کلرزن
کلرزن چیست؟
اگرچه درمراحل مختلف دستگاه تصفیه آب برای سبک کردن، حذف موادسمی، منعقدسازی از مواد شیمیایی به عنوان لخته ساز و کمک منعقدکننده استفاده میشود. ولی متداول ترین ماده شیمیایی که در تصفیه آب کاربرد دارد کلر و ترکیبات آن می‌باشد. کلرزنی (Chlorination ) به صورت معمول آخرین مرحله بهسازی آب است. این فرایند، مهم ترین پیشرفتی است که در عمل دستگاه تصفیه آب حاصل شده است. کلرزن مکمل پالایش است زیرا علاوه براز بین بردن عوامل میکروبی بیماری‌زا از آلودگی ثانویه میکروبی نیز جلوگیری می‌کند. اما کلر در مقدار متداول آن بر هاگ میکروب‌ها، تخم و کیست انگل‌ها و بعضی ویروس‌ها تاثیری ندارد. کلر علاوه براثر گندزدایی که دارد به علت داشتن ویژگی اکسیدکنندگی آن عناصری نظیر آهن، منگنز، هیدروژن سولفید و سیانور را اکسیده می‌کند. بعضی از عوامل مولد بو و طعم نامطبوع را از بین می‌برد. دستگاه کلرزن بعنوان فرآیند گندزدایی آب و حذف میکروارگانیسم های موجود در آب از قبیل باکتری ها و جلبک ها مورد استفاده قرار می گیرد و درحال حاضر از بین مواد گندزدا استفاده از کلر برای گندزدایی بدلیل ارزان بودن و قدرت میکروب کشی و اثر ابقایی نسبتاً خوب آن، متداول ترین روش در دنیا و از جمله کشور ما می باشد کلر را می توان بصورت گاز کلر و کلر مایع استفاده نمود.
کلر چیست؟
کلر یکی از پرکاربردترین هالوژن های موجود در گروه IV جدول عناصر شیمیایی می باشد که با نام CL و عدد اتمی 17 شناخته شده است. عنصری با رنگ زرد مایل به سبز می باشد که بسیار فرار بوده و مهم ترین خاصیت آن، اکسید کنندگی بالا و توانایی از بین بردن باکتری، قارچ و ذرات آلوده کننده در آّب و فاضلاب می باشد. نوع خالص کلر به شکل گاز با رنگ سبز می باشد و نه تنها به منظور سفید کنندگی و ضدعفونی استفاده می گردد، بلکه بخش مهمی از مواد آلی در صنعت و تولید مواد شیمیایی و پلاستیکی را تشکیل می دهد.
یکی از اصلی ترین موارد مصرف کلر، دستگاه تصفیه آب می باشد که به دلیل تولید اسید هیپوکلرو HOCL در واکنش کلر با آب است. اسید هیپوکلرو یا کلر آزاد قدرت بسیار بالایی در حمله به میکروب ها و پاتوژن های موجود در آب داشته و به همین دلیل در کمترین زمان می تواند آنها را حذف نماید.
ویژگی های کلر کدامند؟
کلر مانند سایر عناصر جدول تناوبی دارای ویژگی ها و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی متعددی می باشد که در استفاده از انواع کلر لازم است به آن توجه گردد. مهم ترین و قابل توجه ترین ویژگی های انواع کلر عبارتند از:
- کلر بسیار ناپایدار بوده و لازم است در ظروف و مخازن ویژه نگهداری گردند.
- گازی با رنگ زرد متمایل به سبز می باشد که بسیار بد بو است.
- گاز کلر سمی بوده و استفاده از آن در محیط های بسته منجر به خفگی و مشکلات سیستم تنفسی میشود.
- دارای خاصیت اکسید کنندگی بسیار بالا می باشد.
- نقطه جوش کلر -34 درجه سانتی گراد می باشد و می توان آن را با قرار دادن در محیطی که فشار بیشتر از اتمسفر دارد به حالت مایع تبدیل کرد.
- قدرت واکنش پذیری بسیار بالایی داشته و با مواد آلی براحتی واکنش انجام می دهد.
کاربرد کلر چیست؟
کلر خاصیت سفید کنندگی و ضدعفونی بسیار بالایی دارد و با مواد آلی دیگر براحتی واکنش انجام می دهد. به همین دلیل کاربرد کلر بسیار گسترده بوده و در مصارف خانگی و صنعتی استفاده می گردد. مهم ترین کاربردهای کلر عبارتند از:
- تصفیه آب آشامیدنی
- گند زدایی فاضلاب صنعتی و بهداشتی
- ضدعفونی آب استخرهای خانگی و عمومی با پکیج کلر زنی
- استفاده از ترکیبات کلر برای تولید مواد سفید کننده
- استفاده از کلر در صنعت نساجی، رنگرزی
- تولید مواد ضد عفونی کننده
- گند زدایی و ضد عفونی فرآیندهای تولید مواد غذایی
- استفاده از کلر در تولید پلاستیک و فرآورده های نفتی
- مورد استفاده در صنعت استخراج برم و تولید کلرات ها و کلر فرم ها
انواع کلر
هیپوکلریت سدیم یا آب ژاول
وایتکس یا آب ژاول که با نام علمی هیپوکلریت سدیم (Sodium Hypochlorite) شناخته میشود، از اصلی ترین ترکیبات کلر (کلر مایع) می باشد که در مصارف خانگی و صنعتی استفاده میشود. این ترکیب دارای خاصیت ضدعفونی و سفید کنندگی بسیار بالایی بوده و می توان در صنعت نساجی و رنگرزی و تولید کاغذ نیز از آن استفاده نمود. برای بهبود واکنش پذیری هیپوکلریت سدیم با آلودگی های موجود در آب، بهتر است PH کاهش داده شود. لازم به ذکر است که آب ژاول یا وایتکس منجر به کاهش PH می گردد و برای استانداردسازی خاصیت اسیدی و قلیایی آب لازم است پس از انجام فرآیند تصفیه و ضدعفونی، مقدار PH افزایش پیدا کند. در میان سایر انواع کلر هیپوکلریت سدیم به صورت مایع تولید می گردد و استفاده از آن بدون دستکش و ماسک بسیار خطرناک خواهد بود.
هیپوکلریت کلسیم
از دیگر انواع کلر می توان به هیپوکلریت کلسیم اشاره نمود که به شکل پودر یا قرص برای دستگاه تصفیه آب استخر می توان از آن استفاده نمود. هیپوکلریت کلسیم دارای خاصیت واکنش پذیری بالایی بوده و بهتر است در کنار سایر مواد شیمیای نگهداری نشود. این ترکیب پرکاربرد کلر، مانند هیپوکلریت سدیم منجر به افزایش خاصیت قلیایی آب شده و بهتر است پس از اتمام فرآیند تصفیه، ph اندازه گیری شود و در صورت نیاز برای افزایش آن اقدام گردد.
اسید هیپوکلرو یا گاز کلر
اصلی ترین نوع کلر که در فرآیند تصفیه و ضدعفونی آب استخر و تصفیه خانه ها استفاده میشود، گاز کلر یا اسید هیپوکلرو یا کلر آزاد می باشد. برخلاف سایر انواع کلر نوع گاز آن منجر به افزایش خاصیت اسیدی محیط می گردد و لازم است پس از اتمام فرآیند گند زدایی، نسبت به حذف ترکیبات جانبی تولید شده در محیط اقدام شود. گاز کلر دارای قدرت نشتی بسیار بالایی بوده و قدرت انفجار بالایی دارد. به همین منظور، از کپسول های ویژه برای نگهداری از آن استفاده میشود.
دی اکسید کلر (Chlorine Dioxide)
دی اکسید کلر از دیگر ترکیبات این عنصر شیمیایی می باشد که برای استفاده از آن در دستگاه تصفیه آب استخرها، به شکل قرص یا ژل تولید می گردد. این ترکیب شیمیایی دارای خاصیت گند زدایی بسیار بالایی بوده و به دلیل هزینه بالای آن، کمتر مورد استفاده قرار میگیرد.
مزایا و معایب استفاده از کلر
مهم ترین مزیت استفاده از انواع کلر در مصارف خانگی و صنعتی می توان به قدرت بسیار بالای آنها در از بین بردن جلبک، میکروب، پاتوژن ها و سایر آلاینده های موجود در آب اشاره نمود. علاوه براین، کلر دارای خاصیت اکسید کنندگی بسیار بالایی می باشد و به همین دلیل می توان از آن در تولید فراورده های نفتی و پلاستیکی استفاده نمود. علیرغم تمام مزایای ذکر شده، این عنصر شیمیایی چند عیب عمده دارد و به همین دلیل روش های حذف کلر از آب معرفی شده اند. برخی از معایب کلر که عبارتند از:
- کلر به شدت سمی بوده و استشمام آن در محیط های بسته منجر به خفگی می گردد.
- تماس ترکیبات مختلف کلر با پوست منجر به سوزش می گردد.
- به دلیل واکنش پذیری بالا، در تماس با سایر مواد شیمیایی احتمال انفجار وجود دارد
- استفاده از کلر در ضدعفونی آب منجر به تولید ترکیبات جانبی و مضر می گردد
چگونگی اثر گندزدایی کلر
کلر افزوده شده به آب، منجر به تشکیل اسید کلریدریک و اسید هیپوکلرو میشود. اسید هیپوکلرو موثرترین ترکیب کلردار برای گندزدایی آب می‌باشد. هرچه قدر PH آب پایین باشد اثر گندزدایی آن بیشتر میشود، زیرا در PH نزدیک 7 اسیدهیپوکلرو بیشتر تولید می‌گردد و در PH حدود 5/8 اثر گندزدایی کلر، ضعیف خواهند شد. خوشبختانه بیشتر آب‌ها دارای PH = 5/7-6 هستند.
مبانی کلرزنی
برای حصول اطمینان از درستی کلرزنی قواعد زیر بایستی رعایت شود:
1 ـ آب مورد گندزدایی، صاف و بدون کدورت باشد.
2 ـ کلر مورد نیاز آب مشخص گردد، نقطه شکست کلر و کلر باقی مانده آزاد حائز اهمیت است.
3 ـ در هر حال زمان تماس حدود یک ساعت برای ازبین بردن زیستوارک‌های حساس در مقابل کلر منظور گردد.
4 ـ حداقل کلر باقیمانده پس از یک ساعت 5/0 میلی گرم در لیتر پیشنهاد میشود. این مقدار در همه گیری‌های بیماری‌های روده تا 1 میلی گرم در لیتر نیز توصیه شده است.
5 ـ مقدار کلر مورد نیاز هر نوع آب برابر خواهد بود با مقدار کلری که به آب اضافه میشود تا پس از یک ساعت مقدار 5/0 میلی گرم در لیتر کلر باقی مانده داشته باشد.
روش کلرزنی
با توجه به حجم آب مورد گندزدایی و وسعت پروژه، روش کلرزنی تعیین می‌گردد. کلر ممکن است به یکی از اشکال زیر در دسترس باشد:
الف) گازکلر Cl2
ب) کلرامین NH2 Cl و NHCl2
ج) پرکلرین High Test Hypochlorit) H.T.H)
د) دی اکسید کلر Clo2
کلر اولین ماده انتخابی در گندزدایی آب است زیرا ارزان، موثر و کاربرد آن بسیار ساده است. برای جلوگیری از آثار سمی آن توسط دستگاه کلرزنی به آب اضافه میشود. ترکیب آمونیاکی کلر نیز برای گندزدایی آب به کار می‌رود لیکن اثر آن کندتر از اثر کلر است این امر باعث محدودیت استفاده از آن شده است.
پرکلرین یا H.T.H یا هیپوکلریت پر قدرت، یکی از ترکیبات کلسیم است که 70ـ60 درصد کلر دارد. محلول ساخته شده از H.T.H و ترکیبات دیگر کلردار برای گندزدایی آب بکار می‌رود.
ـ پرکلرین Ca(OCL)2 به صورت پودر یا کریستال ریز در بسته هایی با وزن مشخص تهیه و توزیع می‌گردد.
ـ گرد سفید کلر CaOCL2 که کلر قابل استفاده آن 39ـ5/33% است.
ـ محلول هیپوکلریت سدیم Naocl که دارای 5ـ3 و 16ـ10 درصد وزنی کلر قابل استفاده است.
به هر حال علی رغم ترکیبات جانبی کلر با مواد آلی آب و خطرات احتمالی آن برای سلامت هنوز کلر به عنوان یک ماده شیمیایی گندزدا برای بهسازی آب آشامیدنی مورد استفاده است.
یکی از مضرترین موادی که از آب بویسله دستگاه تصفیه آب حذف میشود کلر است . هنگامی که کلر به عنوان گندزدائی کننده در دستگاه تصفیه آب به کار می‌رود، در اثر ترکیب کلر با مواد آلی مثل اسید هیومیک تولید تری‌هالومتان‌ها THMs یا هالوفرم‌ها را می‌نماید، تری‌هالومتان‌های اصلی عبارتند از: کلروفرم (CHCL3)، برمودی کلرومتان (CHBrCL2)، دی‌برموکلرومتان (CHBr2CL) و برموفرم (CHBr3). شواهدی در دست است که این ترکیبات خاصیت سرطان‌زائی دارند، که برای سلامتی انسان‌ها جداً زیان‌بخش تشخیص داده شده‌اند . حتی بسیار توصیه شده از آبی که حاوی کلر است جهت استحمام استفاده نشود چرا که بر پوست اثرات نامطلوب برجای خواهد گذاشت و همچنین باعث خشکی پوست می شود .
طرز عمل کار دستگاه کلرزن
کُلرزنى مهم‌ترین پیشرفتى است که در عمل تصفیه? آب به‌دست آمده است و کلرزنى مکمل پالایش است و نه جانشین آن. کلر عوامل میکروبى بیمارى‌زا را مى‌کشد ولى بر هاگ میکروب‌ها و بعضى ویروس‌ها (مانند ویروس فلج‌اطفال و ویروس هپاتیت‌هاى ویروسی) تأثیرى ندارد مگر آنکه مقدار آن بسیار باشد. کلر، علاوه بر اثر میکروب‌کش چند ویژگى مهم دیگر از نظر تصفیه? آب دارد: آهن، منیزیوم و هیدروژن سولفید را اکسیده مى‌کند و بعضى اجزاء مولد بو و طعم بد را از بین مى‌برد، از رشد جلبک‌ها و زیست‌مندهاى مولد لجن لزج جلوگیرى مى‌کند و بالاخره به انعقاد آب هم کمک مى‌کند.
پس از افزودن کلر به آب اسیدهاى هیدروکلریک و هیپوکلرو تشکیل مى‌شود. اسید هیدروکلریک به‌وسیله? قلیائى بودن آب خنثى مى‌شود و اسید هیپوکلرو یون‌ساز، تبدیل به یون‌هاى هیدروژن و هیپوکلریت مى‌شود؛ به شرح فرمول زیر
H2o + Cl2 → Hcl + HOcl
HOcl → H + Ocl
اثر گندزدائى کلر عمدتاً به‌علت اسید هیپوکلرو و به مقدار کمتر مربوط به یون‌هاى هیپوکلریت است. اسید هیپوکلرو کارآمدترین شکل کلر براى گندزدائى آب، و از یون‌هاى هیپوکلریت بسیار (هفتاد تا هشتاد برابر) مؤثرتر است. اگر pH آب در حدود هفت باشد بیشترین اثر گندزدائى کلر آشکار مى‌شود زیرا اسید هیپوکلرو بیشتر تولید مى‌شود و اگر مقدار pH از 5/8 بیشتر باشد اثر گندزدائى کلر نامطمئن است زیرا نزدیک به نود درصد اسید هیپوکلرو به یون‌هاى هیپوکلریت تبدیل مى‌شود. خوشبختانه بیشتر آب‌ها pH بین 5/7 - 6 دارند.
کاربردهای سیستم کلر زنی
- گندزدایی آب و فاضلاب
- کنترل مزه، بو و حذف رنگ
- اکسیداسیون آمونیاک، آهن، منگنز و سولفید و نیز حذف BOD موجود در آب و فاضلاب
کلر زنی برای چه هدفی انجام می شود؟
برخی از میکروارگانیسم ها به نام پاتوژن ها ممکن است به سلامت انسان آسیب برسانند. اگر آب بدون تصفیه مناسب برای از بین بردن پاتوژن مصرف شود، ممکن است باعث بیماری هایی مانند اسهال شود. بیماری که توسط آب پخش می شود، به عنوان بیماری آبی شناخته می شود. کلر زنی فرایندی است که در آن کلر به آب اضافه می شود تا میکروارگانیسم ها، از جمله پاتوژن های مضر را کشته یا غیرفعال کند. اگرچه کلر یک ماده ضدعفونی کننده موثر است، اما نمی تواند تمام میکروارگانیسم های مضر را از بین ببرد. به طور کلی، کلر بر روی باکتری ها تاثیر زیادی دارد. در برابر ویروس های معدودی موثر است و در برابر برخی از پروتئین ها نیز مؤثر است و می توان با وجود برخی مشکلات از آن برای گند زدایی و ضد عفونی کردن استفاده نمود. دستگاه کلر زن نیز دستگاهی است که کلر را وارد آب می کند. این دستگاه ها بر اساس مدل خود می توانند کلر را به شکل مایع و یا گاز وارد آب کنند. میزان کلر وارد شده نیز توسط دستگاه قابل برنامه ریزی است و می توان حجم آب ورودی و کلر اضافه شده را به شکل دقیق مورد بررسی قرار داد. انواع دستگاه های کلرزن استخر استخرهای شنا باید به طور منظم تمیز و بهداشتی شوند، تا از رشد مواد مضر مثل باکتری‌ها، ویروس‌ها، جلبک‌ها و لارو حشرات در آب و در اطراف کناره‌ها و کف استخر جلوگیری شود. از تصفیه کننده استخر برای فیلتر کردن مواد مضر از ورودی آب استفاده میشود، اما آنها به تنهایی کافی نیستند. مواد شیمیایی نظیر کلرین و برومین اغلب در آب استخر مورد استفاده قرار می گیرند تا آن را تمیز و سالم نگه دارند. کلرین پرکاربرد ترین ماده مورد استفاده برای ضدعفونی استخر است، اما باید در تمام زمان‌ها نظارت دقیق داشته باشید، چون مقادیر زیادی آن می‌تواند پوست را تحریک کرده و موجب مشکلات سلامتی دیگر افرادی شود که از این استخر استفاده می‌کنند. برای کنترل مقادیر کلر در اب می توانید از انواع مدل های دستگاه کلرزن استخر بسته ابعاد و حجم فضای خود استفاده نمایید.
دستگاه کلرزن استخر چیست ؟
برای اینکه بتوانیم با حساسیت بیشتری مقدار کلر موجود در آب را کنترل کنیم می توانیم از دستگاه های کلرزن استفاده نماییم. این وسیله بسته نوع خود می تواند به شما کمک نماید و میزان PH آب استخر شما را متعادل نگه دارد و از رشد باکتری ها و میکروب ها جلوگیری کند. دستگاه کلرزن استخر از قرص ها و محلول های موجود تغذیه می شوند و آن ها را به آرامی در استخر شما پراکنده می کنند و اغلب مدل اتوماتیک آن قادر خواهند بود که سرعت و مقدار کلرین اضافه شده به استخر شما را تنظیم کنند.