس از فیلتر کردن آب در آن باقی می ماند، می گویند.
روش آزمایش :
1- ظرف مناسبی را قرار است آب در آن تبخیر شود را وزن کنید.
2- آب مورد آزمایش را با کاغذ صافی فیلتر کنید.
3-مقدار معینی از آب فیلتر شده را ( 500 میلی لیتر الی 250 ) را در آن ریخته و بجوشانید تا تمامی آب تبخیر شود.
4- پس از تبخیر شدن کامل آب ، مجدداً ظرف را وزن کنید.
1000 / V * T.D.S g/l = A – B
T.D.S g/l = کل مواد محلول در آب بر حسب گرم در لیتر
A = وزن ظرف پس از تبخیر
B = وزن ظرف قبل از ریختن آب در آن
V = حجم آب مورد آزمایش