ای بسا قدری طلا از پای تا سر داشتن

اندکی الماس، حتی قدر یک مول داشتن

همچو سدیم ازبرای عشق ید، پرپر شدن

چون کلر درسر هوای هاش مثبت داشتن

سخت ماندن در قبال مشکلات زندگی

نی چو آلکانها هوای شعله در سر داشتن

دوستی با دیگران چون عنصر خوب نهم

نی چو آرگون منزوی وگوشه گیری داشتن

پایدار ومستقیم همچو سیلیس اندر جهان

همچو گوگرد وترومبیک استقامت داشتن

نیک نامی ونجابت چون گروه هشتمین

همچوآهن در سر خود فکر مثبت داشتن

راست بودن هرکجا،درهرمقام وجایگاه

نی چو(Al)چهره ای نحس ومنافق داشتن

همچو همپوشانی سیگما که خیلی محکم است

در رسیدن در هدف تصمیم راسخ داشتن

الغرض گفتم من این ابیات رااز بهر این

«برلب هرفرد لبخند ملیحی کاشتن»

سنتز اسپرین

آسپرین نام تجاری اسید استیل سالیسیلیک است که به صورت قرص های سفید یا بلور های سوزنی شکل یا به صورت پودرهای بلورین موجود می باشد، آسپرین یک مسکن موقتی و آنی خوبی است که تداوم افزایش تولید و فروش آن در طول 20 سال گذشته قابل توجه بوده است و بخاطر فوایدش از سایر مسکن ها به طور چشم گیری پیشی گرفته است.

خصوصیات

آسپرین نام تجاری اسید استیل سالیسیلیک است. 1

وزن مولکولی آن 180 می باشد.2

نقطه ذوب آن ما بین 135 تا 137 درجه سلسیوس می باشد.3

نقطه جوش آن 140 درجه سلسیوس است که در این درجه حرارت تجزیه می گردد.4

آسپرین دارای بلورهای سوزنی شکل است.5

آسپرین در آب به مقدار کم و در الکل به مقدار زیاد محلول می باشد.6

کاربرد و مصارف

آسپرین در داروهای برطرف کننده سردرد (مسکن ها) استفاده می شود.1

اسپرین در داروهایی که فقط با مجوز پزشک فروخته می شوند استفاده می شود.2

.3آسپرین در تولید قرص های APC مصرف می شود                                                                                          

آسپرین از ترکیب اسید سالیسیلیک و انیدرید استیک در حضور مقدار کمی سولفوریک اسید غلیظ تولید می شود.

سنتز کمپلکس های کبالت

مهمترين کانی کبالت ، اسمالتيت CoAs₂ و کبالتيت CoAsSمی باشد. پتانسيل استاندارد الکترود Co / Co²⁺ 277/⁰- است ولی از نظر شيميايی نسبتا غير فعال است. مستقيما با هيدروژن يا ازت ترکيب نمی شودکبالت در درجات حرارت بالا با اکسيژن هوا و بخار آب ترکيب می شود و CoO می دهد.

سه اکسيد کبالت CoO ، Co₂O₃ و Co₃O₄ از کبالت شناخته شده است.

اکسيد کبالت(II)( CoO) از حرارت دادن هيدروکسيد کبالت (II) به دست می آيد. جامدی به رنگ سبز زيتونی است و ساختمان نمک طعام دارد.

اکسيد کبالت (III) (Co₂O₃)  از حرارت دادن ملايم نيترات کبالت (II) به صورت پودر سياه رنگ به دست می آيد.

کمپلکسهای کبالت (II)

کمپلکسهايی مانند [Co(NO₃)₆]^-4 هشت وجهی و [Co(NO₃)₄]^-2   چهار وجهی وجود دارد.

کمپلکسهای کبالت (III)                        

   تمامی کمپلکسهای کبالت (III) هشت وجهی هستند. کمپلکسهای يونی [Co(NH₃)₆]⁺³ ، [Co(CN)₆]^-3 و [Co(NH₃)₅Cl]⁺²ديا مغناطيس هستند(هيبريداسيون d²sp³ ) کمپلکس [CoF₆]^-3 پارامغناطيس (هيبريداسيون sp³d²) است و چهار الکترون منفرد دارد

واکنش های یون کبالت II

                COCL2+NAOH→CI (OH) CL+NaCL                

    2CO (OH) 2+H2O2→2CO (OH) 3

4CO (OH) 2+O2+2H2O2→4CO (OH) 3

2.  اثرمحلول آمونیاک:

مانند سود،ابتدا رسوب آبی رنگ،(کمی متمایل به سبز) میدهد.این رسوب در اضافی آمونیاک غلیظ حل شده وکمپلکس آمونیاکی کبالتΙΙ به رنگ زرد مایل به قهوه ای تولید می کند.این کمپلکس در حضور آب اکسیژنه به کمپلکس آمونیاکی کبالتΙΙ قرمز رنگ،اکسید میشود.

 COCL2+NH3+H2O→CO (OH) CL+NH4CL

CO (OH) CL+6NH3→ [CO (NH3] (OH) CL                       

3. اثر محلول نیتریت پتاسیم:

اگر به یک محلول نسبتاً غلیظ نمک کبالت، که توسط اسید استیک، اسیدی شده، نمک نیتریت پتاسیم خشک اضافه کنید، رسوب پتاسیم کبالتی نیتریت (پتاسیم هگزا نیتریتر کبالتIII)حاصل می شود. اگر به جای نیتریت پتاسیم از نیتریت سدیم استفاده شود، کمپلکس حاصله با ⁺Na رسوب نمی دهد، بلکه به صورت محلول باقی میماند.(این آزمایش را برای تشخیص یون پتاسیم از سدیم میتوان استفاده کرد.)

COCL2+7NaNO2+2CH3COOH→ [CO (NO2)6] Na3+NO+H2O+2NaCH3COO

4. اثر محلول تیوسیانات پتاسیم:

کمپلکس آبی رنگ چهار لیگاندی کبالتll، حاصل می شود.(از محلول غلیظ کبالتll وهمچنین حضور کافی تیوسیانات) این کمپلکس به وسیله ی الکل آمیلیک قابل استخراج می باشد وبه صورت یک لایه ی آبی رنگ قابل تشخیص است

. CoCL2+4KCNS→ [Co (CNS) 4] K2+2KCl         

سنتز استانیلید از آنیلین

استیل دار کردن آنیلین با استفاده از استیک انیدرید در محیط اسیدی به سادگی و با راندمان نسبتا خوبی امکانپذیر است. عامل استیله کننده در این آزمایش استیک انیدرید میباشد.

روش کار

10 سی سی آنیلین را به یک بشر حاوی محلولی از 9 سی سی HCl غلیظ در 250 میلی لیتر آب اضافه کنید. مخلوط را کاملا به هم بزنید تا آنیلین حل شود. در صورتی که محلول رنگی بود حدود 2 گرم کربن فعال به آن اضافه کنید و 2 دقیقه بجوشانید و صاف کنید تا محلول شفاف بدست آید.

محلولی از 17 گرم سدیم استات در 50 سی سی آب تهیه کنید.

به محلول آنیلین در اسید کلریدریک (محلول اول) 13 سی سی استیک انیدرید اضافه کرده و به هم بزنید تا محلول همگن به دست آید. محلول حاصل را بلافاصله به بشر حاوی حاوی محلول سدیم استات اضافه کنید. بشر را در حمام یخ گذاشته و بشدت به هم بزنید تا کریستالهای بیرنگ استانیلید جدا شوند. کریستالها را صاف کرده و با آب سرد بشویید و آنها را خشک کنید.

در صورتی که استانیلید رنگی باشد نشانه ناخالصی است. برای خالص سازی، آنرا در حد اقل آب داغ تبلور مجدد نمائید.

راندمان و نقطه ذوب را تعیین کنید.

روشهای بهبود بازیابی نفت

از آن جا که بیشتر مخازن کشور در نیمه دوم عمر خود به‌سر می‌برند و هر چه از عمر مخزن می‌گذرد برداشت از آن دشوار‌تر می‌شود باید با روش‌های خاصی با توجه به شرایط مخزن، برداشت از آن را بهتر و بیشتر کرد، البته این نکته را نباید فراموش کرد که در روش‌های ازدیاد برداشت باید از میان روش‌های مختلف بهترین آن را از لحاظ عملی و اقتصادی انتخاب کرد. در این مقاله سعی شده روش‌های مختلف ازدیاد برداشت معرفی و موارد کاربرد آن ها توضیح داده شود.

روش‌های بهبود بازیابی نفت Enhanced Oil Recover) )

مقدمه:
مخزن هیدروکربوری ساختاری است متخلخل و نفوذپذیر در زیرزمین که انباشتی طبیعی از هیدروکربورها را به صورت مایع و یا گاز در خود جای داده و به‌وسیله‌ی سنگ‌های غیرتراوا از محیط اطراف مجزا گردیده است. درتوصیفی ملموس‌تر می‌توان مخازن هیدروکربوری را به بادبادکی پر از هوا تشبیه کرد که پوسته‌ی این بادبادک نقش همان سنگ‌های غیرتراوا را بازی می‌کند و به محض سوراخ کردن این محیط متعادل سیال‌های مخزنی (هم‌چون هوا که به سرعت از بادبادک خارج می‌شود) توسط نیروهای هیدرولیکی به درون چاه رانده می‌شوند. البته قدرت این رانش طبیعی هم‌زمان با تولید از مخزن کاسته می‌شود، چنان‌که برای نمونه گفته می‌شود مخازن ایران به‌ طور متوسط سالانه ۱۰-۸ درصد افت طبیعی فشار مخزن و افت دبی‌ تولید از چاه - افت دبی‌ تولید از چاه با افت فشار مخزن رابطه مستقیم دارد - دارند.
با افت مداوم فشار مخزن، دبی‌ تولید رفته‌رفته کم شده تا جایی که دیگر تولید طبیعی از مخزن مقرون به‌صرفه نخواهد بود. این نقطه زمانی اتفاق می‌افتد که بازیابی (Recovery) نفت از مخزن به نسبت پائین است. این بازیابی برای مخازن ایران حدود ۱۵-۲۰ درصد است؛ به عبارتی ۸۵ تا ۸۰ درصد کل نفت مخزن در سازند باقی می‌ماند. بنابراین برای برداشت نفت‌های باقی‌مانده در مخزن نیازمند روش‌های جدید و تکنیک‌های پیشرفته هستیم.
ازاین رو می‌توانیم مراحل تولید از یک چاه را به‌طور کلی به دو دسته‌ی زیر تقسیم کنیم (که البته این تقسیم‌بندی به نحوه‌ی برداشت از مخزن اطلاق می‌شود):
۱/ تولید طبیعی (Primary Recovery)
2. تولید بهبودیافته (IOR or Improved Oil Recovery)
واژگان

فشار اشباع(Bubble Point Pressure):
با افت فشار مخزن، گاز محلول در نفت توانایی آن را پیدا می‌کند که از نفت خارج شود، «فشار اشباع» فشاری است که اولین حباب گاز از نفت جدا می‌شود. روشن است که در فشار‌های بالاتراز آن تنها یک فاز مایع و در فشار‌های پایین ‌تر از آن دو فاز مایع و گاز وجود دارد.

کلاهک گازی (Gas Cap):
در صورتی که در یک مخزن نفتی هر سه سیال آب، نفت و گاز وجود داشته باشد، ترتیب قرار گرفتن سیالات درون مخزن به گونه‌ای است که از پایین به بالا ابتدا آب، بعد نفت و سپس گاز قرار می‌گیرد. به سازند‌ی که در آن گاز قرار دارد، سازند گازی و به سازندهای دیگر سازندهای نفتی و گازی می‌گویند.
به بخش بالایی مخزن که حدفاصل میان پوش سنگ و سطح تماس نفت و گاز است، کلاهک گازی مخزن نفتی می‌گویند. گفتنی است که برخی از مخازن فاقد کلاهک گازی، برخی دیگر فاقد بخش آب ده هستند و برخی فاقد هر دوی آن‌ها هستند.

سفره آبی(Aquifer):
سازند آبی‌ای که در پایین مخزن می‌تواند وجود داشته باشد.

امتزاج‌پذیری (Miscibility):
دومایع را وقتی امتزاج‌پذیر می‌گویند که کاملاً درهم حل شده و امولیسون نسازند.

اوپک (OPEC):
اوپک که شکل خلاصه شده‌ی (Organizations of Petroleum exporting Countries) یعنی سازمان کشورهای صادرکننده‌ی نفت است . این سازمان در ۱۴-۱۰ سپتامبر ۱۹۶۰ توسط ۵ کشور ایران، عربستان، ونزوئلا و کویت و عراق تشکیل شد که بعد از آن ۹ کشور دیگر الجزائر، قطر، نیجریه، امارات، اندونزی، لیبی، الجزیره، اکوادور، آنگولا به آن‌ها اضافه شدند. هدف از تشکیل این سازمان کنترل سیاست‌های قیمتی نفت بود.

تولید طبیعیPrimary Recovery) )
برداشت اولیه یا تولید طبیعی به استحصال نفت تحت مکانیسم‌های رانش طبیعی موجود در مخزن و بدون استفاده از انرژی خارجی نظیر آب و گاز اطلاق می‌شود. همان‌گونه که بیان شد از یک مخزن تا مدت تقریباً کمی می‌توان به‌طورطبیعی تولیدی اقتصادی داشته باشیم . در تولید طبیعی از مخزن رانش نفت به‌علت مکانیسم‌های خاصی انجام می‌پذیرد که درزیر به بیان آن‌ها خواهیم پرداخت:
- انبساط سنگ و سیال (Rock and Fluid expansion)
- رانش توسط گازمحلول (Solution Gas Drive)
- رانش کلاهک گازی (Gas Cap Drive)
- رانش توسط آب ورودی به مخزن (Aquifer Drive)

انبساط سنگ و سیال:
دراین مکانیسم فشار وزنی لایه‌های بالا برروی سازند مخزن و انبساط خود سیال باعث رانش نفت به درون چاه خواهد شد.

رانش توسط گازمحلول:
به طور طبیعی نفت درشرایط دما و فشار مخزن مقداری گاز درخود به‌صورت حل شده دارد که با تولید و رساندن نفت به سطح زمین این گاز آزاد می‌شود. بنابراین می‌توان گفت حجم نفت درشرایط مخزن بیشترازحجم آن درسطح زمین است. البته شاید این‌گونه به نظر برسد که در این جا این پدیده بدون درنظرگرفتن تفاوت دما و فشار سازند با سطح زمین توضیح داده شده است. درصورتی‌که با کمی دقت متوجه می‌شویم که تغییرات دما و فشار نفت از سازند به سطح زمین به ترتیب باعث کاهش حجم و افزایش حجم می‌شوند، چون دما و فشار درسازند نفتی نسبت به دما و فشار درسطح زمین بالاتر است که این کاهش درمورد دما باعث کاهش حجم و درمورد فشار باعث افزایش حجم می‌شود. در این صورت کاهش و افزایش حجم پدید آمده تقریباً اثر یکدیگر را خنثی می‌کنند، بنابراین می‌توان گفت مهم‌ترین عامل تغییر حجم نفت از سازند به سطح زمین همان گازحل شده درنفت است. نسبت حجم نفت در شرایط دما و فشار مخزن به حجم نفت در شرایط دما و فشار سطح زمین را با ضریب حجمی سازند تعریف می‌کنند که با توجه به توضیحات قبلی همواره بزرگتر از یک خواهد بود.
به دلیل آن که با تولید از مخزن فشار آن افت می‌کند، اگر این افت فشار تا رساندن فشار مخزن به فشار اشباع ادامه یابد مقداری از کل گاز محلول درشرایط مخزن آزاد شده که انبساط این گاز باعث رانش نفت به درون چاه خواهد شد.

رانش کلاهک گازی:
دربرخی از مخازن دربالای سازند نفتی کلاهک گازی وجود دارد که انبساط این کلاهک گازی در زمان تولید از مخزن، نفت را مانند پیستونی از بالا به سمت پائین می‌راند که مسلماً هرچه کلاهک گازی بزرگتر باشد بازیابی نفت ازاین مخزن بالاتر خواهد بود.

ورود آب به سازند نفتی:
بر خلاف شیوه رانش گازی، به جای آن‌که گاز از بالا به سیال (نفت) نیرو وارد ‌کند و باعث تولید طبیعی نفت ‌شود، می‌توان لایه‌ی آبی‌ای را تجسم کرد که از پائین سازند نفتی همانند پیستون نفت را به درون چاه می‌راند.
البته باید توجه کرد که درتولید طبیعی نفت، انبساط سنگ و سیال و گازمحلول درتمامی مخازن به‌عنوان نیروی رانشی نفت به درون چاه عمل می‌کند اما می‌توانیم مخازنی داشته باشیم که هردو یا یکی ازدوعامل کلاهک گازی و سفره آبی را داشته باشند و یا اصلاً هیچ‌یک را نداشته باشد.

تولید بهبودیافته (IOR or Improved Oil Recovery )
پیش از توضیح تولید بهبود یافته می‌توان این‌گونه بیان کرد که اصولاً تولید طبیعی نفت ازهر مخزنی به فشار اولیه مخزن، نفوذپذیری سنگ مخزن و گرانروی نفت رابطه دارد. روشن است که هرچه فشاراولیه مخزن و نفوذپذیری سنگ مخزن بالاتر و گرانروی نفت پائین‌تر باشد، بازیابی اولیه بالاتر خواهد بود. عدم تعادل دراین پارامترها باعث می‌شود که تکنیک‌های دیگری دربازیابی نفت به‌کار برده شود. کلیه روش‌هایی که طی آن به مخازنی که تحت شرایط طبیعی خود قادر به تولید اقتصادی نیستند و از بیرون انرژی داده شده و یا موادی درآن‌ها تزریق می‌شود، روش‌های ازدیاد برداشت نامیده می‌شوند. (Enhanced Oil Recovery : EOR)
البته دربعضی مواقع که سیال (نفت) درته چاه وارد شده و فشار سیال درته چاه توانایی بالا آوردن آن را به سرچاه ندارد، تکنیک‌های دیگری مانند فرازش گاز (بدین‌گونه که گاز را ازسطح زمین به درون چاه تزریق می‌کنند واین گاز با نفت درون چاه مخلوط امتزاج‌پذیری را به وجود می‌آورد که چگالی آن از چگالی نفت اولیه پائین‌تر است و می‌توان با همان فشار ته‌چاه ، نفت را به سرچاه انتقال داد) و یا پمپ‌های درون چاهی (که نفت را از ته چاه به سر چاه پمپاژ می‌کنند) به‌کار گرفته می‌شود؛ اما اصولاً ازاین تکنیک‌ها به‌عنوان یکی ازروش‌های ازدیاد برداشت یاد نمی‌شود؛ آن‌چه روش‌های ازدیاد برداشت(EOR) اطلاق می‌شود روش‌هایی است که ازطریق تزریق مواد به درون مخزن به سیال انرژی داده می‌شود و هدف این روش‌ها، کاهش میزان نفت پس‌ماند مخزن است، این روش‌ها را به دودسته زیر تقسیم می‌کنند:
۱- برداشت ثانویه (Secondary Recovery)
2- برداشت ثالثیه (Tertiary Recovery)

1-2) برداشت ثانویه (Secondary Recovery):
این روش، افزودن انرژی‌های خارجی بدون اعمال هیچ‌گونه تغییر در خواص فیزیکی سیالات و سنگ مخزن است . به زبان ساده‌تر، سیال تزریقی تنها نقش هل‌دهنده و تعقیبی دارد. لازم به ذکر است اگر چه این تکنیک درابتدا با تزریق هوا که ارزان‌ترین و دردسترس‌ترین ماده بوده است، اجرا شده، اما تاکنون در موارد قلیلی، ازهوا به‌عنوان ماده تزریقی استفاده شده است. تزریق هوا گرچه معمولاً تولید را برای مدت‌کوتاهی افزایش می‌داد اما به سرعت مشکلات عملیاتی زیادی را پدید می‌آورد.
بسیاری از مشکلات پدید آمده درتزریق هوا، ناشی از وجود اکسیژن در آن است. چراکه اکسیژن به شدت واکنش‌دهنده است و مشکلات عدیده‌ای را درتسهیلات سرچاهی و داخل مخزن پدید می‌آورد. برخی ازاین مشکلات عبارتند از:
- اشتعال خود به خودی نفت در نزدیکی چاه تزریق
- خوردگی (که مهم‌ترین عامل آن اکسیژن است)
- تشکیل امولسیون‌ها
این مشکلات و مشکلات دیگر باعث شد که از هوا به‌ عنوان ماده تزریقی در روش‌های ازدیاد برداشت ثانویه استفاده ‌نشود. امروزه از گاز و آب‌ به ‌جای هوا در این تکنیک استفاده می‌شود. اولین برنامه بازیابی ثانویه درایران درسال ۱۳۵۵ درمیدان هفتکل با روش تزریق گاز به مرحله اجرا در‌آمد پس ازآن درسال ۱۳۵۶ تزریق گاز درمیدان گچساران با هدف فشارزدائی و تثبیت فشار شروع شد که تزریق گاز دراین دو میدان عظیم نفتی کشورهم‌چنان ادامه دارد و باعث بالابردن بازیابی از حدود ۲۰-۱۵ درصد به حدود ۲۵-۳۰ درصد شده است. هم‌اکنون ایران از برنامه‌ی تزریق گاز به مخازن عقب است و بر اساس گزارش مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی محاسبات انجام شده نشان می‌دهند که ۲۴ مخزن از کل مخازن نفتی مناطق نفت‌خیز جنوب در اولویت تزریق – گاز- قرار دارند که در۱۶ مخزن زمان تزریق سپری شده و هر چه سریعتر باید از افت فشار آنها جلوگیری به عمل آید، ۸ مخزن دیگر نیز ظرف ۲۰ سال آینده نیاز به تزریق خواهند داشت.

۲-۲)روش‌های ازدیاد برداشت ثالثیه Tertiary Recovery)
دراین روش انرژی خارجی به مخزن اعمال می‌شود و درنتیجه‌ی آن تغییرات اساسی فیزیکی و شیمیایی درخصوصیات سیال مخزن پدید می‌آید. به زبان ساده‌تر دراین‌جا ماده‌ی تزریقی با تغییردادن خصوصیات سیستم سیالی (مانند کم کردن گرانروی و یا تغییر چسبندگی میان سنگ و سیال) باعث ازدیاد برداشت خواهد شد. عملیات ثالثیه را می‌توان به موارد زیر تقسیم کرد:
- سیلاب‌زنی امتزاجی با گاز
- سیلاب‌زنی شیمیایی
- فرآیندهای حرارتی
- فرآیندهای استفاده از کف
- فرآیندهای تزریق میکروب (البته دربعضی تقسیم‌بندی‌ها تزریق میکروب را به‌عنوان فرآیندهایی جدا از “EOR” و تحت عنوان (MEOR (Microbial Enhanced Oil recovery می‌شناسند. در این روش میکروب‌ها و مواد غذایی را به درون چاه تزریق می‌کنند و این میکروب‌ها تحت عواملی یا تولید اسید می‌کنند که برای حل کردن سنگ‌های کربناتی بکار می‌رود و یا تولید گاز کرده که باعث بالابردن فشارمخزن و یا پائین آوردن گرانروی نفت می‌شوند.
متأسفانه در حال حاضر در بزرگ‌ترین کشورهای تولید‌کننده عضو اوپک (OPEC) همچون ایران، کویت، عربستان و عراق روش‌های ازدیاد برداشت ازنوع سوم (ثالثیه) هنوز به مرحله‌ی اجرا درنیامده است اما در برخی از مخازن ایران و کویت روش‌های بازیابی حرارتی مانند تزریق بخار آب در حال بررسی است. کل روش‌های ازدیاد برداشت را به تازگی به ‌صورت زیرتقسیم می‌کنند: (برخلاف تقسیم‌بندی قدیم به صورت ثانویه و ثالثیه)
۱- گرمایی:
- تزریق بخارآب (Steam Flooding)
- سیلاب‌زنی آب گرم (HOT Water Flooding)
- احتراق درجا (In situe combustion ) [خشک (Dry) یا مرطوب (Wet)]
- گرم کردن حرارتی ( تزریق آب) (Water Flooding)

2- غیرگرمایی:
- سیلاب شیمیایی(Chemical flooding)(پلیمری یا قلیایی)
-جابه‌جایی امتزاج‌پذیر(Miscible Flooding ):
- رانش گازغنی‌ شده
- سیلاب الکلی
- سیلاب گاز Co2
- سیلاب گاز N2
- جابه‌جایی غیرامتزاج‌پذیر(immisible Flooding )(- گاز طبیعی یا گاز طبیعی سوخته شده)
در مقالات بعدی به تفصیل به توضیح درباره‌ی هر یک از روش‌های پیش گفته خواهیم پرداخت.

مقدمه

آب

مقدمه

آب ماده ای فراوان در کره زمین است. به شکل های مختلفی همچون دریا ، باران ، رودخانه و... دیده می‌شود. آب در چرخه خود ، مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود، اما از بین نمی‌رود. هر گونه حیات محتاج آب می‌باشد. انسان ها از آب آشامیدنی استفاده می‌کنند، یعنی آبی که کیفیت آن مناسب سوخت و ساز بدن باشد.

با رشد جمعیت، منابع آب طبیعی در حال تمام شدن هستند و این مسئله ، سبب نگرانی بسیاری از دولت‌ها در سراسر دنیا شده است. گاهی بدلیل مشکلات کمبود آب ، این ماده را جیره بندی می‌کنند تا مصرف آن را تعدیل نمایند.

ماده ای شگفت انگیز

فرمول شیمیایی آب

آب نوعی ماده مرکب است که از دو عنصر اکسیژن و هیدروژن ساخته شده است. آب را جزو دسته مخلوط‌ها طبقه‌بندی نمی‌کنند، چون خواص آب نه به خواص هیدروژن شبیه است و نه به خواص اکسیژن. از ترکیب دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن، یک مولکول آب بوجود می‌آید. یک قطره آب دارای تعداد بی شماری مولکول آب می‌باشد.

معادله شیمیایی واکنش بین هیدروژن و اکسیژن و تشکیل آب از قرار زیر است:



هر مولکول آب دارای یک ناحیه مثبت و یک ناحیه منفی است که این دو ناحیه در دو طرف مولکول آب واقع شده‌اند. شیمیدان‌ها با کمک شواهد به این نتیجه رسیده‌اند که مولکول آب شکل خطی ندارد، یعنی به این صورت نیست که دو اتم هیدروژن بصورت خطی در دو طرف یک اتم اکسیژن قرار گرفته باشند (HــOــH). بلکه مولکول آب حالت خمیده ای دارد که اتم های هیدروژن در سر مثبت مولکول و اتم های اکسیژن در سر منفی مولکول آب تجمع پیدا نموده اند.

اشکال متغیر

آب در اشکال متفاوتی بر روی زمین یافت می‌شود. تنها ماده ای است که در طبیعت به هر سه حالت جامد، مایع و گاز وجود دارد. ابرها در آسمان، موج دریا، کوه یخی، توده های یخی در دل کوه ها و منابع آبی زیرزمینی تنها چند شکل از آب می‌باشند. طی اعمال تبخیر، میعان، انجماد و ذوب، آب مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود. این پدیده تبدیل آب را چرخه بزرگ آب می‌نامند.

از آنجا که بارندگی در صنعت کشاورزی و همچنین برای خود بشر بسیار با اهمیت است، به اشکال مختلف بارندگی نام های به خصوصی اطلاق می‌شود. بارندگی معمولاً بصورت باران است. دیگر اشکال آن، تگرگ،برف، مه و شبنم می‌باشند. همچنین، از برخورد نور با قطرات باران، رنگین کمان پدید می‌آید.

آب‌های روی سطح زمین، نقش های مهمی ایفا می‌کنند؛ رودخانه‌ها آب مورد نیاز کشاورزی را فراهم می‌کنند و دریاها هم وسیله ای برای تجارت و مبادله کالاها محسوب می‌شوند. توده های یخی و آبشارها هم از دیگر اشکال آب هستند. فرسایش به وسیله ی آب، نقش مهمی در شکل محیط زیست ایفا می‌کند.

به علاوه، دره ها و دلتاهای حاصل از رسوبات رودخانه‌ها، محلی برای سکنی گزیدن انسان ها بوده است. آب به داخل زمین هم نفوذ می‌کند و آب‌های زیرزمینی را ایجاد می‌کند. آب‌های زیرزمینی را می‌توان با کندن چاه یا قنات استخراج نمود. البته آب های زیرزمینی به شکل چشمه یا چشمه آب گرم هم به سطح زمین می‌آیند.

آب املاح و مواد معدنی مختلفی دارد که بر حسب آن مواد، طعم و مزه اش بسیار تفاوت می‌کند. البته ما انسان‌ها ، خود ، قادریم که آشامیدنی بودن آبی را ارزیابی کنیم؛ مثلاً از آب شور دریا و یا آب‌های بدبوی باتلاق ها استفاده نمی‌کنیم. بلکه آبی می نوشیم که سالم بوده و مناسب نیازهای بدنمان باشد.

اهمیت آب در زندگی

آب خواص مهمی دارد که در زندگی ما بسیار با ارزشند. از جمله:

• حلال بسیار خوبی است.
• چگالی بالایی دارد و جالب این که وقتی یخ می‌زند یا حرارت می‌بیند، چگالی آن کاهش می‌یابد.
• گرمای تبخیر آب بالاست. یعنی برای تبدیل مقدار کمی آب به بخار، گرمای زیادی لازم است. این خاصیت برای بدن ما بسیار با اهمیت می‌باشد. گرمای اضافی بدن با تبخیر تنها مقدار کمی از آب بدن از طریق منافذ پوست تعریق کاسته می‌شود.
• نیروی کشش سطحی آن به طور شگفت انگیزی زیاد است. گهگاه شاهد نشستن حشرات روی سطح آب بوده‌ایم. اگر به دقت به طرز قرار گرفتن حشره روی سطح آب نگاه کنید، متوجه می‌شوید که سطح آب زیر پای حشره، مانند یک تشک ابری فرو می‌رود؛ اما پاره نمی‌شود.
• آب مواد مختلف از جمله شکر و نمک را براحتی در خود حل می‌کند. بسیاری از واکنش های شیمیایی تنها در حضور آب انجام می‌شوند. البته پاره ای مواد با آب مخلوط نمی‌شوند، مثل لیپیدها و دیگر مواد هیدرات کربن‌دار. غشاء سلولی که حاوی لیپیدها و پروتئین است، از این خاصیت آب سود جسته و تعاملات محتویات سلولی با مواد شیمیایی خارج سلول را بدقت تحت کنترل دارد.
• یکی دیگر از خواص جالب آب، حالت جامد آن، یعنی یخ می‌باشد. هنگامی که آب بر اثر سرما به یخ تبدیل می‌شود، انبساط می‌یابد، بدین معنا که حجم بیشتری را اشغال می‌کند.
  
  بنابراین، حجمی از یخ که هم‌حجم آب اولیه است، جرم کمتری دارد. به این علت می‌گویند که چگالی یخ از آب کمتر است و همین مسئله باعث می‌شود که یخ روی آب شناور بماند. در حالی که در بیشتر موارد، چگالی ماده جامد از حالت مایع آن بیشتر است.
  
  این ویژگی آب سبب می‌شود که بر خلاف بسیاری از مایعات، آب از سطح شروع به انجماد کند. این پدیده را بارها به هنگام شروع یخ زدن آب، درون فریزر منزلتان دیده اید؛ در زمستان با یخ زدن سطح آب دریاچه‌ها، لایه عایقی از یخ ایجاد می‌شود که این لایه، از یخ زدن لایه های زیرین خود جلوگیری می‌نماید. در این شرایط ، ماهی ها و دیگر آبزیان می‌توانند در مناطق گرم‌تر زیرین به حیات خود ادامه دهند.
• دیگر ویژگی غیر عادی آب، ظرفیت گرمایی بالای آن می‌باشد. ظرفیت گرمایی یک جسم، مقدار گرمایی است که به جسم می‌دهیم تا دمایش، 1 درجه سانتی گراد افزایش یابد. جالب است بدانید که مقدار گرمایی که لازم است تا دمای 1 گرم آب را 1 درجه سانتی گراد افزایش دهد، حدود 10 برابر مقدار گرمایی است که برای 1 گرم آهن لازم است.

آب در زندگی روزانه

وجود هر گونه حیات، متکی به وجود آب است. آب در بیشتر فرایندهای متابولیسمی بدن، نقش حیاتی دارد. هنگام گوارش غذا، مقادیر قابل توجهی آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.تقریباً 70 درصد وزن بدن را آب تشکیل می‌دهد. برای عملکرد درست، بدن ، روزانه به 1 تا 7 لیتر آب نیاز دارد البته این میزان آب به مقدار فعالیت بدن ، دمای هوا ، رطوبت و دیگر عوامل بستگی دارد. آب از طریق ادرار ، مدفوع ، تعریق و همچنین از طریق بازدم به شکل بخار آب دفع می‌شود.

بدن انسان به آبی نیاز دارد که نمک یا ناخالصی های دیگر ( مثل باکتری یا دیگر عوامل بیماری‌زا و یا مواد شیمیایی) نداشته باشد. البته برخی مواد محلول در آب طعم و مزه آن را بهتر هم می‌کند. امروزه ، با توجه به رشد روز افزون جمعیت ، میزان سرانه آب آشامیدنی کاهش یافته است.
راه حل های تحت بررسی، تولید بیشتر آب ، بهبود توزیع و جلوگیری از هدر رفتن آن می‌باشد.

مصرف آشکار و نهان آب

تحقیقات آماری در بسیاری از کشورها نشان می‌دهد که میانگین مصرف روزانه آب برای هر نفر ، حدود 300 لیتر است. در حالی که مصرف نهان آب برای هر نفر ، حدود 6000 لیتر و از قرار زیر می‌باشد:

• آبیاری کشتزارها و تهیه و تولید مواد غذایی: 2600 لیتر
• تأمین انرژی: 2400 لیتر
• صنایع و معادن: 700 لیتر
• امور بازرگانی و خدمات: 34 لیتر

منبع کمیاب

در بسیاری از کشورها ، آب نوعی منبع استراتژیک محسوب می‌شود. بسیاری از جنگ‌ها از جمله جنگ 6 روزه در خاور میانه، بر سر به دست آوردن منابع آبی بیشتر صورت گرفت. البته کارشناسان، مشکلات بیشتری را هم پیش بینی می‌کنند که بدلیل رشد جمعیت، آلودگی آب ها و گرم شدن زمین حادث می‌شود.

آب آشامیدنی

آب‌های آشامیدنی را از چشمه ها ، قنات ها و یا چاه ها استخراج می‌کنند. بنابراین ، برای تولید بیشتر آب ، می‌توان چاه‌های بیشتری ساخت. باران و دریا هم از دیگر منابع آبی هستند که البته به عنوان آب آشامیدنی مناسب نیستند. این گونه آب‌ها را باید تصفیه نمود. روش های معروف تصفیه آب ، تقطیر و جوشاندن می‌باشند.

آب ، فرهنگ و مذهب

در بیشتر ادیان از جمله اسلام، مسیحیت و یهودیت، آب ماده پاک‌کننده محسوب می‌شود. برای مثال، در مسیحیت غسل تعمید را در کلیسا با آب انجام می‌دهند.

در بسیاری ادیان همچون اسلام نوعی مراسم عبادی وجود دارد که در آن ، مرده را با آب پاک شستشو می‌دهند (غسل). در دین اسلام هم تنها پس از وضو گرفتن (شستن بخش‌هایی از بدن با آب پاک) می توان فریضه نماز را بجا آورد.

در مذهب شینتو (مذهب ژاپنی) در تمام مراسم عبادی از آب برای پاکیزه ساختن بدن فرد یا مکان خاصی استفاده می‌شود.

شناخت محیط رشد:آب

اهمیت آب در تولید محصولات گیاهی غیر قابل انکار است. میزان آب موجود در هر منطقه معرف آن است که از نظر اقتصادی چه گیاهی را می توان کاشت و چه گیاهی را نمی توان. بسیاری از اعمال حیاتی گیاه توسط آب کنترل می شود. آب از مواد اصلی تشکیل دهنده یاخته زنده می باشد و میزان آن در بافت های مختلف متفاوت بوده از 2% در بعضی بذور خشک تا 40% در بافت های چوبی در حال خواب و 95% در میوه های آبدار (مانند هندوانه) دیده می شود. آب هم حلال است و هم وسیله ای برای انتقال مواد در داخل گیاه کمبود آب در گیاه باعث توقف رشد، و ادامه این کمبود منجر به اختلالات برگشت ناپذیر می گردد و گاهی هم موجب مرگ گیاه می شود. این عمل در نواحی گرم و خشک و گیاهانی که بر اساس ویژگی گونه ای دارای تبخیر شدید می باشند‏، به سرعت اتفاق می افتد میزان مصرف آب در گیاهان مختلف متفاوت است برای مثال برای تولید هر گرم ماده خشک در سوزنی برگها 50 گرم آب و در سبزهای برگی 2500 گرم آب مصرف می شود بطورکلی، برای بیشتر گیاهان‏، این مقدار بین 300 تا 1000 گرم می باشد. وقتی گیاه در حال رشد است پیوسته آب از زمین جذب کرده و از برگ ها آن را تبخیر می کند. میزان تبخیر آب از سطح برگ بستگی به دما‏ جریان هوا و عوامل دیگری مانند تعداد و چگونگی روزنه ها‏، رطوبت نسبی هوا و غیره دارد. خورشید ، انرژی لازم را برای تبخیر آب از سطح برگ تامین می کند. اگر بین جذب آب و تبخیر تعادل برقرار باشد تمام فرآیندهای گیاهی بطور طبیعی پیش می رود و گرنه یکی از دو حالت زیر پیش می آید :
الف : اگر مقدار جذب بیشتر از مقدار دفع باشد : این حالت ممکن است در اثر کم بودن شاخساره نسبت به ریشه، پیرایش (هرس) بی قاعده، حمله آفات و امراض و یا بالا بودن رطوبت نسبی هوا اتفاق بیفتد در این حالت فشار آب درون یاخته ها یا آوندها بالا می رود. علایم عمومی این حالت، درازی و باریکی و نرمی ساقه گیاه و خوابیدگی آن روی زمین و ترک خوردن میوه (به علت به هم خوردن رابطه سطح و حجم) است.
ب : مقدار دفع بیشتر از جذب باشد : این حالت ممکن است در اثر خشک بودن خاک، کمبود ریشه نسبت به شاخساره، یا در اثر جابجا کردن گیاه پیش بیاید. این حالت باعث تیرگی رنگ برگها و در صورت ادامه باعث پژمردگی آنها و خشک شدن گیاه می شود. کم آبی مزمن در بعضی از انواع هندوانه و گوجه فرنگی باعث پوسیدگی گلگاه می شود.

 ماده ای فراوان در کره زمین است. به شکل های مختلفی همچون دریا ، باران ، رودخانه و... دیده می‌شود. آب در چرخه خود ، مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود، اما از بین نمی‌رود. هر گونه حیات محتاج آب می‌باشد. انسان ها از آب آشامیدنی استفاده می‌کنند، یعنی آبی که کیفیت آن مناسب سوخت و ساز بدن باشد.

با رشد جمعیت، منابع آب طبیعی در حال تمام شدن هستند و این مسئله ، سبب نگرانی بسیاری از دولت‌ها در سراسر دنیا شده است. گاهی بدلیل مشکلات کمبود آب ، این ماده را جیره بندی می‌کنند تا مصرف آن را تعدیل نمایند.

ماده ای شگفت انگیز

فرمول شیمیایی آب

آب نوعی ماده مرکب است که از دو عنصر اکسیژن و هیدروژن ساخته شده است. آب را جزو دسته مخلوط‌ها طبقه‌بندی نمی‌کنند، چون خواص آب نه به خواص هیدروژن شبیه است و نه به خواص اکسیژن. از ترکیب دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن، یک مولکول آب بوجود می‌آید. یک قطره آب دارای تعداد بی شماری مولکول آب می‌باشد.

معادله شیمیایی واکنش بین هیدروژن و اکسیژن و تشکیل آب از قرار زیر است:



هر مولکول آب دارای یک ناحیه مثبت و یک ناحیه منفی است که این دو ناحیه در دو طرف مولکول آب واقع شده‌اند. شیمیدان‌ها با کمک شواهد به این نتیجه رسیده‌اند که مولکول آب شکل خطی ندارد، یعنی به این صورت نیست که دو اتم هیدروژن بصورت خطی در دو طرف یک اتم اکسیژن قرار گرفته باشند (HــOــH). بلکه مولکول آب حالت خمیده ای دارد که اتم های هیدروژن در سر مثبت مولکول و اتم های اکسیژن در سر منفی مولکول آب تجمع پیدا نموده اند.

اشکال متغیر

آب در اشکال متفاوتی بر روی زمین یافت می‌شود. تنها ماده ای است که در طبیعت به هر سه حالت جامد، مایع و گاز وجود دارد. ابرها در آسمان، موج دریا، کوه یخی، توده های یخی در دل کوه ها و منابع آبی زیرزمینی تنها چند شکل از آب می‌باشند. طی اعمال تبخیر، میعان، انجماد و ذوب، آب مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود. این پدیده تبدیل آب را چرخه بزرگ آب می‌نامند.

از آنجا که بارندگی در صنعت کشاورزی و همچنین برای خود بشر بسیار با اهمیت است، به اشکال مختلف بارندگی نام های به خصوصی اطلاق می‌شود. بارندگی معمولاً بصورت باران است. دیگر اشکال آن، تگرگ،برف، مه و شبنم می‌باشند. همچنین، از برخورد نور با قطرات باران، رنگین کمان پدید می‌آید.

آب‌های روی سطح زمین، نقش های مهمی ایفا می‌کنند؛ رودخانه‌ها آب مورد نیاز کشاورزی را فراهم می‌کنند و دریاها هم وسیله ای برای تجارت و مبادله کالاها محسوب می‌شوند. توده های یخی و آبشارها هم از دیگر اشکال آب هستند. فرسایش به وسیله ی آب، نقش مهمی در شکل محیط زیست ایفا می‌کند.

به علاوه، دره ها و دلتاهای حاصل از رسوبات رودخانه‌ها، محلی برای سکنی گزیدن انسان ها بوده است. آب به داخل زمین هم نفوذ می‌کند و آب‌های زیرزمینی را ایجاد می‌کند. آب‌های زیرزمینی را می‌توان با کندن چاه یا قنات استخراج نمود. البته آب های زیرزمینی به شکل چشمه یا چشمه آب گرم هم به سطح زمین می‌آیند.

آب املاح و مواد معدنی مختلفی دارد که بر حسب آن مواد، طعم و مزه اش بسیار تفاوت می‌کند. البته ما انسان‌ها ، خود ، قادریم که آشامیدنی بودن آبی را ارزیابی کنیم؛ مثلاً از آب شور دریا و یا آب‌های بدبوی باتلاق ها استفاده نمی‌کنیم. بلکه آبی می نوشیم که سالم بوده و مناسب نیازهای بدنمان باشد.

اهمیت آب در زندگی

آب خواص مهمی دارد که در زندگی ما بسیار با ارزشند. از جمله:

• حلال بسیار خوبی است.
• چگالی بالایی دارد و جالب این که وقتی یخ می‌زند یا حرارت می‌بیند، چگالی آن کاهش می‌یابد.
• گرمای تبخیر آب بالاست. یعنی برای تبدیل مقدار کمی آب به بخار، گرمای زیادی لازم است. این خاصیت برای بدن ما بسیار با اهمیت می‌باشد. گرمای اضافی بدن با تبخیر تنها مقدار کمی از آب بدن از طریق منافذ پوست تعریق کاسته می‌شود.
• نیروی کشش سطحی آن به طور شگفت انگیزی زیاد است. گهگاه شاهد نشستن حشرات روی سطح آب بوده‌ایم. اگر به دقت به طرز قرار گرفتن حشره روی سطح آب نگاه کنید، متوجه می‌شوید که سطح آب زیر پای حشره، مانند یک تشک ابری فرو می‌رود؛ اما پاره نمی‌شود.
• آب مواد مختلف از جمله شکر و نمک را براحتی در خود حل می‌کند. بسیاری از واکنش های شیمیایی تنها در حضور آب انجام می‌شوند. البته پاره ای مواد با آب مخلوط نمی‌شوند، مثل لیپیدها و دیگر مواد هیدرات کربن‌دار. غشاء سلولی که حاوی لیپیدها و پروتئین است، از این خاصیت آب سود جسته و تعاملات محتویات سلولی با مواد شیمیایی خارج سلول را بدقت تحت کنترل دارد.
• یکی دیگر از خواص جالب آب، حالت جامد آن، یعنی یخ می‌باشد. هنگامی که آب بر اثر سرما به یخ تبدیل می‌شود، انبساط می‌یابد، بدین معنا که حجم بیشتری را اشغال می‌کند.
  
  بنابراین، حجمی از یخ که هم‌حجم آب اولیه است، جرم کمتری دارد. به این علت می‌گویند که چگالی یخ از آب کمتر است و همین مسئله باعث می‌شود که یخ روی آب شناور بماند. در حالی که در بیشتر موارد، چگالی ماده جامد از حالت مایع آن بیشتر است.
  
  این ویژگی آب سبب می‌شود که بر خلاف بسیاری از مایعات، آب از سطح شروع به انجماد کند. این پدیده را بارها به هنگام شروع یخ زدن آب، درون فریزر منزلتان دیده اید؛ در زمستان با یخ زدن سطح آب دریاچه‌ها، لایه عایقی از یخ ایجاد می‌شود که این لایه، از یخ زدن لایه های زیرین خود جلوگیری می‌نماید. در این شرایط ، ماهی ها و دیگر آبزیان می‌توانند در مناطق گرم‌تر زیرین به حیات خود ادامه دهند.
• دیگر ویژگی غیر عادی آب، ظرفیت گرمایی بالای آن می‌باشد. ظرفیت گرمایی یک جسم، مقدار گرمایی است که به جسم می‌دهیم تا دمایش، 1 درجه سانتی گراد افزایش یابد. جالب است بدانید که مقدار گرمایی که لازم است تا دمای 1 گرم آب را 1 درجه سانتی گراد افزایش دهد، حدود 10 برابر مقدار گرمایی است که برای 1 گرم آهن لازم است.

آب در زندگی روزانه

وجود هر گونه حیات، متکی به وجود آب است. آب در بیشتر فرایندهای متابولیسمی بدن، نقش حیاتی دارد. هنگام گوارش غذا، مقادیر قابل توجهی آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.تقریباً 70 درصد وزن بدن را آب تشکیل می‌دهد. برای عملکرد درست، بدن ، روزانه به 1 تا 7 لیتر آب نیاز دارد البته این میزان آب به مقدار فعالیت بدن ، دمای هوا ، رطوبت و دیگر عوامل بستگی دارد. آب از طریق ادرار ، مدفوع ، تعریق و همچنین از طریق بازدم به شکل بخار آب دفع می‌شود.

بدن انسان به آبی نیاز دارد که نمک یا ناخالصی های دیگر ( مثل باکتری یا دیگر عوامل بیماری‌زا و یا مواد شیمیایی) نداشته باشد. البته برخی مواد محلول در آب طعم و مزه آن را بهتر هم می‌کند. امروزه ، با توجه به رشد روز افزون جمعیت ، میزان سرانه آب آشامیدنی کاهش یافته است.
راه حل های تحت بررسی، تولید بیشتر آب ، بهبود توزیع و جلوگیری از هدر رفتن آن می‌باشد.

مصرف آشکار و نهان آب

تحقیقات آماری در بسیاری از کشورها نشان می‌دهد که میانگین مصرف روزانه آب برای هر نفر ، حدود 300 لیتر است. در حالی که مصرف نهان آب برای هر نفر ، حدود 6000 لیتر و از قرار زیر می‌باشد:

• آبیاری کشتزارها و تهیه و تولید مواد غذایی: 2600 لیتر
• تأمین انرژی: 2400 لیتر
• صنایع و معادن: 700 لیتر
• امور بازرگانی و خدمات: 34 لیتر

منبع کمیاب

در بسیاری از کشورها ، آب نوعی منبع استراتژیک محسوب می‌شود. بسیاری از جنگ‌ها از جمله جنگ 6 روزه در خاور میانه، بر سر به دست آوردن منابع آبی بیشتر صورت گرفت. البته کارشناسان، مشکلات بیشتری را هم پیش بینی می‌کنند که بدلیل رشد جمعیت، آلودگی آب ها و گرم شدن زمین حادث می‌شود.

آب آشامیدنی

آب‌های آشامیدنی را از چشمه ها ، قنات ها و یا چاه ها استخراج می‌کنند. بنابراین ، برای تولید بیشتر آب ، می‌توان چاه‌های بیشتری ساخت. باران و دریا هم از دیگر منابع آبی هستند که البته به عنوان آب آشامیدنی مناسب نیستند. این گونه آب‌ها را باید تصفیه نمود. روش های معروف تصفیه آب ، تقطیر و جوشاندن می‌باشند.

آب ، فرهنگ و مذهب

در بیشتر ادیان از جمله اسلام، مسیحیت و یهودیت، آب ماده پاک‌کننده محسوب می‌شود. برای مثال، در مسیحیت غسل تعمید را در کلیسا با آب انجام می‌دهند.

در بسیاری ادیان همچون اسلام نوعی مراسم عبادی وجود دارد که در آن ، مرده را با آب پاک شستشو می‌دهند (غسل). در دین اسلام هم تنها پس از وضو گرفتن (شستن بخش‌هایی از بدن با آب پاک) می توان فریضه نماز را بجا آورد.

در مذهب شینتو (مذهب ژاپنی) در تمام مراسم عبادی از آب برای پاکیزه ساختن بدن فرد یا مکان خاصی استفاده می‌شود.

شناخت محیط رشد:آب

اهمیت آب در تولید محصولات گیاهی غیر قابل انکار است. میزان آب موجود در هر منطقه معرف آن است که از نظر اقتصادی چه گیاهی را می توان کاشت و چه گیاهی را نمی توان. بسیاری از اعمال حیاتی گیاه توسط آب کنترل می شود. آب از مواد اصلی تشکیل دهنده یاخته زنده می باشد و میزان آن در بافت های مختلف متفاوت بوده از 2% در بعضی بذور خشک تا 40% در بافت های چوبی در حال خواب و 95% در میوه های آبدار (مانند هندوانه) دیده می شود. آب هم حلال است و هم وسیله ای برای انتقال مواد در داخل گیاه کمبود آب در گیاه باعث توقف رشد، و ادامه این کمبود منجر به اختلالات برگشت ناپذیر می گردد و گاهی هم موجب مرگ گیاه می شود. این عمل در نواحی گرم و خشک و گیاهانی که بر اساس ویژگی گونه ای دارای تبخیر شدید می باشند‏، به سرعت اتفاق می افتد میزان مصرف آب در گیاهان مختلف متفاوت است برای مثال برای تولید هر گرم ماده خشک در سوزنی برگها 50 گرم آب و در سبزهای برگی 2500 گرم آب مصرف می شود بطورکلی، برای بیشتر گیاهان‏، این مقدار بین 300 تا 1000 گرم می باشد. وقتی گیاه در حال رشد است پیوسته آب از زمین جذب کرده و از برگ ها آن را تبخیر می کند. میزان تبخیر آب از سطح برگ بستگی به دما‏ جریان هوا و عوامل دیگری مانند تعداد و چگونگی روزنه ها‏، رطوبت نسبی هوا و غیره دارد. خورشید ، انرژی لازم را برای تبخیر آب از سطح برگ تامین می کند. اگر بین جذب آب و تبخیر تعادل برقرار باشد تمام فرآیندهای گیاهی بطور طبیعی پیش می رود و گرنه یکی از دو حالت زیر پیش می آید :
الف : اگر مقدار جذب بیشتر از مقدار دفع باشد : این حالت ممکن است در اثر کم بودن شاخساره نسبت به ریشه، پیرایش (هرس) بی قاعده، حمله آفات و امراض و یا بالا بودن رطوبت نسبی هوا اتفاق بیفتد در این حالت فشار آب درون یاخته ها یا آوندها بالا می رود. علایم عمومی این حالت، درازی و باریکی و نرمی ساقه گیاه و خوابیدگی آن روی زمین و ترک خوردن میوه (به علت به هم خوردن رابطه سطح و حجم) است.
ب : مقدار دفع بیشتر از جذب باشد : این حالت ممکن است در اثر خشک بودن خاک، کمبود ریشه نسبت به شاخساره، یا در اثر جابجا کردن گیاه پیش بیاید. این حالت باعث تیرگی رنگ برگها و در صورت ادامه باعث پژمردگی آنها و خشک شدن گیاه می شود. کم آبی مزمن در بعضی از انواع هندوانه و گوجه فرنگی باعث پوسیدگی گلگاه می شود.

در بيشتر مواقع آب تصفيه شده با مواد معدني و نمكها همراه است و به طور كامل خالص نيست. املاح موجود در آب تصفيه شده به عنوان سختي آب مطرح مي شوند. اين مواد معدني و نمكها اثرات قابل ملاحظه اي بر غلظت سيالات برشكاري و سيالات سنگ زني دارند.
    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 مي شود، 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 «Desulfovibrio Desulfurican» 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، 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.
    مواد معدني موجود در آبها علاوه بر ايجاد خوردگي، موجب رشد باكتريها مي شوند كه اين امر مسايل و عواقب نابهنجار اقتصادي به دنبال دارد.
    يكي از روش هاي دفع مواد معدني از آب، استفاده از يك سيستم سختي گير است. زماني كه سيستم سختي گير، يونهاي منيزيم و كلسيم (به عنوان سختي آب) را از آب برمي دارد يونهاي سديم جايگزين مي شوند. در اين روش به علت ايجاد كف صابوني، رسوبي مانند گذشته ايجاد نمي شود ولي خوردگي ماشين و قطعه كار، مشكل مضاعفي است و به دليل افزايش پتانسيل خورندگي در سيستم، اين روش پيشنهاد نمي شود.
    روش ديگر براي اصلاح سختي آب، ديونيزه كردن آب است. در اين روش تمام مواد معدني نامحلول به روش تبادل يوني برداشته مي شود. بنابراين كيفيت آب خروجي مي تواند با كيفيت آب تقطير شده از اين نظر برابري كند. با به كارگيري اين روش آب از تمام مواد جامد نامحلول عاري شده و با تبخير آب، اثرات خوردگي مواد معدني در سيستم ديده نمي شود.
    يك روش مناسب ديگر براي تهيه آب خالص استفاده از بويلر و كندانس بخار آب است كه در برخي فرايندها، مورد استفاده قرار مي گيرد. در اين حالت نيز حضور رسوب و پيامد خوردگي آنها ناچيز مي شود. آب مورد استفاده به عنوان خوراك اوليه در بويلرها، نيازي به سختي گيري و يا افزودن مواد شيميايي از قبيل ضد خوردگي ندارد.
    در ميان انواع روش هاي دفع مواد معدني از آب، بهترين روش استفاده از ديونايزر است. بسياري از شركتها، اين سيستم را نصب و راه اندازي مي كنند تا بتوانند با ظرفيت كافي، منبع مناسبي از آب مورد نياز را براي توليد امولسيون حل شونده در اختيار داشته باشند.
    متاسفانه، بسياري از افراد، حاضر نيستند هزينه لازم براي نصب سيستم ديونايزر را بپردازند. اينگونه افراد محاسبه دقيقي از مسايل اقتصادي و زمان عملياتي در حالت استفاده از آب مطلوب و مشكلات ايجاد شده (در مورد هزينه تخريب و زنگ زدگي ماشين آلات و قطعات كار در آينده) را ندارند.
    

با استفاده از آب ديونيزه شده براي توليد امولسيون مناسب، مصرف سيال خنك كننده غليظ تا حدود1 درصد به ازاي هر واحد grain سختي آب اوليه استفاده شده، كاهش مي يابد. با اين روش و استفاده از آب ديونيزه شده براي يك پروژه با مصرف آبي با سختي 10 grain و خريد سيال خنك كننده به بهاي100 هزار دلار به طور اتوماتيك10 هزار دلار به طور سالانه
    صرفه جويي مي شود.
    امروزه انواع مختلفي از واحدهاي «ديونايزر» وجود دارد. اين واحد ساده نوعي سيستم تبادلي است كه با ايجاد تانكهاي رزين در سيستم تجهيز مي شوند و هر بار يك ست ديونيزه كننده مصرف مي شود. در اين روش اپراتور از هيچ اسيد يا آلكالي نگهداري نمي كند و تمام كاري كه اپراتور بايد انجام دهد تعويض تانك در زماني كه محتويات آن كيفيت نامطلوبي از خود نشان دهد است. در انواع مختلف ديونايزرهاي اتوماتيك، عمليات به صورت اتوماتيك و به طور مستقيم از تانك هاي رزين حاوي مواد شيميايي مورد نياز، انجام مي گيرد.
    اين سيستم ها از نظر اقتصادي براي استفاده در عملياتي با حجم متوسط مقرون به صرفه است. همچنين انواع ديگري از خالص سازي آب در دسترس است كه بر اساس روش هاي متفاوتي از تبادل يوني استوار است. همچنين فيلترهاي غشايي در جايي كه آب مورد نياز فرايند از ميان غشاهاي خاصي توسط فشار پمپ مكانيكي (بنام اسمز معكوس) فرستاده مي شود مورد استفاده قرار مي گيرد.
    در اين واحدها حدود70 تا90 درصد از مواد جامد نامحلول و مواد معدني برداشته مي شود اما حدود50 درصد از آب تامين شده يونيت به مخزن فاضلاب مي رود. راههاي خالص سازي ممكن است در برخي مواقع براي گسترش كيفيت آب جهت كارآيي بهتر سيال خنك كننده مناسب باشد.
    اگرچه براي تهيه امولسيون خنك كننده، آب بدون مواد معدني (ديونيزه شده) لازم است ولي پس از گذشت مدت زماني غلظت جامدات نامحلول در امولسيون افزايش مي يابد.
    ميزان سختي آب استفاده شده اي با سختي حدود 3 grain در زمان تهيه امولسيون، بعد از گذشت يكماه به حدود 12-14 grain و در پايان ماه دوم به حدود 24-27 grain مي رسد و اگر در زمان تهيه امولسيون، سختي آن 12 grain باشد در پايان ماه اول حدود 48-52 grain و در پايان ماه دوم 96-104 grain مي شود. در هر حال در استفاده از آب نامطلوب، كارايي سيال خنك كننده مناسب نبوده و تجزيه مي شود. مشكلات ايجاد شده در عمليات و افزايش هزينه آن در مقايسه با شرايطي كه از آب خالص استفاده مي شود بسيار بيشتر است. اين در مورد تمام انواع و نمونه هاي سيال خنك كننده صدق مي كند.
     □