آنالیز آب در صنعت نساجی: تست سنجش سختی آب

چرا آنالیز آب در صنایع حیاتی است؟

 

سختی آب، پدیده‌ای متداول است که عمدتاً تحت تأثیر ترکیبات شیمیایی مناطق جغرافیایی قرار می‌گیرد؛ آب‌های عبوری از نواحی آهکی و منیزیومی، سختی بیشتری نسبت به آب‌های مناطق گرانیتی یا شنی دارند. این میزان سختی حتی در طول سال نیز متغیر است؛ در فصول بارانی کمتر و در فصول خشک بیشتر مشاهده می‌شود.

مقدار سختی آب، علاوه بر اهمیت وافر در فرآیندهای صنعتی، به‌ویژه در صنعت نساجی، از نظر بهداشت عمومی نیز حائز اهمیت است. سختی آب اثرات نامطلوبی بر فرآیندهای حساس نساجی مانند پخت و سفیدگری، رنگرزی، چاپ و آهارگیری دارد. این اثرات می‌توانند منجر به کاهش کیفیت نهایی محصول، افزایش مصرف مواد شیمیایی و انرژی، و بروز مشکلات زیست‌محیطی شوند. بنابراین، آنالیز دقیق آب مصرفی و بررسی انواع سختی آب، جهت انتخاب و پیاده‌سازی راهکارهای مناسب برای رفع سختی آب، از اهمیت بالایی برخوردار است.

 

 

هدف: اندازه‌گیری و کنترل سختی آب مصرفی در خط تولید نساجی

هدف اصلی این تست، اندازه‌گیری دقیق انواع سختی آب مصرفی در خطوط تولید صنعت نساجی با استفاده از روش‌های تیتراسیون استاندارد است. این اندازه‌گیری به ما امکان می‌دهد تا تأثیر آب بر فرآیندهای مختلف تولید را ارزیابی کرده و در صورت نیاز، اقدامات اصلاحی لازم، از جمله استفاده از مواد سختی‌گیر را انجام دهیم.

 

روش‌های استاندارد جهت آنالیز سختی آب:

 

انواع روش­های تیتراسیون جهت آنالیز آب:

• روش تیتراسیون EDTA برای یون های کلسیم (Ca-3500)، آهن (Fe-3500) و منیزیم (Mg-3500) .
• روش تیتراسیون EDTA برای سختی کل (2340 Hardness EDTA Titrimetric).
• روش فنانترولین (Phenanthroline method).

در این تست، تمرکز اصلی بر اندازه‌گیری سختی کلسیم، منیزیم و سختی کل خواهد بود. در صورتی که نمونه آب دارای آهن باشد، مقدار آن نیز با روش مناسب اندازه‌گیری و گزارش خواهد شد.

 

 

مواد و تجهیزات مورد نیاز:

 

• نمونه آب مصرفی
• محلول 0.01 مولار نمک دو سدیمی دی هیدراته(EDTA)
• محلول بافر آمونیوم
• شناساگر اریوکروم بلک تی (Eriochrome Black T)
• شناساگر مورکساید (Murexide)
• محلول سود 1 نرمال (NaOH)
• آب مقطر
• آمونیوم کلرید (NH4​Cl)
• آمونیوم هیدروکسید (NH4​OH)
• سولفات منیزیم (MgSO4​)
• بورت (Burette)
• بالن حجمی (Volumetric Flask)
• پیپت (Pipette)
• ترازوی آزمایشگاهی
• ارلن (Erlenmeyer Flask)

 

 

نکات مهم در تهیه محلول‌ها:

• تهیه محلول سود 1 نرمال: مقدار 40 گرم سدیم هیدروکسید (NaOH) را در 1000 میلی‌لیتر آب مقطر حل نمایید.
• تهیه محلول 0.01 مولار EDTA: مقدار 3.72 گرم نمک دی هیدراته EDTA را در 1000 میلی‌لیتر آب مقطر حل نمایید.

 

 

روش انجام تست:

 

الف) روش اندازه‌گیری سختی کلسیم موجود در آب:

 

• • آماده‌سازی نمونه :مقدار 25 میلی‌لیتر از نمونه آب مصرفی را در یک ارلن بریزید.
  • تنظیم 2 :pHمیلی‌لیتر محلول سود 1 نرمال (NaOH) به ارلن اضافه کنید تا pH نمونه در محدوده 13 تا 14 تنظیم شود.
  • افزودن شناساگر: مقدار کمی از شناساگر مورکساید (Murexide) را به ارلن اضافه کنید. رنگ اولیه معمولاً صورتی یا قرمز خواهد بود.
  • تیتراسیون: محلول 0.01 مولار EDTA را در بورت بریزید و با محلول نمونه موجود در ارلن تیتر کنید.
  • نقطه پایان: تیتراسیون را تا زمانی ادامه دهید که رنگ از صورتی/قرمز به بنفش تغییر کند. این تغییر رنگ نشان‌دهنده رسیدن به نقطه پایان تیتراسیون و تکمیل کمپلکس شدن یون Ca2+ با EDTA است. مقدار EDTA مصرفی را ثبت کنید. 

در نهایت، مقدار سختی کلسیم آب از طریق فرمول محاسباتی مربوطه تعیین می‌شود.                                                                         

ب)روش اندازه گیری سختی کل آب:

 

1. آماده‌سازی نمونه :مقدار 25 میلی‌لیتر از نمونه آب مصرفی را در یک ارلن بریزید.
2. تنظیم 1 :pHمیلی‌لیتر محلول بافر آمونیوم به ارلن اضافه کنید تا pH نمونه در محدوده 10 تا 11 تنظیم شود.
3. افزودن شناساگر: مقدار کمی از شناساگر اریوکروم بلک تی (Eriochrome Black T) را به ارلن اضافه کنید. رنگ اولیه معمولاً صورتی یا قرمز خواهد بود.
4. تیتراسیون: محلول 0.01 مولار EDTA را در بورت بریزید و با محلول نمونه موجود در ارلن تیتر کنید.

نقطه پایان: تیتراسیون را تا زمانی ادامه دهید که رنگ از صورتی به آبی تغییر کند. این تغییر رنگ نشان‌دهنده رسیدن به نقطه پایان تیتراسیون است. در آخر مقدار EDTA مصرفی را ثبت کنید.

 

نکته مهم:

درصورتیکه امکان تهیه مواد لازم را ندارید می توانید به جای روش تیتراسیون، از کیت اندازه‌گیری سختی کل آب استفاده کنید.

 

طرز تهیه محلول‌ها:

 

• تهیه محلول سود 1 نرمال: مقدار 40 گرم سدیم هیدروکسید (NaOH) را در 1000 میلی‌لیتر آب مقطر حل نمایید.
• تهیه محلول 0.01 مولار EDTA: مقدار 3.72 گرم نمک دی هیدراته EDTA را در 1000 میلی‌لیتر آب مقطر حل نمایید.
• طرز تهیه بافر آمونیوم: مقدار 9/16 گرم آمونیوم کلراید (NH₄Cl) با 143 میلی لیتر آمونیوم هیدروکسید ((NH₄OH و 25/1 گرم نمک منیزیم EDTA ترکیب می­شود. در صورت عدم وجود نمک منیزیمی EDTAمقدار 179/1 گرم از EDTA (نمک سدیمی دی هیدراته) با 78/0گرم سولفات منیزیم MgSO₄.7H₂O در 50 میلی­لیتر آب مقطر حل شده و در بالن حجم سنجی با استفاده از آب مقطر به حجم 250 میلی­لیتر رسانده می­شود. محلول بافر آماده شده تا یک ماه قابل استفاده است.

 

 

ج) روش اندازه گیری سختی منیزیم موجود در آب:

سختی منیزیم نیز با فرمول زیر محاسبه می‌شود.

 

د) روش اندازه گیری مقدار آهن موجود در آب:

جهت اندازه گیری مقدار آهن می‌توان از روش تیتراسیون استفاده کرد اما بدلیل وجود مواد اولیه سمی و خطرناک در این روش پیشنهاد می‌کنیم از کیت اندازه گیری آهن استفاده کنید.

در این تست نتایج به روش رنگ سنجی گزارش می‌شود، به این صورت‌که اگر رنگ نمونه آب مورد تست از بی رنگ به قرمز-نارنجی یا آجری تغییر یابد، نشان دهنده وجود یون آهن در آب است.

 

 

نتیجه‌گیری و کاربرد در صنعت نساجی:

کنترل دقیق سختی آب در صنعت نساجی برای اطمینان از کیفیت فرآیندهای مقدمات، رنگرزی، تکمیل و سایر مراحل پایانی ضروری است. سختی بالا می‌تواند منجر به:

• کاهش راندمان مرحله پخت و افزایش مصرف مواد.
• تجزیه آب اکسیژنه در سفیدگری و آسیب به الیاف.
• رسوب گذاری، نایکنواختی و تغییر شید رنگی در فرآیند رنگرزی.
• تاثیر منفی در انواع ثبات رنگ و پارچه.
• کاهش کیفیت چاپ در به دلیل تغییر غلظت خمیر چاپ.

و… شود.

اگر نیاز به بررسی سختی آب خط تولید نساجی خود دارید، یا قصد انتخاب بهترین ماده سختی‌گیر برای شرایط تولید دارید، کارشناسان ما آماده ارائه مشاوره تخصصی هستند .  “درخواست مشاوره”

 

فراموش نکنید که با انجام منظم این تست و بررسی نتایج بعلاوه با انتخاب مواد سختی گیر بهینه و استفاده از روش مناسب سیستم‌های تصفیه آب، از بروز این مشکلات جلوگیری کرده و کیفیت محصولات خود را تضمین کنید.

 

 

مراجع

 

• پیکری، م.، & کرباسیان، ا. (1394). آزمایش‌های آب. تهران: انتشارات ارکان دانش.
• Rice, E. W., Baird, R. B., & Eaton, A. D. (2017). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. APHA.

https://www.environmentalexpress.com/ee/s/product/detail/01t4W00000FjUfaQAF