كم آبي يا خشکسالي
55 میلیون سال پیش كره زمین یك سیاره گرمسیری بود. قطب شمال و جنوب وجود نداشت و سطح دریا ها 80 متر بالاتر از امروز بود. این شرایط برای حیات انسان مناسب نبود. در واقع این شرایط از بین رفت تا انسان توانست به وجود بیاید، اما اكنون بشر با دست خود این شرایط را دوباره شكل می دهد. این یكی از مهم ترین مسایلی است كه بشریت با آن روبروست اما حواس او بیشتر متوجه فوتبال است و تا این گونه مسایل حیاتی.
تاكنون درجه حرارت متوسط كره زمین 8/0 درجه اضافه شده است.ممكن است برخی فكر كنند كه 8/0 درجه افزایش چندان اهمیتی ندارد، اما باید توجه داشت كه در اینجا صحبت از درجه حرارت متوسط كره زمین است یعنی متوسط مجموع آن در همه نقاط كره زمین والا تغییر درجه حرارت در همه جا یكسان نیست. افزایش آن در خشكی بسیار بیشتر از دریا ها ، در عرض های جغرافیایی بالاتر بیشتر از نواحی استوایی، و در داخل قاره ها بیشتر از نواحی ساحلی آنهاست و لذا در برخی نقاط افزایش دما ممكن است بیش از ده درجه باشد. و بد نیست بگوییم كه تفاوت درجه حرارت متوسط كره زمین در عصر یخبندان ها، که آخرین آن حدود 12000 سال پیش رخ داده ، با آب و هوای كنونی تنها چند درجه بوده است. اكنون 200 نفر از دانشمندان جهان كه عضو گروه تحقیقات آب و هوایی سازمان ملل هستند برآورد می كنند كه درجه حرارت کره زمین تا پایان قرن حاضر بین 4/1 تا 6/5 درجه افزایش خواهد یافت و این یعنی فاجعه.
وضعیت آبی ایران
ایران سرزمینی است خشک و با نزولات آسمانی کم، بطوری که اگر میانگین بارش در سطح کره زمین را که حدود 860 میلی متر تخمین زده شده است را با متوسط بارش سالانه ایران که رقمی حدود 240میلیمتر است مقایسه کنیم، ملاحظه می کنیم که بارش در ایران حتی کمتر از یک سوم متوسط بارش در دنیاست. علاوه بر این زمان ریزش نزولات جوی و محل ریزش آنها نیز با نیاز بخش کشاورزی، که مصرف کننده اصلی آب در کشور می باشد، مطابقت ندارد.
اکثر شهرهای ایران نیز در مناطقی واقع هستند که به رودخانه هایی که جریان آب آنها مستقیماً از رواناب حاصله از بارندگی ها تأمین شده باشد، دسترسی ندارند. بنابراین باید پذیرفت که خشکی در ایران یک واقعیت اقلیمی است و این ما هستیم که باید خود را با آن سازگار کنیم . برای زیستن در خشکی چاره کار شناخت اقلیم و سازگاری با آن است نه مقابله با آن. البته با تمام خسارت هایی که از خشکسالی عاید کشور می شود، هنوز بر اساس معیارهای موجود، ایران جزء کشورهای کم آب تلقی نمی شود.
معیاری که برای پرآبی یا کم آبی یک کشور بکار برده می شود، سرانه منابع آب قابل تجدید در آن کشور است. در حال حاضر با توجه به جمعیت جهان مقدار آب تجدید شونده دنیا حدود 6500 متر مکعب در سال برای هر نفر است. اما این مقدار بطور یکنواخت تقسیم نشده است. بطوری که در بعضی مناطق دنیا مقدار آن زیاد ودر برخی جاها بسیلر کم می باشد. متخصصان برنامه ریزی آستانه 1000 متر مکعب در سال را برای هر نفر را مرز کم آبی برای هر کشور تعیین کرده اند. بطور مثال در مصر این رقم30، در قطر40، در لیبی160 و در عربستان 140 متر مکعب در سال برای هر نفر است که تمام آنها جزء کشور های کم آب جهان محسوب می شوند. در ایران با در نظر گرفتن جمعیت کنونی کشور ، مقدار سرانه آب تجدید شونده حدود 1500متر مکعب در سال برای هر نفر تخمین زده می شود که با این حساب جزء کشور های با تنش آبی محسوب می شود و نه کم آب.
EC متر
ECسنج حاوی یک مقاومت سنج ، یک منبع جریان یا نیروی محرکه،یک الکترود شیشه ای می باشد.
الکترود شیشه ای ساحتمان ساده ای دارد که ته آن باز می باشد.
در انتهای الکترود شیشه ای دو صفخه پلاتینی روبروی هم قرار گرفته اند به فاصله یک سانتیمتری که یکی به قطب مثبت ودیگری به قطب منفی متصل می باشد این الکترود را تا حدی داخل محلول قرار می دهیم که سطح پلاتین ها کاملاً پوشانده شود.همچنین سطح پلاتین یک سانتیمتر مربع می باشد.
برای شروع کار با ECسنج ، آن را کالیبره کرده برای این کار از محلولهای استاندارد KCLبا غلظت های زیر دمای c25 استفاده کرد. بایستی توجه کرد که این دستگاه در دمای 25cکالیبره شده است واگر دما بیشتر یا کمتر از آن باشد تصحیح را باید انجام دهیم.
برای کالیبره کردن کلرور پتاسیم ۰۱/.نرمال هدایت الکتریکی برابر ۴۱۲/۱ میلی موس بر سانتی متر یا دسی زیمنس بر متر را در ۲۵ درجه سانتی گراد نشان می دهد
۰روش کار : ابتدا مقدارgr50 خاک را وزن کرده وداخل بوته چینی ریخته وسپس گل اشباع را تهیه می کنیم سپس بعد از 24 ساعت توسط دستگاه سانتریفوژ یا قیف بوخنر عصاره خاک را جدا می کنیم سپس زیر الکترود دستگاه ECسنج که قبلاً کالیبره شده است قرار داده ومیزان ECرا می خوانیم.البته امروزه دستگاه هدایت سنج دیجیتالی بوده ودرجه حرارت را پس از اندازه گیری به دستگاه اعمال میکنیم
برای قرائت هدایت الکتریکی آب میکرو موس و برای خاک میلی موس استفاده می کنیم در شرایطی که آب خیلی شور باشد از میلی موس استفاده می کنیم
التبه دستگاههاي امروزي ديجيتالي بوده و فقط درجه حرات محلول را اندازه مي گيريم هدف از اندازه گیری هدایت الکتریکی عصاره اشباع اندازه گیری املاح محلول در آن می باشد مقدار عبور جریان الکتریکی نسبت مستقیم با مقدار یونهای موجود در محیط داردو سپس به دستگاه اعمال مي كنيم
آب شناسی (hydrology) و کاربرد های آن
«هیدرولوژی علم مطالعه آب کره زمین است و در مورد پیدایش ، چرخش و توزیع آب در طبیعت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب ، واکنشهای آب در محیط و ارتباط آن با موجودات زنده بحث میکند بنابراین ملاحظه میشود که هیدرولوژی در برگیرنده تمامی داستان آب است. »
توجه نوع بشر به مسائل مربوط به آب های زیرزمینی سابقه قدیمی و تاریخی دارد . در بسیاری از تمدن های قدیمی حفر چاه معمول بوده و مسلماً برای انتخاب محل چاه اطلاعات ابتدایی در مورد نحوه تشکیل و پیدایش سفره های زیرزمینی آب در دسترس انسان قرار داشته است .به موازات پیشرفت عمومی دانش بشر نحوه استفاده از آب های زیرزمینی دستخوش تحول و دگرگونی عمیقی می گردد . به استناد مدارکی که از قرون 8 تا 10 میلادی در دست است در آن عصر مجاری عمیق و باز که شکل ابتدایی قنات بوده و برای استخراج و بهره برداری از آب های زیرزمینی مورد استفاده قرار می گرفته است . فن حفر قنات و چشمه در کشور ایران بیش از تمام ممالک دیگر پیشرفت داشته و امروزه نیز علیرغم تحولات و پیشرفت های تکنیک استفاده از آب چشمه ها از نظر کیفیت و غالباً از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است .
تا جایی که تاریخ نشان میدهد اولین تجارب آب شناسی مربوط به سومریها و مصریها در منطقه خاورمیانه است بطوری که قدمت سد سازی روی رودخانه نیل به 4000 سال قبل از میلاد مسیح میرسد در همین زمان فعالیتهای مشابهی در چین نیز وجود داشته است. از بدو تاریخ تا حدود 1400 سال بعد ازمیلاد مسیح فلاسفه و دانشمندان مختلفی از جمله هومر طالس ، افلاطون ، ارسطو و پلنی در مورد سیکل هیدرولوژی اندیشههای گوناگونی ارائه کردهاند و کم کم مفاهیم فلسفی هیدرولوژی جای خود را به مشاهدات علمی دادند.
شاید بتوان گفت هیدرولوژی جدید از قرن 17 با اندازه گیریهای مختلف آغاز شد در این دوره پرالت ترانست مقدار بارندگی تبخیر و صعود موئینهای را در حوضه آبریز رودخانه سن اندازه گیری کند ماریوت با اندازه گیری سرعت و سطح مقطع جریان دبی رودخانه سن را در پاریس اندازه گیری کرد.
فرایند های غشایی
فرایندهای غشایی با دارا بودن مزایایی مانند كاهش مصرف انرژی ، انتقال جرم و راندمان بالا و سهولت كاربرد، از اهمیت بسزایی برخوردارند. در فرایندهای غشایی ، جداسازی اجزا مختلف از یکدیگر به دلیل مکانیسم غربالی ، انتقال ممانعتی از درون حفرات باریک غشا و سایر تقابل های بین اجزا و مواد غشا (از قبیل جذب سطحی و تقابل هابی الکتریکی) صورت می گیرد . برخی از موارد کاربرد این سیستم ها در صنایع غذایی ، تصفیه آب ، تغلیظ و شفاف سازی اب میوه ها ، فراورده های شیر ، نوشابه های الکلی و پساب می باشد . در سیستم های جداسازی غشایی در مقایسه با یک تبخیر کننده ، آب بدون آن که تغییر فاز دهد از محلول جدا می شود . در یک سیستم جداسازی غشایی سیالی با دو جز یا بیشتر در تماس با غشا قرار گرفته که غشا اجازه می دهد ، اجزای خاصی از سیال (آب موجود در سیال) راحت تر از دیگر اجزا از آن عبور کنند . ماهیت فیزیکی و شیمیایی غشا (اندازه منافذ و توزیع اندازه منافذ در ان) روی جداسازی مایع تاثیر می گذارد .
غشا :
غشا به عنوان یك فاز كه اجزای خوراك به صورت انتخابی از آن عبور می كنند، تعریف می گردد به عبارت بهتر، غشا به صورت فازی كه اجزای جداشونده خوراك با سرعت های متفاوت از آن عبور می كنند عمل می كند در این روش، معمولاً تغییر فازی صورت نمی گیرد و محصولات نیز در همدیگر قابل امتزاج هستند
نمونه ای از یک غشاء
در فرایندهای غشایی، جزئی از خوراك كه از غشا عبور می كند به نام تراوش كرده((Permeate و بخشی كه نتواند از غشا عبور كند، نگه داشته شده (Retentate) نامیده می شود كه بر اساس هدف جداسازی ، هركدام از آنها می توانند به عنوان محصول در نظر گرفته شوند. در حالت كلی ، روشهای غشایی در مواقعی كه غلظت مواد كم باشد كارایی بسیار زیادی دارند .
نیروی محركه لازم در فرایندهای غشایی می تواند به صورت اختلاف غلظت ، فشار ، دما و پتانسیل الكتریكی باشد. ساده ترین نوع غشاها بر اساس اختلاف اندازه ذرات عمل می كنند كه از این نظر مشابه فیلترها هستند ولی غشاها از لحاظ اندازه منافذ و توزیع اندازه آنها و نیز نحوه جریان با فیلترها تفاوت دارند كارایی غشاها با دو پارامتر تعیین می گردند كه شامل دبی عبور كرده از غشا و گزینش پذیری غشاها است .
فرایندهای غشایی با داشتن مزایایی چون كاهش مصرف انرژی به دلیل عدم تغییر فاز، حجم كم و عدم نیاز به فضای زیاد، تنوع در شكل و اندازه، افت فشار كم و انتقال جرم زیاد، بالا بودن راندمان جداسازی برای محلول های رقیق ، نیاز كم به مواد افزودنی و حلا لها، ساده بودن طراحی غشاها و سهولت كاربرد آنها در مقیا سهای صنعتی و همچنین به دلیل اینكه دوست دار محیط زیست هستند، از سایر روشهای جداسازی متمایز شده اند . با این حال این روش معایبی از قبیل قطبش غلظتی (تفاوت در قابلیت تراوش پذیری ذرات با اندازه های مختلف سبب می شود که ذراتی که نسبتا کندتر عبور می کنند در مجاورت غشا تجمع یابند و بدین ترتیب توزیع غلظت در جریان خوراک تغییر یابد . این پدیده قطبش غلظتی نام دارد که در صورت تداوم ، یکی از مهم ترین دلایل گرفتن غشاهاست ) و گرفتگی غشاها ، طول عمر كوتاه غشا ، انتخاب پذیری و دبی كم عبوری ازغشاها و هزینه بالای ساخت را دارد .
خواص غشا :
بررسی خواص غشا از لحاظ پیش بینی چگونگی انجام فرایند جداسازی توسط آنها مفید است . این خواص با توجه به موادی که در ساخت غشا به کار گرفته شده است ، روش ساخت و اصلاحات بعدی حاصل می گردد .
خواص غشا را می توان به دو دسته فیزیکی و شیمیایی تقسیم بندی نمود :
1 . خواص فیزیکی :
الف : اندازه حفره های غشا :
ذراتی که بزرگتر از اندازه حفرات غشا باشند نمی توانند از غشا عبور نمایند . به طور کلی اندازه منافذ غشا به دو صورت قطر منافذ و یا (Molecular weight cut-off) بیان می شود . (این فاکتور معمولا از طریق اندازه گیری میزان عبور یک پلیمر خاص از درون حفره های غشا بدست می اید . اندیس (MWCO) برابر وزن مولکولی پلیمری است که بیش از 90 درصد ان توسط غشا دفع شود) .
ب : توزیع اندازه حفرات :
اندازه حفرات یک غشا یکسان نیست . هر غشایی یک اندازه اسمی دارد که نشان گر متوسط اندازه حفره هاست . حفره های کوچکتر و بزرگتر از اندازه اسمی نیز در غشا وجود دارند . توزیع اندازه حفره های غشا نشان دهنده محدوده تغییر اندازه حفره ها و تعداد نسبی آنهاست . هر چه توزیع اندازه حفرات یکنواخت تر باشد جداسازی در عمل با انتظارات ما نزدیکتر خواهد بود .
ج : تعداد حفرات :
تعداد حفرات در واحد سطح ، دانسیته حفره نامیده می شود که حدود 108 تا 109 حفره در سانتی متر مربع است تعداد حفرات بیانگر سهولت اجزایی است که می توانند از غشا عبور کنند .
د: شکل حفره ها :
حفره های غشا به ندرت به صورت استوانه ای هستند و در اغلب موارد به شکل معابر پر پیچ و خم می باشند . مسلما هر چه حفره پیچ و خم کمتری داشته باشد ، عبور اجزا از ان ساده تر خواهد بود .
و: ضخامت غشا :
ضخامت کمتر غشا بیانگر مقاومت کمتر در مقابل انتقال جرم است . غشاهای بسیار نازک دارای یک نگهدارنده هستند که مقاومت مکانیکی لازم را فراهم می اورد .
ه: تخلخل :
که نشان دهنده فضای آزاد موجود در غشا است . در بسیاری از غشاها حدود 60 تا 80 درصد غشا باز است که باعث عبور سیال می شود .
ن: چروک خوردگی :
سطح غشا می تواند صاف یا دارای چین و چروک باشد . این مسئله تاثیر مهمی در جذب یا دفع مواد بر روی سطح غشا دارد
2 . خواص شیمیایی :
الف : بار سطحی :
اجزای شیمیایی موجود در سطح غشا ممکن است دارای گروههای عامل خنثی یا باردار (مثبت ومنفی) باشند . بار سطحی غشا از این جهت اهمیت دارد که عامل جاذبه یا دافعه الکترواستاتیکی بین غشا و ذرات موجود در محلول است . بار سطحی غشا به قدرت یونی محلول مجاور آن بستگی دارد .
ب: هدایت الکتریکی :
اکثر غشاهای پلیمری هادی الکتریسیته نیستند ولی غشاهای هادی نیز ساخته شده اند .
ج: جذب کنندگی :
با توجه به عوامل موجود در سطح غشا و بار ، انها امکان جذب یا دفع ذرات توسط سطح غشا وجود دارد . به علاوه بسیاری از ذراتی که داخل حفره های غشا می گردند جذب سطح داخلی حفره ها شده و امکان عبور از آنها را نمی یابند .
و: آبدوست یا آبگریز بودن غشا :
غشا ممکن است ابدوست یا آبگریز باشد . این موضوع با توجه به ساختار مولکولی سطح غشا حاصل می شود . با تغییر و اصلاح سطح غشا می توان این خاصیت را تغییر داد . آبدوستی یا ابگریزی می تواند در جداسازی تاثیر بگذارد .
راه هاي جلوگيري از اثرات مخرب آب ناخالص موجود در امولسيون روغن حل شونده
در ميان انواع آبها، آب باران سخت نبوده و عاري از مواد معدني است. آب رودخانه و نهرها به طور تقريبي از مواد معدني عاري است و اين بستگي به توانايي جريان آب در باقي گذاشتن اين موارد در بستر رودخانه دارد. در مقابل، آب چاهها به دليل حضور مواد معدني سخت است.
وجود مواد معدني در آب مخلوط شده با سيال خنك كننده، موجب خوردگي ابزار و قسمتهاي مختلف ماشين و افزايش ميزان رسوب بر روي ابزار آلات مي شود. اين عوامل رشد باكتريها را افزايش داده و در نتيجه باعث كاهش طول عمر سيال خنك كننده مي گردد. بنابراين آبي كه در توليد امولسيون سيال خنك كننده مصرف مي شود مي بايست تا اندازه اي خالص باشد كه مشكلاتي از اين قبيل را به حداقل برساند.
سختي آب براساس نسبت 17.1ppm كربنات كلسيم بر U.S گالن كه اصطلاح grain ناميده ميشود، محاسبه مي گردد. در اصل سختي آب توسط يونهاي كلسيم و منيزيم ايجاد مي شود. وجود عناصري مانند آهن و آلومينيوم در آب نيز اثرات خورندگي را افزايش مي دهد. سختي آب مي تواند توسط روي (Zine) كه از لوله هاي گالوانيزه جديد نشات مي گيرد به تدريج زياد شود.
مواد معدني موجود در آب (به عنوان سختي آب) به صورت رسوب چسبيده بر روي
ماشين و قسمت هاي مختلف آن ظاهر مي شود و اين امر موجب زنگ زدگي دستگاه و
در نتيجه تخريب سيالات خنك كننده مي شود. كلريد سديم و سولفات سديم از
ديگر نمكهاي موجود در آب و عوامل زنگ زدگي يا خوردگي هستند. بنابراين در
فرمولاسيون بيشتر سيالات برش نياز به حضور مواد بازدارنده خوردگي است.
علاوه بر اين، تركيبات سولفاته تركيباتي مشكل آفرين محسوب مي شوند زيرا
باعث افزايش رشد باكتري خاصي موسوم به «Desulfurization » و در نتيجه
توليد بوي نامطبوعي مشابه بوي تخم مرغ فاسد شده مي شوند.
مخزن خنك كننده ماشين مانند يك كتري چاي عمل مي كند. هر چه سيال بيشتر
سيركوله شود (گردش کند)، ميزان آب بيشتري تبخير مي گردد. در اثر اين
فرايند، غلظت مواد معدني در فاز آبي زياد مي شود و اين امر به نوبه خود
فرصت خوردگي و مشكلات جانبي را افزايش مي دهد. به طور معمول، ميزان سرريز
سيال يا افزودنيها در مخزن،5 تا20 درصد در روز است كه اين ميزان بسته به
نوع عمليات و ظرفيت مخزن تعيين مي شود.
پس از يك دوره يكماهه، مواد جامد موجود در امولسيون خنك كننده تا3 الي4
برابر ميزان اوليه در آب مي شود. بنابراين هر چه آب مصرفي خالص تر باشد
كارايي بيشتري داشته، مشكلات خوردگي در مدت زمان طولاني تري ايجاد مي شود.
غلظت بيشتر مواد معدني موجب تسريع تجمع آنها و اثرات منفي اين مواد مي
شود. در واقع، آبهاي سخت براي تهيه امولسيون مناسب نيستند و در صورت
استفاده از آنها مي بايست با برنامه هفتگي تانك حاوي سيال خنك كننده براي
جلوگيري از توليد مواد صمغي و مشكلات خورندگي، تعويض شود.
انواع خوردگی
حمله یکنواخت Uniform Attack
در این نوع خوردگی که متداول ترین نوع خوردگی محسوب می شود ، خوردگی به صورتی یکنواخت به سطح فلز حمله می کند و به این ترتیب نرخ آن از طریق آزمایش قابل پیش بینی است .
خوردگی گالوانیک Galvanic Corrosion
این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که دو فلز یا آلیاژ متفاوت ( یا دو ماده متفاوت دیگر همانند الیاف کربن و فلز ) در حضور یک ذره خورنده با یکدیگر تماس پیدا کنند . در منطقه تماس ، فرایندی الکترو شیمیایی به وقوع می پیوندد که در آن ماده ای به عنوان کاتد عمل کرده و ماده دیگر آند می شود . در این فرآیند کاتد در برابر اکسیداسیون محافظت شده و آند اکسید می شود .
خوردگی شکافی Crevice Corrosion
این ساز و کار وقتی رخ می دهد که یک ذره خورنده در فاصله ای باریک ، بین دو جزء گیر کند . با پیشرفت واکنش ، غلظت عامل خورنده افزایش می یابد . بنابراین واکنش با نرخ فزاینده ای پیشروی می کند.
آبشویی ترجیحی Selective Leaching
این نوع خوردگی انتخابی وقتی رخ می دهد که عنصری از یک آلیاژ جامد از طریق یک فرآیند خوردگی ترجیحی و عموما ً با قرار گرفتن آلیاژ در معرض اسیدهای آبی خورده می شود . متداول ترین مثال جدا شدن روی از آلیاژ برنج است . ولی آلومینیوم ، آهن ، کبالت و زیرکونیم نیز این قابلیت را دارند .
خوردگی درون دانه ای Intergranular Corrosion
این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که مرز دانه ها در یک فلز پلی کریستال به صورت ترجیحی مورد حمله قرار می گیرد . چندین عامل می توانند آلیاژی مثل فولاد زنگ نزن آستنیتی را مستعد این نوع خوردگی سازند . از جمله حضور ناخالصی ها و غنی بودن یا تهی بودن مرزدانه از یکی از عناصر آلیاژی .




