صفحه 7 از 11: « پیشین 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 پسین »

پرو‍ژه

anna_nemati

کاربر

ارسالها: 4603

#61 Posted: 12 Dec 2011 18:03

آبکاری با فلزات

آبکاری با نیکل
نیکل یکی از مهمترین فلزاتی است که در آبکاری به کار گرفته می‌شود. تاریخچه آبکاری نیکل به بیش از صدها سال پیش باز می‌گردد این کار در سال 1843 هنگامی که R.Rotlger توانست رسوبات نیکل را از حمامی شامل سولفات نیکل و آمونیوم بدست آورد آغاز گردید بعد از آن Adams اولین کسی بود که توانست آبکاری نیکل را در موارد تجاری انجام دهد. نیکل رنگی سفید شبیه نقره دارد که کمی متمایل به زرد است و به راحتی صیقل‌پذیر و دارای خاصیت انبساط و انقباض٬ جوش‌پذیر بوده و مغناطیسی می‌بلاشد.

آبکاری با فلزات

آبکاری با نیکل اساسا به منظور ایجاد یک لایه براق برای یک لایه بعدی مانند کروم و به منظور فراهم آوردن جلای سطحی خوب و مقاومت در برابر خوردگی برای قطعات فولادی٬ برنجی و حتی بر روی پلاستیکهایی که با روش‌های شیمیایی متالیزه شده‌‌‌اند به کار می‌رود. مواد شیمیایی که در الکترولیتهای نیکل به کار می‌روند عبارتنداز:

نمک فلزی (مهمترین آنها سولفات نیکل است و همچنین از کلرید نیکل و سولفومات نیکل نیز استفاده می‌شود.)
نمک رسانا (برای بالا بودن قابلیت رسانایی ترجیحا از کلریدها مخصوصا کلرید نیکل استفاده می‌شود.)
مواد تامپونه کننده (برای ثابت نگه داشتن PH اصولا اسید بوریک به کار برده می‌شود.)
مواد ضد حفره‌ای شدن (برای جلوگیری از حفره ای شدن به الکترولیتهای نیکل موادی اضافه می کنند که مواد ترکننده نامیده می شوند. سابقا از مواد اکسید کننده به عنوان مواد ضد حفره استفاده می‌شد.)

آبکاری با کروم
روکش‌های لایه کروم رنگی شبیه نقره٬ سفید مایل به آبی دارند. قدرت انعکاس سطح کروم‌کاری شده و کاملا″ صیقلی شده در حد 65% است (برای نقره 88%و نیکل 55%) در حالی که خاصیت انعکاس نقره و نیکل با گذشت زمان ضایع می‌شود٬ در مورد کروم تغییری حاصل نمی‌شود. لایه‌های کروم قابل جوشکاری نبوده و رنگ‌کاری و نقاشی را نمی‌پذیرند. کروم در مقابل گازها٬ موادقلیایی و نمکها مقاوم است اما اسید سولفوریک واسید کلریدریک وسایر اسیدهای هالوژن‌دار در تمام غلظتها ودر تمام درجه حرارتها بر روی کروم تاثیر می گذارند. به دنبال رویین شدن شیمیایی٬ روکش‌های کروم مقاومت خوبی در اتمسفر از خود نشان می‌دهند و کدر نمی‌شوند. از این رو به تمیز کردن و یا نو نمودن توسط محلولها یا محصولات حل کننده اکسیدها را ندارند. روکش‌های کروم تا 500 درجه سانتیگراد هیچ تغییری از نظر کدر شدن متحمل نمی‌‌شوند. رویین شدن حالتی است که در طی آن در سطح کروم٬ اکسید کروم (3+) تشکیل می شود. این عمل موجب جابه‌جایی پتانسیل کروم از 0.717 به 1.36 ولت می شود و کروم مثل یک فلز نجیب عمل می نماید. لایه های پوششی کروم براق با ضخامت پایین (در حدود 1 میکرومتر)که غالبا در کروم‌کاری تزیینی با آن روبه رو هستیم فولاد را در مقابل خوردگی حفاظت نمی‌کنند کروم کاری ضخیم که در مقابل خوردگی ضمانت کافی داشته باشد فقط از طریق کروم‌کاری سخت امکانپذیر است. با توجه به اینکه پوشش‌های کروم الکترولیتی سطح مورد آبکاری را به طور کامل نمی‌پوشانند از این رو کروم‌کاری تزیینی هرگز به تنهایی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد بلکه همواره آن را به عنوان پوشش نهایی بر روی واکنش‌هایی که حفاظت سطح را در مقابل خوردگی ضمانت می‌نمایند به کار می‌روند. معمولا به عنوان پایه محافظ از نیکل استفاده می‌شود.
آبکاری با مس
مس فلزی است با قابلیت کشش بدون پاره شدن٬ نرم و هادی بسیار خوب جریان برق و گرما. مس از هیدروژن نجیب‌تر است و در نتیجه نه تنها در مقابل آب و محلولهای نمک‌دار بلکه در مقابل اسیدهایی که اکسیدکننده نیستند نیز مقاومت دارد. اکسیدکننده‌ها و اکسیژن هوا به راحتی مس را به اکسید مس (I) و یا اکسید مس (II) تبدیل می‌کنند اکسیدهایی که برخلاف خود فلز در اکثر اسیدها حل می‌شوند. به دلیل وجود گازهای مخرب در محیط که دارای گوگرد هستند٬ روی اشیایی که از جنس مس هستند لایه هایی از سولفور مس به رنگ‌های تاریک و یا سبز تشکیل می‌شود.
الکترولیت‌های آبکاری مس

الکتر‌ولیت‌هایی برپایه اسید سولفوریک یا اسید فلوریدریک
الکتر‌ولیت‌هایی که فسفات در بر دارند
الکتر‌ولیت‌ها ی سیانیدی

الکترولیت‌های اسیدی بر پایه سولفات مس به غیر از مس‌اندود نمودن مستقیم سرب٬ مس و نیکل برای دیگر فلزات مناسب نیستند. اینها روی آهن٬ آلومینیم و روی به طور مستقیم تولید روکش نمی‌کنند اگر در یک الکترولیت اسید اشیایی از جنس آهن٬ آلومینیم و روی فرو ببریم یک لایه اسفنجی در نتیجه مبادله یونی ایجاد می‌شود. این یک لایه پایداری بدون چسبندگی برای لایه‌های دیگر خواهد بود. بنابراین قبل از مس‌اندود نمودن این فلزات در محیط اسیدی باید حتما یک عملیات مس‌اندود نمودن در محیط اسیدی انجام گرفته باشد. الکترولیت‌های سیانیدی٬ علی‌رغم سمی بودنشان به علت دارا بودن خواص خوب اهمیت زیادی پیدا کرده‌اند. پوششهای حاصل از حمام‌های سیانیدی دارای توان پوششی خوبی می‌باشند٬ آنها دارای دانه‌بندی حاصل از چسبندگی فوق‌العاده‌ای‌اند. در نتیجه پدیده‌های شدید پلاریزاسیون٬ قدرت نفوذ الکترولیت‌های سیانیدی بهتر از حمام های مس‌کاری اسید است. الکترولیت‌های پیروفسفات مس برای ایجاد روکش‌های زینتی روی زاماک٬ فولاد٬ آلیاژهای آلومینیم و برای پوشش سطحی فولاد بعد از عملیات سمانتاسیون به کار برده می‌شود. موارد کابردی دیگر می‌توان مس‌کاری سیم‌ها و شکل‌یابی با برق را نام برد.
آلیاژهای مس

برنج: آْلیاژی از مس و روی که CuZn30 نامیده می‌شود.
برنز: آلیاژی از مس و قلع می‌باشد.

آبکاری با روی
روی فلزی است به رنگ سفید متمایل به آبی٬ بالاتراز 100 درجه سانتیگراد شکننده٬ مابین100 الی 200 درجه سانتیگراد نرم٬ قابل انحنا و انبساط است و می‌توان به صورت ورقه‌های نازک درآورد٬ بالای 200 درجه سانتیگراد دوباره شکننده می‌شود. خاصیت تکنیکی خیلی مهم روی حفاظت خیلی خوب پوشش‌های آن در مقابل خوردگی است. این خاصیت ترجیحا بواسطه تشکیل لایه یکنواخت و چسبنده اتمسفر ایجاد می‌شود و عموما شامل اکسید و هیدروکسید کربنات روی و گاهی نیز سولفات و کلرید روی می‌باشد.
الکترولیت‌های آبکاری روی

الکترولیت‌های اسیدی : اسید سولفوریک - اسید کلیدریک و اسید فلوبوریک.
الکترولیت‌های بازی : سیانیدی - زنکاتی و پیروفسفات.

قدیمی‌ترین نوع روی‌کاری گالوانیزاسیون است . در این روش روی کاری٬ قطعات آهنی بعد از عملیات پرداخت در داخل روی مذاب در درجه حرارتی مابین 420 الی 450 درجه سانتیگراد فرو برده می‌شود. برای اهداف تزئینی از روی‌کاری براق استفاده می‌شود. اساسا″ ترکیب حمام‌های براق شبیه حمام‌های مات است٬ فقط حمام های براق دارای درجه خلوص بالاتر و بعلاوه مواد براق‌کننده آلی و غیرآلی می‌باشند.
معمولا لایه‌های پوششی روی عملیات پسین شیمیایی توسط کروماته کردن و یا فسفاته کردن را پذیرا هستند. در نتیجه کروماته کردن لایه های روی خوردگی روی به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد.

آبکاری با کادمیوم
رنگ آن سفید بوده و به نقره شباهت دارد. بسیاری از خواص کادمیوم به روی شبیه اند. لایه کادمیوم به سهولت قابل لحیم‌کاری است. حفاظت ضدخوردگی کادمیوم شدیدا″ تحت تاثیر محیط خورنده می‌باشد. با توجه به اینکه فلز کادمیوم مسموم کننده است٬ بدین جهت از این لایه ها نباید برای قطعاتی که همیشه دم دست هستند و همچنین در صنایع غذایی استفاده نمود.
الکترولیت‌های آبکاری کادمیوم
حمام های کادمیوم کاری بسیار متداول از انحلال اکسید کادمیوم و یا سیانید کادمیوم در سیانید سدیم تولید می‌شوند.
به وجود آمدن شکنندگی توسط هیدروژن در کادمیوم کاری سیانیدی سبب شده است که الکترولیت‌های اسیدی برای کاربردهای ویژه‌ای تهیه شوند. تنها فرایندی که امروزه سودمند است٬ بر پایه حمام‌های فلوئوبرات مبتنی است.
عملیات پسین پوشش‌های کادمیوم نیز به منظور بهتر نمودن منظر قطعه انجام می‌یابد. غوطه‌ور نمودن کوتاه مدت در اسید نیتریک 0.5-0.3 درصد سبب براق شدن لایه‌ها از نوع نقره خواهد شد. در صورتی که بخواهیم لایه کادمیوم در مقابل خوردگی مقاوم‌تر شود٬ به طریق پسین با استفاده از محلول‌های اسید حاوی یونهای کروم (VI) ممکن خواهد بود. بر طبق غلظت و ترکیب محلول‌های کروم‌دار٬ لایه‌های کرومات به رنگهای آبی آسمانی٬ زرد براق یا سبز زیتونی ایجاد می‌شود که به طور قابل ملاحظه‌ای در مقابل خوردگی لایه را بهتر می‌نمایند.

آبکاری با قلع
قلع فلزی است براق٬ دارای رنگ سفید نقره‌ای٬ در درجه حرارت معمولی در مقابل آب و هوا مقاوم است و اسیدها و بازهای ضعیف به سختی روی آن اثر می‌گذارند. برعکس اسید و بازهای قوی به آسانی روی آن اثر می‌گذارند. به راحتی لحیم‌پذیر است. قلع در مقابل مواد غذایی و اتمسفر معمولی تحت تاثیر قرار نمی‌گیرد. با توجه به اینکه سمی نیست٬ کاربرد زیادی در پوشش‌کاری قطعات صنعتی مواد غذایی و صنعت کنسروسازی دارد. با توجه به لحیم‌کاری بسیار عالی در صنعت برق نیز به کار برده می‌شود.
الکترولیت‌های آبکاری قلع

الکترولیت‌های اسیدی : اسید فنل سولفونیک - اسید هیدروفلوریک و اسید فلوئوروبونیک.
الکترولیت‌های قلیایی : براساس استانات سدیم یا پتاسیم و هیدروکسیدهای مربرطه می‌باشد.

پوشش‌های قلع ایجاد شده روی قطعات به طریق الکترولیتی ظاهری کدر دارند با فرو بردن قطعات در حمام روغن داغ (Surfuion) براق می‌شوند. حمام‌های روغن داغ٬ خلل و فرج موجود در پوشش را از بین برده٬ مقاومت در مقابل خوردگی قشر را افزایش می‌دهند. همچنین با استفاده از یک محلول خیلی داغ کرومات قلیایی حاوی یک تر کننده٬ می‌توان مقاومت در مقابل خوردگی قشر قلع‌اندود شده را بهتر نمود.
آبکاری با نقره
نقره فلزی قیمتی (نجیب)٬ به رنگ سفید براق است. اسید کلریدریک٬ اسید سولفوریک و اسید استیک به طور جزیی بر آن اثر می‌کند٬ برعکس اسید نیتریک٬ آن را به صورت نیترات نقره حل می‌کند. نقره توسط سولفور هیدروژن و ترکیبات دیگر گوگرد تولید سولفور نقره به رنگ سیاه می‌نماید. اکسیژن هوا به نقره آسیبی نمی‌رساند.همچنین در مقابل اغلب محلول‌های نمکی و غذایی نیز مقاومت دارد.
الکترولیت‌های آبکاری نقره
حمام‌های نقره کاری شامل سیانید ساده نقره٬ کربنات پتاسیم٬ سیانید پتاسیم یا سیانید سدیم می باشد. هنگامی که از سیانید پتاسیم استفاده می‌شود پوشش به سختی می سوزد. ضمنا لایه‌ها براق و حمام‌ها دارای خاصیت هدایت جریان بیش‌تری هستند. سیانید قلیایی موجود در الکترولیت تحت تاثیر CO2 موجود در اتمسفر به طور جزیی تجزیه شده و تولید کربنات می‌کند. کربنات تولید شده خاصیت هدایت الکتریسیته و قدرت نفوذ الکترولیت را زیاد می‌کند.
پوشش‌های نقره که در حمام‌های سیانیدی ساده ایجاد می‌شود کدر هستندو باید در هنگام پوشش‌کاری برش‌کاری نمود. عملیات اجتناب‌ناپذیر جلاکاری علاوه بر اینکه قیمت را بالا می‌برد٬ سبب از بین رفتن فلز نقره نیز می‌شوند. در حال حاضر حمام‌های نقره حاوی مواد افزودنی مختلف سبب ایجاد لایه‌های براق به کار برده می‌شوند. این حمام‌ها معایب الکترولیت‌های ساده را ندارند.
آبکاری با طلا
طلا فلزی‌ است قیمتی (نجیب)٬ به رنگ زرد٬ در طبیعت به صورت خالص پیدا می‌شود. طلا در مقابل اتمسفر٬ آب٬ محلول‌های نمکی و اسیدها آسیب ناپذیر است. تنها تیزاب (یک حجم نیتریک و سه حجم اسید کلریدریک) یا اسید کلریدریک با داشتن اکسیدکننده‌ها طلا را حل می‌کند. برای بهتر نمودن خواص پوشش طلای ترسیب شده به طریق الکتروشیمیایی٬ به الکترولیت‌های طلا مواد شیمیایی کاملا مشخص افزوده می‌شود. پوشش‌های آلیاژی نقش مهمی در روکش طلای الکترولیتی دارند. همچنین می‌توان به طور مناسبی خواص ویژه روکش‌ها٬ مانند سختی٬ براق نمودن و رنگ را تحت تاثیر قرار داد.
طلاکاری با ضخامت کم (آبنوس‌کاری الکتریکی طلا) درزرگری به کار می‌رود. ایجاد لایه‌هایی با ضخامت نسبتا نازک به ضخامت در حدود 0.01 الی 0.1 میکرومتر فلز پایه را در مقابل کدر شدن مقاوم می‌کند. به علاوه رفته رفته لایه‌های ضخیم به ویژه در قطعات صنعتی به کار می‌برند٬ به عنوان مثال در صنعت الکترونیک برای ارتباطات در مدارهای چاپی٬ در صنایع فضایی٬ در ساختن وسایل سفره (کارد٬ قاشق و چنگال) و در صنعت شیمیایی به عنوان ضدخوردگی.

آبکاری با فلزات گروه پلاتین
به طو کلی پلاتین٬ پالادیوم٬ رودیوم٬ روتنیوم٬ اسمیوم و اریدیوم را فلزات گروه پلاتین می‌نامند. فلزات گروه پلاتین در صنعت مدرن رفته رفته اهمیت پیدا می‌کنند و از آنجایی که گرانبها هستند سعی می شود به جای استفاده از فلزات گروه پلاتین در صنعت پوشش کاری٬ از فلزات دیگر استفاده شود. از فلزات گروه پلاتین در صنعت تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته و مدرن٬ در صنعت الکتروتکنیک٬ در زرگری و در صنعت شیمیایی به عنوان کاتالیزور استفاده می‌کنند.
آبکاری اجسام غیر هادی
پوشش‌کاری مواد غیر هادی (مثلا : شیشه٬ موادمعدنی٬ نیمه‌هادیها٬ سرامیک٬ چرم٬ برگ درختان٬ چوب٬ پارچه و مواد پلاستیکی) به روش گالوانیک (الکترولیتی با استفاده از منبع جریان خارجی)٬ در صورتی که سطح آنها قبلا توسط یک روکش هادی جریان پوشیده شده باشد٬ ممکن خواهد شد. مشکلات فلز اندود نمودن غیر هادی‌ها٬ در ترسیب الکترولیتی نیست٬ بلکه در چسبندگی روکش فلزی است. غیرهادی ها بعد از یک آماده‌سازی کامل٬ آماده فلزاندود کردن هستند که بر روی آنها بتوان یک پوشش فلز با چسبندگی خوب افزود. در نتیجه فلزاندود نمودن مواد پلاستیکی٬ خواص جالب پلاستیک (برای مثال٬ وزن سبک٬ تغییر شکل آسان با کیفیت سطح استثنایی٬ ارزان قیمت بودن نسبت به فلز) با خواص روکش‌های فلزی حاصله از آبکاری با برق به دست می‌آید.

ویرایش و تلخیص:آکاایران

anna_nemati

کاربر

ارسالها: 4603

#62 Posted: 12 Dec 2011 18:03

آبکاری

پوشاندن یک جسم با یک لایه نازک از یک فلز با کمک یک سلول الکترولیتی آبکاری نامیده می‌شود. جسمی که روکش فلزی روی آن ایجاد می‌شود باید رسانای جریان برق باشد. الکترولیت مورد استفاده برای آبکاری باید دارای یونهای آن فلزی باشد که قرار است لایه نازکی از آن روی جسم قرار بگیرند.

آبکاری

نگاه کلی
فرایند آبکاری معمولا″ با فلزات گرانبها چون طلا و نقره ‌و کروم جهت افزایش ارزش فلزات پایه مانند آهن ‌و مس ‌و غیره و همچنین ایجاد روکشی بسیار مناسب (در حدود میکرومتر) برای استفاده از خواص فلزات روکش کاربرد دارد. این خواص می‌تواند رسانایی الکتریکی و جلوگیری از خوردگی باشد. فعل و انفعال بین فلزها با واسطه‌های محیطی موجب تجزیه و پوسیدگی آنها می‌شود چون فلزها میل بازگشت به ترکیبات ثابت را دارند. پوسیدگی فلز ممکن است به صورت شیمیایی(توسط گازهای خشک و محلولهای روغنی گازوئیل و نفت و مانند اینها) و یا الکتروشیمیایی (توسط اسیدها و بازها و نمک‌ها) انجام پذیرد. طبیعت و میزان خوردگی به ویژگی‌های آن فلز٬ محیط و حرارت وابسته است. روشهای زیادی برای جلوگیری از خوردگی وجود دارد که یکی از آنها ایجاد روکشی مناسب برای فلزها می‌باشد و معمول‌ترین روشهای روکش فلزها عبارتنداز: رنگین کردن فلزات ٬ لعابکاری ٬ آبکاری با روکش پلاستیک٬ حفاظت کاتدیک‌ و آبکاری با فلزات دیگر.
اصول آبکاری
به طور کلی ترسیب فلز با استفاده از یک الکترولیت را می‌توان به صورت واکنش زیر نشان داد:
فلز <-------- (الکترون) z + کاتیون فلزی

ترسیب فلز با روشهای زیر انجام می‌شود:
آبکاری الکتریکی
در این روش ترسیب گالوانیک یک فلز بر پایه واکنشهای الکتروشیمیایی صورت می‌گیرد. هنگام الکترولیز در سطح محدود الکترود/الکترولیت در نتیجه واکنشهای الکتروشیمیایی الکترون‌ها یا دریافت می‌شوند (احیا) و یا واگذار می‌شوند (اکسیداسیون). برای اینکه واکنشها در جهت واحد مورد‌ نظر ادمه یابند لازم است به طور مداوم از منبع جریان خارجی استفاده شود. واکنشهای مشخص در آند و کاتد همچنین در الکترولیت همیشه به صورت همزمان صورت می‌گیرند. محلول الکترولیت باید شامل یونهای فلز رسوب‌کننده باشد و چون یونهای فلزها دارای بار مثبت می باشند به علت جذب بارهای مخالف تمایل به حرکت در جهت الکترود یا قطبی که دارای الکترون اضافی می‌باشد (قطب منفی یا کاتد) را دارند. قطب مخالف که کمبود الکترون دارد قطب مثبت یا آند نامیده می‌شود. به طور کلی سیکل معمول پوشش‌دهی را می‌توان به صورت زیر در نظر گرفت:
- یک اتم در آند یک یا چند الکترون از دست می‌دهد و در محلول پوشش‌دهی به صورت یون مثبت در می‌آید.
- یون مثبت به طرف کاتد یعنی محل تجمع الکترون‌ها جذب شده و در جهت آن حرکت می‌کند.
- این یون الکترون‌های از دست داده را در کاتد به دست آورده و پس از تبدیل به اتم به صورت جزیی از فلز رسوب می‌کند.
قوانین فارادی
قوانین فارادی که اساس آبکاری الکتریکی فلزها را تشکیل می‌دهند نسبت بین انرژی الکتریکی و مقدار عناصر جا به جا شده در الکترودها را نشان می‌دهند.

قانون اول: مقدار موادی که بر روی یک الکترود ترسیب می‌شود مستقیما″ با مقدار الکتریسیته‌ای که از الکترولیت عبور می‌کند متناسب است.
قانون دوم :مقدار مواد ترسیب شده با استفاده از الکترولیت‌های مختلف توسط مقدار الکتریسیته یکسان به صورت جرم‌هایی با اکی‌والان مساوی از آنهاست.

بر اساس این قوانین مشخص شده است که 96500 کولن الکتریسیته (یک کولن برابر است با جریان یک آمپر در یک ثانیه) لازم است تا یک اکی‌والان گرم از یک عنصر را رسوب دهد یا حل کند.
آبکاری بدون استفاده از منبع جریان خارجی
هنگام ترسیب فلز بدون استفاده از منبع جریان خارجی الکترون‌های لازم برای احیای یون‌های فلزی توسط واکنش‌‌های الکتروشیمیایی تامین می‌شوند. بر این اساس سه امکان وجود دارد:

ترسیب فلز به روش تبادل بار (تغییر مکان‌) یا فرایند غوطه‌وری: اساس کلی این روش بر اصول جدول پتانسیل فلزها پایه‌ریزی شده است. فلزی که باید پوشیده شود باید پتانسیل آن بسیار ضعیف‌تر (فلز فعال) از پتانسیل فلز پوشنده (فلز نجیب) باشد. و فلزی که باید ترسیب شود باید در محلول به حالت یونی وجود داشته باشد. برای مثال به هنگام غوطه‌ور نمودن یک میله آهنی در یک محلول سولفات مس فلز آهن فعال است و الکترون واگذار می‌کند و به شکل یون آهن وارد محلول می‌شود. دو الکترون روی میله آهن باقی می‌ماند. یون مس دو الکترون را دریافت کرده احیا می‌شود و بین ترتیب مس روی میله آهن می‌چسبد. و هنگامی که فلز پایه که باید پوشیده شود (مثلا آهن) کاملا″ توسط فلز پوشنده (مثلا مس) پوشیده شود آهن دیگر نمی‌تواند وارد محلول شود و الکترون تشکیل نمی‌شود و در نتیجه عمل ترسیب خاتمه می‌یابد. موارد استعمال این روش در صنعت آبکاری عبارت است از: مس‌اندود نمودن فولاد٬ نقره‌کاری مس و برنج٬ جیوه‌کاری٬ حمام زنکات٬ روشهای مختلف کنترل و یا آزمایش٬ جمع‌آوری فلز از حمام‌های فلزات قیمتی غیر قابل استفاده (طلا) با استفاده از پودر روی.
ترسیب فلز به روش اتصال: این روش عبارت است از ارتباط دادن فلز پایه با یک فلز اتصال. جسم اتصال نقش واگذارکننده الکترون را ایفا می‌کند. برای مثال هنگامی که یک میله آهنی (فلز پایه) همراه یک میله آلومینیومی٬ به عنوان جسم اتصال در داخل یک محلول سولفات مس فرو برده می‌شود٬ دو فلز آهن و آلومینیوم به جهت فعالتر بودن از مس٬ به صورت یون فلزی وارد محلول می‌شوند و روی آنها الکترون باقی می‌ماند و چون فشار انحلال آلومینیوم از آهن بیشتر است از این رو اختلاف پتانسیلی بین دو فلز ایجاد شده و الکترون‌ها در روی یک سیم رابط٬ از سوی آلومینیوم به طرف آهن جاری می‌شوند. بنابراین مشاهده می‌شود که مقدار زیادی از یونهای مس محلول روی آهن ترسیب می‌شوند. ضخامت قشر ایجاد شده نسبت به روش ساده تبادل بار بسیار ضخیم‌تر است. از روش اتصال برای پوشش‌کاری فلزات پیچیده استفاده می‌شود.
روش احیا: ترسیب فلز با استفاده از محلولهای حاوی مواد احیا کننده٬ روش احیا نامیده می‌شود. یعنی دراین روش الکترونهای لازم برای احیای یونهای فلزات توسط یک احیا کننده فراهم می‌شود. پتانسیل احیا کننده‌ها باید از فلز پوشنده فعالتر باشند٬ اما بابد خاطر نشان ساخت که اختلاف پتانسیل به دلایل منحصرا″ کاربردی روکش‌ها٬ نباید بسیار زیاد باشد. برای مثال هیپوفسفیت سدیم یک احیا کننده برای ترسیب نیکل است ولی برای ترسیب مس که نجیب‌تر است٬ مناسب نیست. مزیت استفاده از این روش در این است که می‌توان لایه‌هایی با ضخامت دلخواه ایجاد نمود. زیرا اگر مقدار ماده احیا کننده در الکترولیت ثابت نگه داشته شود می‌توان واکنش ترسیب را کنترل نمود. به ویژه غیر هادی‌ها را نیز بعد از فعال نمودن آنها٬ می‌توان پوشش‌کاری کرد.

آماده سازی قطعات برای آبکاری
برای بدست آوردن یک سطح فلزی مناسب نخستین عملی است که با دقت باید صورت گیرد٬ زیرا چسبندگی خوب زمانی به وجود می‌آید که فلز پایه٬ سطحی کاملا تمیز و مناسب داشته باشد. بدین علت تمام لایه‌ها و یا قشرهای مزاحم دیگر از جمله کثافات٬ لکه‌های روغنی٬ لایه‌های اکسید٬ رسوبات کالامین که روی آهن در درجه‌های بالا ایجاد می‌شوند را از بین برد. عملیات آماده سازی عبارتند از:

سمباده‌کاری و صیقل‌کاری: طی آن سطوح ناصاف را به سطوح صاف و یکنواخت تبدیل می‌کنند.
چربی‌زدایی: طی آن چربی‌های روی سطح فلزات را می‌توان توسط عمل انحلال٬ پراکندگی٬ امولسیون٬ صابونی کردن و یا به روش تبادل بار از بین برد.
پرداخت: انحلال شیمیایی قشرهای حاصل از خوردگی روی سطح فلزات را پرداخت کردن می‌نامند که اساسا″ به کمک اسیدهای رقیق و در بعضی موارد توسط بازها انجام می‌گیرد.
آبکشی٬ خنثی‌سازی٬ آبکشی اسیدی٬ خشک کردن: خنثی‌سازی برای از بین بردن مقدار کم اسید یا مواد قلیایی که در خلل و فرج قطعه باقی می‌مانندو همچنین آبکشی اسیدی برای جلوگیری از امکان تشکیل قشر اکسید نازک غیر قابل رؤیت که موجب عدم چسبندگی لایه الکترولیتی می‌شود.

موقعیت های استفاده از نانوتکنولوژی صنایع آبکاری
در سالهای اخیر نانوتکنولوژی که همان علم و تکنولوژی کنترل و بکارگیری ماده در مقیاس نانومتر است٬ تحقیقات فزاینده و موقعیت‌های تجاری زیادی را در زمینه‌های مختلف ایجاد نموده است. یک جنبه خاص از نانوتکنولوژی به مواد دارای ساختار نانویی یعنی موادی با بلورهای بسیار ریز که اندازه آنها معمولا کمتر از 100 میکرومتر است می‌پردازد٬ که این مواد برای اولین بار حدود دو دهه قبل به عنوان فصل مشترکی معرفی شدند. این مواد نانوساختاری با سنتز الکتروشیمیایی تولید شده‌اند که دارای خواصی از قبیل٬ استحکام٬ نرمی‌ و سختی٬ مقاومت به سایش٬ ضریب اصطکاک٬ مقاومت الکتریکی٬ قابلیت انحلال هیدروژن و نفوذپذیری٬ مقاومت به خوردگی موضعی و ترک ناشی از خوردگی تنشی و پایداری دمایی را دارا هستند. دریچه‌های آبکاری الکتریکی برای سنتز این ساختارها با استفاده از تجهیزات و مواد شیمیایی مرسوم برای طیف گستره‌ای از فلزات خالص و آلیاژها گشوده شده است. یک روش مقرون به صرفه برای تولید محصولاتی با اشکال بسیار متفاوت از پوششهای نازک و ضخیم٬ فویلها و صفحه‌ها با اشکال غیر ثابت تا اشکال پیچیده شکل‌یافته با روشهای الکتریکی است. از این رو فرصتهای قابل توجهی برای صنعت آبکاری وجود دارد تا نقش تعیین‌کننده‌ای را در گسترش کاربردهای جدید نانوتکنولوژی ایفا نماید که این امر به آسانی با تکیه بر اصول قابل پیش‌بینی متالوژیکی که در سالیان گذشته مشخص شده قابل تحقق است.

ویرایش و تلخیص:آکاایران

anna_nemati

کاربر

ارسالها: 4603

#63 Posted: 12 Dec 2011 18:04

شیمی سموم

نگاه کلی
سم (poison) ماده‌ای است که براثر مواد شیمیایی٬ حتی در دُزکم٬ بر بدن انسان و حیوانات آسیب رسانیده٬ سلامتی را از بین برده و حتی موجبات مرگ را فراهم می‌نماید. اثر سم می‌تواند موضعی باشد و یا پس از عبور از پوست و وارد شدن آن در خون انجام پذیرد. برحسب مقدار یا دُز وارد شده به بدن٬ سم می‌تواند مهلک باشد(دُز مهلک) و یا صدمات جدی به بدن برساند (دُز درمانی) و یا اصولا″ بدون اثر باقی بماند (دُز بی اثر).دُزهای نامبرده٬ حتی در مورد سم‌هایی با مواد شیمیایی یکسان٬ اعتبار مطلق نداشته٬ بلکه علاوه بر نحوه مصرف به نوع٬ سن٬ جنس و حساسیت موجود زنده بستگی دارند. برخی مواد اساسا″ جزو سم‌ها محسوب نمی شوند ولی پس از ورود به بدن موجود زنده طی واکنش‌های پیچیده به ماده سمی تبدیل می‌شوند٬ مانند هگزامتیلن تترامین غیر سمی٬ که در بدن انسان به فورمالدهید سمی تبدیل می‌گردد.

شیمی سموم

تقسیم‌بندی بر اساس ماهیت شیمیایی

سموم معدنی: شامل سم‌های معدنی طبیعی مانند هیدروژن سولفید٬ کربن مونوکسید و سم‌های معدنی مصنوعی مانند جیوه(II)کلرید و همچنین نمکهای تالیم و سرب می باشند.
سموم آلی: شامل سم‌های آلی گیاهی مثل آکونیتین و سم‌های حیوانی مانند سم مار می‌باشد. سم‌های آلی مصنوعی در طبیعت وجود نداشته ولی به طور مصنوعی یا سنتز تهیه می شوند. مثل سلاح های کارزار شیمیایی گاز خردل٬ گاز اعصاب و یا انواع آفت‌کش ها و قارچ‌کش ها و...

تقسم‌بندی بر مبنای محل کاربرد و نوع آسیب سموم

سم‌های چشم: این سم‌ها تحریکات مختلفی را در اعضای چشم به وجود می‌آورند٬ مانند ترکیب‌های برم٬ آمونیاک٬ کلر٬ دی متیل سولفات٬ فورمالدهید٬ آتروپین٬ کوکائین٬ دی‌نیتروفنل٬ نفتول و تتراهیدرونفتالین.
سم‌های خون: این سم‌ها موجب همولیز گلبولهای قرمز خون می شوند٬ مثل آرسین٬ گلیکولها٬ فسوژن و سم مارو یا باعث مت هموگلوبین می‌شوند٬ مانند آنیلین٬ کلراتها٬ نیتریتها٬ سولفیتها. سم‌های خون گاهی نیز در مسیر خونسازی اختلالاتی به وجود می‌آورند مثل مشتقات آنیلین٬ بنزول٬ دی نیتروفنل٬سولفونامیدها و مواد پرتوزا.
سم‌های آنزیمها: این سم‌ها انواع مختلف دارند٬ برخی از آنها موجبات ته‌نشینی پروتئین‌ها را فراهم می‌نمایند مثل نمک فلزهای سنگین٬ ولی برخی دیگر خاصیت بازدارندگی ویژه از خود بروز می دهند٬ مانند استیل آمینو- تیادی‌آزول‌سولفونامید٬ که روی آنزیم کربوآنیداز اثر می‌کند.
سم‌های پوست: سم‌های مزبور انواع مختلف دارند و برخی باعث از بین رفتن رنگدانه پوست می‌شوند مثل ترکیب‌های آرسنیک و نقره. بعضی دیگر شرایط ریزش مو را فراهم می‌کنند مثل آرسنیک تریوکسید و کلروپرن. سم‌های پوست را گاهی به عنوان سلاح کارزار به کار می‌برند٬ مانند: دی کلردی‌اتیل‌سولفید (ایپریت) و کلروینیل‌آرسین‌دی‌کلرید (لوزیت).
سم‌های دستگاه گردش خون: این سم‌ها انواع متعدد دارند٬ برخی موجبات اختلال در ضربان قلب را فراهم می نمایند٬ مثل بنزول٬ کلروفرم. بعضی دیگر به طور مستقیم ویا غیر مستقیم از راه گردش خون روی عضله قلب تاثیرات ناهنجار به جا می‌گذارند٬ مانند آکونیتین٬ آرسنیک٬ نمکهای باریم٬ بنزین٬ بنزول٬ کینین٬ کلروفرم و متانول. از سوی دیگر برخی سم‌ها صدمات جبران‌ناپذیری به رگها وارد می‌کنند٬ برای مثال می توان از آرسنیک تریوکسید و روغن خردل نام برد. سم‌های قلب گاهی تنگی بیش از حد رگها را به دنبال دارند مثل نیکوتین٬ آدرنالین و همچنین نمکهای سرب و باریم. سرانجام نیتریتها٬ گلیسیرین نیترات٬ سم‌های مار و قارچ‌ها موجب گشادی رگهای قلب می شوند.
سم‌های کبد: این سم ها در کبد انباشته و عملکرد درست سلول‌های کبدی را با اشکال مواجه می‌سازند٬ که در نتیجه در سوخت و ساز عمومی بدن تاثیر گذاشته و بیماریهایی از قبیل یرقان٬ ورم کبدی و... را باعث می شوند٬ برای مثال می توان از بنزین٬ کلر٬ بنزول٬ کلروفرم٬ دی نیتروفنل٬ فسفر و سم قارچ نام برد.سمهای دستگاه تنفس: این سم ها آسیب جبران‌ناپذیر به بافتهای ریه می‌رسانند و ممکن است به صورت ترکیب‌های مختلف شیمیایی٬ مانند آمونیاک٬ کلر٬ برم٬ فلوئور و غیره وارد ریه‌ها شوند. نیکوتین٬ دوده و آزبست نیز جزو سم‌های ریه محسوب می‌شوند.
سم‌های دستگاه اعصاب: این سم‌ها از راه پوست٬ تنفس و یا گردش خون وارد دستگاه اعصاب شده و اختلالاتی مانند فلج کردن مراکز مغز٬ سرگیجه و بیهوشی مفرط به وجود می آورند. سم‌های اعصاب معمولا″ به حالت گاز می‌با شند٬ مانند اتر٬ کلروفرم٬ انواع الکلها و غیره . برخی سم‌های دستگاه اعصاب به عنوان سلاح کارزار٬ اهمیت نظامی دارند٬ عمده ترین آنها استرهای فسفریک اسید می باشند.

تقسیم‌بندی سموم برمبنای کاربرد آنها

ضد سم‌ها (آنیتدوت‌ها): موادی که به هنگام مسمومیت٬ برای جلوگیری٬ تضعیف و یا خنثی کردن اثر سم‌ها به کار می‌روند و نقش متفاوتی را در مورد بیماران به عهده دارند٬ به طوری که برخی از آنها بیمار را به استفراغ وادار می نمایندمثل آپومورفین و محلول مس سولفات. برخی دیگر به عنوان مسهل عمل کرده و تعدادی نیز از طریق جذب عمل می‌کنند٬ مانند زغال حیوانی که به هنگام مسمومیت با آلکالوئیدها٬ اغذیه و فلزهای سنگین مصرف می‌شود. همچنین برخی آنیتدوت‌ها بر مبنای یک واکنش شیمیایی با پروتئن ها عمل می‌نمایند مثل تخم مرغ و شیر٬ که به هنگام مسمومیت با اسیدها و فلزهای سنگین مصرف می شوند. دسته‌ای از ضد سم‌ها بر مبنای واکنش شیمیایی ویژه عمل کرده٬ به طوری که سم را به حالت‌های غیر محلول و یا غیر سمی تبدیل می‌کنند. محلول سدیم سولفات ترکیب‌های محلول و سمی باریم و سرب را به ترکیبهای غیر محلول و غیر سمی باریم و سرب سولفات تبدیل می‌نماید. آنیتدوت‌هایی وجود دارند که عملکردشان روی تاثیرات فارماکولوژیکی و میکروبیولوژیکی استواراست.

تصویر

سلاح های کارزار: این سلاحها برخلاف کلیه موازین انسانی و حقوق بین المللی٬ از سوی برخی کشورها در میدان‌های کارزار به کار برده می شوند. سلاحهای مزبور علاوه بر سست کردن روحیه نبرد طرف مقابل٬ آسیب‌های جبران‌ناپذیری بر محیط زیست انسان‌ها وارد می‌نمایند٬ به طوری که توام با محو گیاهان و جانوران٬ زمینهای کشاورزی را نیز نابود می سازند. سلاحهای کارزار می‌توانند از نوع شیمیایی٬ مانند گاز خردل و گاز اعصاب٬ بیولوژیکی مانند باکتریها٬ ویروسها و میکروبها و یا حتی رادیولوژیکی مانند فضولات واکنش‌های هسته‌ای باشند.
سم شکار: اکثر این سم‌ها منشا گیاهی دارند و عملکرد آنها بیشتر روی زخمی کردن پوست استوار می‌باشد به محض وارد شدن در بدن شکار٬ آن را مسموم و شرایط مرگش را فورا″ فراهم می‌کنند٬ مانند سم پیکان و سم ماهی مثل استروفانتین و استریکنین.
انواع داروها: مانند آرسنیک تریوکسید٬ که در دندانپزشکی و جیوه (II) کلرید که برای کشتن باکتریها به کار می رود. این داروها٬ در صورت عدم مراعات موازین طبی٬ اثرات بسیار مهلک از خود به جا می‌گذارند.
سم‌های مخدر: از قبیل کوکائین٬ مورفین و ...
سم‌های خرابکاری: مثل سم‌های گیاهی
سم‌هایی که به عنوان آفت‌کش و حشره‌کش مصرف می‌شوند.

ویرایش و تلخیص:آکاایران

anna_nemati

کاربر

ارسالها: 4603

#64 Posted: 12 Dec 2011 18:04

کلسیم

!معرفی
کلسیم ، یکی از عناصر شیمیایی با نشانه Ca، دارای عدد اتمی 20 و در گروه دوم اصلی جدول تناوبی قرار گرفته است. کلسیم از نظر فراوانی ، در میان کلیه عناصر پوسته زمین دارای مقام پنجم و در میان فلزات دارای مقام سوم است ترکیبات کلسیم تشکیل دهنده 64/3 % از پوسته زمین می‌باشد. بلورهای سفید کلسیم ، در دمای C˚810 ذوب می‌شوند و فلز کلسیم در آب و اسید محلول بوده و هیدروکسید و نمک تولید می‌نماید.
img/daneshnameh_up/0/0c/calcium2.JPG

کلسیم

خواص فیزیکی کلسیم
عدد اتمی
20
وزن اتمی
40.078
ایزوتوپهای پایدار
40،42،43،44،46،48
حجم اتمی
25.9cm3/g-atom
شکل بلور
مکعب مراکز وجوه پر
ظرفیت
+2
شعاع یونی
˚0.99A
آرایش الکترونی
2 8 8 2
نقطه جوش
C˚1487
نقطه ذوب
C˚810
دانسیته
1.55g/cm3
گرمای نهان تبخیر در نقطه جوش
399kj/g-atom
استحکام کششی
8700psi

منابع
منابع کلسیم در پهنه زمین گسترده بوده و در هر یک از سرزمینها بوفور یافت می‌شود. این عنصر در حیات گیاهی و جانوری دارای نقش حیاتی بوده و در استخوانها و دندانها و پوسته تخم مرغ ، انواع مرجانها و بسیاری از خاکها وجود دارد. همچنین کلرید کلسیم در حدی به گستردگی 15/0% در آب دریا وجود دارد. ذکر این نکته ضروری بنظر می رسد که آهک (اکسید کلسیم) ماده شناخته شده‌ای است که از قدیم الایام در مورد یونان باستان از آن بعنوان ملات در ساختمانها استفاده می شده است. کلسیم در ترکیب پوسته زمین به مقدار 36300 گرم در تن وجود دارد این عنصر به حالت آزاد یافت نمی‌شود، بلکه به شکل ترکیب های مختلف در کانی‌ها و به صورت محلول در ساختمان جانوران و گیاهان شرکت می کند. کانی‌های حائز اهمیت کلسیم عبارتند از: دولومیت ، گیبس و آپاتیت.
تهیه واستخراج
در صنعت ، فلز کلسیم را می‌توان از الکترولیز کلسیم کلرید و مخلوط فلوئورید و پتاسیم کلرید تهیه نمود. در این روش ، از صفحه های زغالی به عنوان آند و از میله های آهن به عنوان کاتد استفاده می‌شود. در مقیاسی کوچکتر می توان آهک را با فلز آلومینیوم در خلا احیا نموده و متعاقب آن ، عمل را بوسیله منظور بازیافت فلز کلسیم ادامه داد. بعلاوه کلسیم کلرید که عبارت از یک ماده اولیه است را می توان یا بوسیله اثر اسیدکلریدریک پر ماده معدنی کربناته و یا بعنوان ضایعات در فرآیند solvay تهیه کرد.
تجربه و شناسایی

از نظر کیفی ، وجود کلسیم را می توان یا بوسیله تشکیل کربنات نامحلول آن ، و یا بوسیله مشتعل نمودن آن شعله یک مشعل که ایجاد رنگ قرمز درخشان می‌نماید، تشخیص داد.
از نظر کمی ، کلسیم را بعد از جداکردن از سایر فلزهای قلیایی خاکی ، به روش های کرومات- سولفات و یا اتر- الکل ، از آمونیوم ، اگزالات استفاده می کنند که کلسیم به شکل کلسیم اگزالات رسوب نموده و سپس این رسوب را توزین می‌نمایند. اگزالات مورد نظر را نیز یا می توان بوسیله اشتعال به اکسید و یا با استفاده از محلولهای استاندارد شده پرمنگنات پتاسیم اکسیده نمود.

!خواص شیمیایی
کلسیم عنصری است که نسبت به فلزات قلیایی و سایر فلزات قلیایی خاکی از قدرت فعالیت کمتری برخوردار است. مانند بریلیم و آلومینیوم ، و برخلاف فلزات قلیایی ، این عنصر بر حسب سوختگی در پوست نمی گردد. باید توجه داشت که در هوا لایه نازکی از اکسید و نیترید بر روی کلسیم تشکیل می شود که می تواند آن را از اثرات بعدی هوا مصون نگاه دارد، لکن در درجه حرارت بالا این عنصر در هوا سوخته و تشکیل مقدار زیادی نیترید می دهد. کلسیم تجارتی به آسانی با آب و اسیدها واکنش نموده تولید هیدروژنی می نماید که حاوی مقدار قابل ملاحظه ای از گاز آمونیاک وهیدروکربنها ، بعنوان ناخالصی می‌باشد. از حکیم ، می توان بعنوان یک عامل آلیاژ کننده برای فلزات حاوی آلومینیوم به منظور حذف بیسموت از سرب و بعنوان کنترل کننده کربن گرافیتی ، در چدن استفاده کرد. از طرف دیگر می توان از این فلز بعنوان عاملی برای حذف اکسیژن درکارخانجات فولاد و بعنوان عامل احیا کننده در تهیه فلزاتی مانند کروم ، زیرکونیم و اورانیم و بعنوان یک ماده جداکننده برای مخلوط گازهای نیتروژن و آرگون استفاده نمود. ضمنا زمانیکه کلسیم ، به آلیاژهای منیزیم افزوده شود (25/0%) ، ساختمان آنها را تصفیه وموجب کاهش تمایل آتش گیریهای آنها می شود.
ترکیبات کلسیم و کاربرد آنها
عموما می بایست که از ترکیبات سدیم نسبت به ترکیبات کلسیم ، بیشتر استفاده شود، لکن با مقایسه قیمت این دو ترکیب با یکدیگر ، در بسیاری از موارد از ترکیبات کلسیم استفاده می شود. در هر صورت باید توجه داشت که آهک قلیایی ارزان تری ، نسبت به هیدروکسیدسدیم محسوب می شود. از ترکیبات مهم کلسیم می توان به موارد زیر اشاره نمود:

هیدرید کلسیم: این ترکیب در اثر واکنش مستقیم با هیدروژن در C400˚ حاصل می گردد و با آن می توان بسیاری از اکسیدهای معدنی مانند رویتل و بدلیت را تا حد فلز مربوطه احیا کرد همچنین می توان با استفاده از این ترکیب ، کلریدکلسیم را به سدیم احیا و مونوکسید کربن را به فرم آلدهید تبدیل نمود هر بعنوان یک عامل متراکم کننده درتبدیل استون به اکسید مزیتلین و بعنوان کاتالیزور هیدروژناسیون در تبدیل اتیلن به اتان نفش دارد.
اکسید و هیدروکسید کلسیم: اکسید کلسیم ( آهک) را می‌توان بوسیله تجزیه حرارتی کربنات معدنی این عنصر در کوره های بلند در فرآیندی مداوم تولید نمود. برای تهیه هیدروکسید کلسیم نیز می‌توان از هیدرولیز اکسید آن استفاده نمود. از هیدروکسید کلسیم ، بعنوان قلیا در مواردی که نیاز باشد استفاده می‌گردد.
سیلید کلسیم: برای تهیه سیلید کلسیم می توان در یک کوره الکتریکی از اثر آهک برسیلیکا و یک زغال احیا کننده استفاده نمود. این ماده بعنوان عامل اکسیژن زدایی از فولاد ، بسیار مفید می‌باشد.
کربید کلسیم: برای تهیه این ترکیب می توان مخلوطی از آهک و کربن را در یک کوره الکتریکی تحت درجه حرارت C˚3000 قرار داد. کریبد کلسیم در اثر هیدرولیز استیلن تبدیل می گردد که استیلن یک ماده آغاز برای تهیه تعداد کثیری از مواد شیمیایی مهم در صنعت مواد شیمیایی آلی است.
کربنات کلسیم: در طبیعت ، کربنات کلسیم تحت عناوین مختلف و به وفور یافت می‌شود. سنگ آهک ایسلند و کلسیت اساسا کربنات خالص هستند، در حالیکه ماربل تا اندازه ای دارای ناخالصی می‌باشد. اگر چه کربنات کلسیم کاملا در آب نامحلول می باشد، لکن در آبهای حاوی دی اکسید کربن ، در حد قابل ملاحظه ای محلول است زیرا در اثر ترکیب با دی‌اکسید کربن به صورت بیکربنات درمی‌آید.
هالیدهای کلسیم: از جمله هالیدهای کلسیم ، فلوئورید فسفر سانس ، یکی از ترکیبات گسترده کلسیم می باشد، که با توجه به میزان شفافیت آن ، نسبت به اشعه ماورای بنفش و مادون قرمز از کاربردهای با اهمیتی ، در اسپکتروسکوپی برخوردار است. از دیگر هالیدهای کلسیم ، کلرید کلسیم است که بعنوان عامل خشک کننده و همچنین بدلیل قابلیت انحلال فوق العاده آن در آب سرد ، در سیستمهای خنک کننده استفاده می‌شود. مضافا از کلرید کلسیم و هیپوکلریت کلسیم بعنوان عامل سفید کننده نیز استفاده می‌کنند.

کلسیم در بیوسفر (زیست کره)
کلسیم جزء ساختمانی و ثابت کلیه گیاهان بوده و بصورتهای جزء ساختمانی و یون فیزیولوژیکی توامان یافت می‌شود. مضافا یون کلسیم قادر است اثرات سمی یونهای پتاسیم ، سدیم و منیزیم را بلا اثر نماید. کلسیم بدلیل وجود در خاک قادر است بر قلیائیت آن اثر ومتعاقب آن در رویش گیاهان تاثیر داشته باشد. این عنصر در ساختمان بدن حیوانات (در بافتهای نرم) ، مایعات میان بافتی و اسکت بندی یافت می شود. استخوانهای مهره داران حاوی کلسیم ، بصورت فلوئورید کلسیم ، کربنات کلسیم و فسفات کلسیم می باشد همچنین کلسیم ذاتا در بسیاری از وظائف بیولوژیکی مهره داران ، سهیم است.
شناخت محیط رشد:کلسیم
درون گیاه، کلسیم بیشتر به صورت پکتات کلسیم، در دیواره یاخته ها، یافت می شود. و کارش متصل ساختن یاخته ها به هم است. این ماده ، به علت غیر قابل انتقال بودنش درون بافت ها، باید پیوسته دردسترس گیاه قرار گیرد، کمبود کلسیم باعث کمبود رشد و همچنین لوله شدن برگها و قهوه ای رنگ شدن ریشه ها می گردد. در گوجه فرنگی، کمبود کلسیم باعث گندیدگی ته میوه می شود. در سیب، وجود آن مایه سختی بافت های میوه شده، به عمر پس از برداشت آن می افزاید و کمبودش باعث آسیب پوستی می گردد. گرچه میزان کلسیم، اغلب در خاک ها به مراتب از پتاسیم کمتر است ولی بر عکس پتاسیم، قابلیت جذب آن برای گیاه خیلی زیادتر می باشد.
کمبود کلسیم را می توان با اضافه کردن آهک به خاک بر طرف ساخت ، البته باید در نظر داشت که آهک واکنش خاک را نیز بالا می برد. سوپر فسفات نیز حاوی مقدار زیادی کلسیم است. همچنین برای رفع کمبود کلسیم می توان گیاهان را با کلرور کلسیم و یا نیترات کلسیم محلول پاشی کرد.

ویرایش و تلخیص:آکاایران

anna_nemati

کاربر

ارسالها: 4603

#65 Posted: 12 Dec 2011 18:05

ترکیببات کلسیم

کلسیم یکی از عناصر شیمیایی با نشانه Ca و عدد اتمی 20 است و از نظر فراوانی ، در میان کلیه عناصر پوسته زمین دارای مقام پنجم در میان فلزات دارای مقام سوم است منابع کلسیم در پهنه زمین گسترده بوده و در هر یک از سرزمینها وفور یافت می‌شود. این عنصر در حیات گیاهی و جانوری دارای نقش حیاتی بوده و در استخوانها و دندانها ، پوسته تخم مرغ ، انواع مرجانها و بسیاری از خاکها وجود دارد کلسیم در ترکیب پوسته زمین به مقدار 36300 گرم در تن وجود دارد این عنصر به حالت آزاد یافت نمی‌شود، بلکه به شکل ترکیبهای مختلف در کانی‌ها و به صورت محلول در ساختمان جانوران و گیاهان شرکت می‌کند. کانی‌های حائز اهمیت عبارتند از: دولومیت ، گیبس و آپاتیت.

ترکیببات کلسیم

ترکیبات کلسیم
ترکیبات کلسیم تشکیل دهنده حدود 64/3% از پوسته زمین است که به شکل های گوناگون از قبیل کربنات (سنگ آهک) ، سولفات (سنگ گچ) ، هالید ، فسفات ، سولفات و بالاخره سیلیکات یافت می شود.

نام ماده معدنی

ترکیب فرمولی
ماربل (marble) CaCO3
لایم استون (limestone) CaCO3
سنگ آهک (Iceland spar) CaCO3
کلسیت (calcite) CaCO3
دولومیت (dolomite) CaCO3٫MgCO3
فلوئورسپار(fluorspar) CaF2
انیدریت (anhydrite) CaSO4
ژیپسوم (gypsum) CaSO4.2H2O
آپاتیت (apatite) Ca5(PO4)3F
آزبست (asbestos) CaMg3(SiO3)4

عموما می بایست که از ترکیبات سدیم نسبت به ترکیبات کلسیم ، بیشتر استفاده شود، لکن با مقایسه قیمت این دو ترکیب با یکدیگر ، در بسیاری از موارد از ترکیبات کلسیم استفاده می‌شود. در هر صورت باید توجه داشت که آهک قلیایی ارزان تری ، نسبت به هیدروکسیدسدیم محسوب می‌شود و از قدیم الایام در مصر و یونان باستان از آن بعنوان ملات در ساختمانها استفاده می‌شده است و امروزه نیز در تهیه سیمان ، در شیشه سازی و غیر کاربرد دارد.
انواع ترکیبات کلسیم و کاربرد آنها
هیدرید کلسیم (CaH2)
این ترکیب کلسیم در اثر واکنش مستقیم کلسیم با هیدروژن در C˚400 حاصل می گردد. فراورده حاصل در اکسیژن خشک (منظور بدون رطوبت است) تا درجه حرارت 400 الی 500 درجه سانتیگراد پایدار بوده در درجه حرارت بالاتر به یک عامل احیا کننده فوق العاده تبدیل می‌شود. بنابراین با آن می توان بسیاری از اکسیدهای معدنی مانند رویتل و بدلیت (ZrO2,baddleyite) را تا حد فلز مربوطه احیا کرد. همچنین می توان با استفاده از این ترکیب ، کلرید سدیم را به سدیم احیا و مونوکسید کربن را به فرم آلدهید تبدیل نمود. مضافا هیدرید کلسیم بعنوان یک عامل متراکم کننده در تبدیل استون به اکسید فریتیلن و بعنوان کاتالیزور هیدروژناسیون در تبدیل اتیلن به اتان نقش دارد. از سوی دیگر می‌توان از این ماده بعنوان یک وسیله دستی جهت تامین هیدروژن بالونهای هواشناسی ، استفاده کرد. بعنوان مثال یک پوند (5/453 گرم) از هیدرید در واکنش با آب ، تولید 16 فوت مکعب (در شرایط استاندارد STP) هیدروژن در فشار معادل psi 1800 را سرعت معادل 5/1 فوت مکعب در دقیقه برای هر پیوند می‌نماید.
اکسید(CaO) و هیدروکسید کلسیم(CaOH2)
اکسید کلسیم یا آهک را می توان بوسیله تجزیه حرارتی کربنات معدنی این عنصر در کوره های بلند در فرایندی مداوم تولید نمود. از آهک در تهیه سیمان ، در شیشه سازی و مقابله با خاصیت اسیدی خاک استفاده می شود. برای تهیه هیدروکسید کلسیم از هیدرولیز اکسید کلسیم استفاده می شود و بدلیل ارزانی آن ، در مواردی که به قلیا نیاز باسد از هیدروکسید کلسیم استفاده می‌شود.
سیلیسید کلسیم (CaSi)
برای تهیه سیلیسید کلسیم می‌توان در یک کوره الکتریکی از اثر آهک برسیلیکا و یک زغال احیا کننده استفاده نمود. این ماده بعنوان عامل اکسیژن‌زدایی از فولاد ، بسیار مفید بوده زیرا قادر است به سیلیکات کلسیم که ماده ای با نقطه ذوب پایین است، تبدیل گردد.
کربید کلسیم (CaC2)
برای تهیه کریبد کلسیم به فرمول می توان مخلوطی از آهک را در یک کوره الکتریکی تحت درجه حرارت 3000 درجه سانتگراد قرار داد. این ترکیب در اثر هیدرولیز به استیلن تبدیل می گردد. بعلاوه استیلن ، یک ماده آغازگر برای تهیه تعداد زیادی از مواد شیمیایی مهم در صنعت مواد شیمیایی آلی است کربید کلسیم در حرارت قرمز می تواند نیتروژن اتمسفر را جذب و تشکیل سیانامید کلسیم نماید. این واکنش مهم که به نام فرایند سیانامید نامیده شده است، پایه ای برای تثبیت نیتروژن اتمسفر می‌باشد.

تصویر

کربنات کلسیم (CaCO3)
کربنات کلسیم خالص ، بصورت دو نوع بلوری وجود دارد که عبارتند از نوع شش گوش تحت عنوان کلسیت ، که دارای خاصیت انکسار مضاعف بوده و نوع لوزی وجهی (رمبوهدرال) تحت عنوان آراگونیت نامیده می‌شود. در طبیعت ، کربنات کلسیم تحت عناوین مختلف از جمله ماربل ، کلسیت ، سنگ آهک و لایم استون و به وفور یافت می‌شود. سنگ آهک ایسلند و کلسیت اساسا کربنات خالص هستند، در حالیکه ماربل تا اندازه ای دارای ناخالصی می‌باشد. اگرچه کربنات کلسیم کاملا در آب نامحلول می‌باشد، لکن در آبهای دی اکسید کربن ، در حد قابل ملاحظه ای محلول است و این از آنجا ناشی می‌شود که این ماده در چنین محلولهایی در اثر ترکیب با دی اکسید کربن بصورت بیکربنات درمی‌آید. باید توجه داشت که تشکیل نمادها در درون سنگهای آهکی نیز ار فرآیند فوق به وسیله آبهای اسیدی تحت الارضی ، نشات می‌گیرد.
هالیدهای کلسیم
از جمله هالیدهای کلسیم ، فلوئورید فسفرساس ، یکی از ترکیبات گسترده کلسیم می باشد، که با توجه به میزان شفافیت آن ، نسبت به اشعه ماورای بنفش و اشعه مادون قرمز از کاربردهای با اهمیتی ، در اسپکتروسکوپی برخوردار است. از دیگر هالیدهای کلسیم ، کلرید کلسیم است که بعنوان تفاله در فرایند"Solvay" تولید می شود. این ترکیب در حالت بدون آب دارای خاصیت مهمی در زمینه جذب رطوبت می باشد که به همین دلیل از این ماده ، در صنعت بعنوان عامل خشک کننده استفاده می شود. همچنین از این هالید بدلیل قابلیت انحلال فوق العاده آن در آب سرد ، در سیستمهای خنک کننده استفاده می شود. کلرید کلسیم شش آبه و سیستم آب دارای نقطه اتکتیک 54.9- درجه سانتیگراد می‌باشند.
کلرید کلسیم و هیپوکلریت کلسیم تحت عنوان پودر سفید کننده را می‌توان در صنعت بوسیله عبور گاز کلر از درون آهک مرده تهیه نموده و از آن بعنوان عامل سفید کننده استفاده کرد.
سولفات کلسیم
سولفات کلسیم دارای دو آب با نام ژیپسوم"gypsum" در بسیاری از نقاط وجود داشته و بزرگترین جزء ساختمانی سیمان پرتلند را تشکیل می‌دهد. از این ترکیب بعنوان کمک در کاهش قلیائیت خاک استفاده می‌شو.د. برای تهیه سولفات کلسیم دارای نیم مولکول آب ، می توان آن را از حرارت دادن ژیپسوم در درجه حرارت بالا بدست آورد. این ماده در تجارت با نام پلاسترپارس "plaster of paris، گچ شکسته بندی" بفروش می رشد و در هنگام امتزاج مجدد با آب از صورت نیم مولکول آب خارج شده و به نوع دارای دو مولکول آب همراه با انبساط و آزاد شدن مقدار قابل ملاحظه ای حرارت تبدیل می‌گردد. از این پدیده در ساخت قالب‌هایی که با فشار ساخته می‌شوند، استفاده می‌گردد.
سولفید کلسیم
در صنعت برای تهیه سولفید کلسیم ، سولفات کلسیم را با زغال احیا می‌کنند و چون سولفید مورد نظر قادر به حل کردن مو است بنابراین از آن بعنوان زائل کننده مو استفاده می‌گردد.
فسفات کلسیم
ترکیبات فسفاته کلسیم شامل کلسیم دی هیدروژن فسفات با فرمول Ca(H2PO4)2 ، که از آن در تهیه کود شیمیایی استفاده می‌شود و کلسیم هیدروژن فسفات با فرمول CaHPO4 می باشد که بعنوان ساییده و براق کننده در خمیر دندان به کار برده می‌شود.
ترکیبات آلی فلزی کلسیم
کلسیم را می توان پادی اتیل روی ترکیب و آلکیل مخلوطی بفرمول CaZn(CH2CH3)4 از نتیجه این ترکیب ، تهیه کرد. واکنش فلز کلسیم با یدیدفنیل نیز منجر به تشکیل یک معرف گرینیارد کلسیم می شود که از آن در تهیه مواد آلی دیگر از جمله الکل‌ها ، اترها و غیره استفاده می‌شود. بورید کلسیم بفرمول CaB-6 ، دارای یک شبکه فلزی با اتمهای بور درون شبکه ای بوده و نشان داده شده است، که از رسانایی فلزی برخوردار است.

ویرایش و تلخیص:آکاایران

anna_nemati

کاربر

ارسالها: 4603

#66 Posted: 12 Dec 2011 18:05

ضدعفونی با اشعه ماورای بنفش

نگاه کلی
انسان از قرنها پیش اعتقاد داشت که نور خورشید می‌تواند از اشاعه عفونتها جلوگیری کند در سال 1877 دو محقق انگلیسی به نامهای دانز و بلونت دریافتند که تکثیر میکروارگانیسمها زمانی که تحت تابش نورآفتاب قرار می‌گیرد متوقف می‌گردد. تحقیقات بعدی نشان داد که عامل این پدیده طیف غیر قابل رؤیت اشعه خورشید با طول موج 254 نانومتر است. در پی این کشف ، امکان طراحی و ساخت دستگاههای مولد اشعه باکتری کش میسر گردید.

ضدعفونی با اشعه ماورای بنفش

امروزه این نوع اشعه که باعث جلوگیری از فعالیت باکتریها می‌گردد به عنوان اشعه ماورای بنفش"UV" شناخته شده است. تحقیقات جدید در مورد تاثیر این پرتو بر روی میکروارگانیسمها منتج به ساخت سیستمهای جدید ضدعفونی برای مایعات ، هوا و همچنین سطح اجسام گردید. بدین ترتیب ، ضدعفونی بدون استفاده از مواد شیمیایی و یه به کارگیری حرارتهای بالات میسر شد و ضدعفونی در مواردی که قبلا مشکل و یا غیر ممکن بود نیز امکان پذیر گردید. امروزه ضدعفونی با اشعه ماورای بنفش ، نه فقط به عنوان یک روش با ارزش و موثر شناخته شده، بلکه در خیلی از موارد به عنوان مکمل سایر روشهای ضدعفونی بکار گرفته می‌شود.
مکانیسم ضدعفونی با اشعه ماورای بنفش
برخلاف اغلب ضدعفونی کننده‌ها، تشعشع اشعه ماورای بنفش ، میکروارگانیسمها را به وسیله اثر متقابل شیمیایی غیر فعال نمی‌کند بلکه آنها را به وسیله جذب نور توسط خودشان غیر فعال می نماید که باعث واکنش فتوشیمیایی می‌شود. اشعه مذکور ، مواد مولکولی ضروری برای عامل سلولی را تغییر می دهد. چون اشعه uv در دیواره سلول میکروارگانیسمها نفوذ می‌کند، اسیدهای نوکلئیک و دیگر مواد سلولی حیاتی به وسیله آن اثر، تحت تاثیر قرار می‌گیرند. در نتیجه ، سلولهایی که در معرض این اشعه قرار گرفته اند ضدمه دیده و یا نابود می‌شوند. مدارک کافی وجود دارد که اگر انرژی uv به مقدار کافی به ارگانیسمها تابیده شود، اشعه uv می تواند آب را به اندازه‌ای که نیاز است ضدعفونی کند. برای از بین بردن میکروارگانیسمهای کوچک مانند باکتریها و ویروسها مقداری اشعه uv لازم است اما برای از بین بردن و غیر فعال کردن پروتوزآ مانند ژیاردیا و کریپتواسپوریدیوم انرژی uv مورد نیاز ، چندین برابر انرژی لازم برای غیر فعال کردن باکتریها و ویروسها خواهد بود. در نتیجه اشعه uv برای ضدعفونی کردن و یا برای آبهای زیرزمینی که در آنها ژیاردیا و کریپتواسپوریدیوم وجود ندارد موثر است.
محدوده طول موج اشعه uv برای ضدعفونی
انرژی موجی اشعه uv در محدوده طول موج اشعه الکترومغناطیسیnm) 100-400) بین اشعه ایکس و طیف نور مرئی است. منطقه بهینه برای میکروب‌کشی توسط اشعه uv در محدوده nm) 245-285) است. ضدعفونی توسط اشعه uv، هم به وسیله لامپهای با فشار کم که حداکثر انرژی خروجی آنها در طول موج 7. 253 است و هم با لامپهای فشار متوسط که انرژی آنها در طول موجnm) 180-370) است و یا لامپهایی که انرژی آنها در دیگر طول موج ها با شدتهای زیاد نوسانی منتشر می‌شود، انجام می‌گیرد.
موارد بکارگیری روش ضدعفونی با اشعه uv
سه مورد اصلی استفاده از روش ضدعفونی با اشعه uv وجود دارد:

ضدعفونی مایعات
ضدعفونی فضاها
ضدعفونی سطوح اجسام

ضدعفونی مایعات
روش ضدعفونی با اشعه uv می‌تواند برای آب آشامیدنی ، آبهای فرایندی و فاضلاب یعنی تمامی مواردی که آب بدون آلودگی یا با آلودگی تقلیل یافته مورد نظر است، استفاده شود. امروزه کلرزنی بیش از هر روش دیگری برای ضدعفونی کردن آب ، مورد استفاده قرار می‌گیرد ولی متاسفانه کلر "هالوفرم" هایی نظیر کلروفرم ایجاد می‌کند که احتمال تاثیر سرطان زایی آنها شناخته شده است. این امر باعث گردید که محققان به طور جدی در صدد جایگزینی و یا محدودکردن به کارگیری این ماده شیمیایی برآیند. تنها روش شناخته شده امروزی که هیچ تغییری در خواص شیمیایی و فیزیکی آب ایجاد نکرده و ماده ای به آب اضافه نمی‌نماید، ضدعفونی با اشعه ماورای بنفش است.

موارد کاربرد اشعه uv برای ضدعفونی مایعات :

صنایع غذایی
آبهای فرایندی و آب آشامیدنی
پرورش ماهی ، میگو ، دام و طیور
فاضلابهای شهری و صنعتی
صنایع آرایشی و بهداشتی ، شیمیایی ، دارویی و الکترونیک (آب فوق العاده تمیز)
استخرهای شنا ، آب‌نماها و جکوزیها
سیستمهای آب خنک کننده مدار بسته و سیستمهای تهویه مطبوع

ضدعفونی فضاها و سطوح
ضدعفونی فضا و سطوح بعد از ضدعفونی آب یکی از مهمترین و موفق‌ترین موارد استفاده از اشعه ماورای بنفش به شمار می‌آید. در حالی که ضدعفونی هوا با وسایل متداول ضدعفونی به سختی ممکن بوده و یا عملی نباشند، اشعه ماورای بنفش به عنوان وسیله‌ای موثر برای از بین بردن میکروارگانیسمهای معلق در هوا به کار می‌رود. در این روش کل هوای موجود در فضا به کمک جریان طبیعی از مجاورت لامپها عبور نموده و تراکم میکروبی موجود در فضا به میزان بسیار زیادی تقلیل می‌یابد. بدین ترتیب از انتقال بیماریها و عفونتهایی که از راه تنفسی سرایت می‌کنند جلوگیری می‌گردد.

موارد کاربرد اشعه uv برای ضدعفونی فضاها :

بیمارستانها (اتاق عمل ، اتاق انتظار ، بخشها و لباسشوییها)
داروسازی ، آزمایشگاهها و آشپزخانه ها
صنایع غذایی ، کشتارگاهها ، صنایع لبنی ، پرورش دام و طیور ، تولید خشکبار
تهویه مطبوع

موارد کاربرد اشعه uv برای ضدعفونی سطوح اجسام

ضدعفونی مواد بسته در صنایع غذایی مانند فویل ، قوطی و بطری
جلوگیری از آلودگی مواد در فرآیند تولید و بسته بندی
مخازن ، ظروف و بطری و همچنین دستگاههای پرکن

عوامل موثر بر بازده ضدعفونی توسط اشعه uv
برخلاف بسیاری از ضدعفونی کننده ها، اشعه uv یک فرایند فیزیکی است که به زمان تماس جهت غیر فعال سازی مواد بیماری زا ، بستگی دارد. برای رسیدن به غیرفعال‌سازی ، اشعه uv باید توسط میکروارگانیسم جذب شود بنابراین هر عاملی که از رسیدن اشعه uv به میکروارگانیسمهای جلوگیری کند باعث کاهش تاثیر ضدعفونی کردن می‌شود. گزارش داده‌اند که pH روی خاصیت ضدعفونی توسط اشعه uv موثر نیست، عواملی که روی بازده ضدعفونی توسط اشعه uv موثرند عبارتند از:

فیلمهای شیمیایی و مواد آلی و غیر آلی حل شده: رسوب جامدات روی سطح لامپ uv می‌تواند شدت اشعه uv را کاهش داده، در نتیجه باعث کاهش بازده ضدعفونی گردد. به علاوه فیلمهای تشکیل شده، ناشی از تاثیر مواد آلی ، منیزیم ، کلسیم و رسوبات آهن هستند که گزارش شده است. آب که غلظت آهن ، سختی ، سولفید هیدروژن و مواد آلی در آن زیاد باشد بسیار مستعد تشکیل رسوب است، که به تدریج شدت کارایی اشعه uv را کاهش می‌دهد. تنوع مواد شیمیایی می‌تواند عبوردهی اشعه uv را کاهش دهد، که آنها شامل اسیدهای هیومیک ، مواد فنولیک و سولفونات لیگنین ، کروم ، کبالت ، مس و نیکل هستند. همچنین عوامل رنگی مانند چای و مواد استخراج شده برگ گیاهان باعث کاهش شدت uv می‌شود.

اجتماع میکروارگانیسمها و کدورت: سطح ذرات ، محل پرورش و نگهداری باکتریها و دیگر باکتریهای بیماریزا است. لذا وجود ذرات روی بازده ضدعفونی به دلیل اینکه باکتریها را از پرتو اشعه uv محافظت و نیز نور اشعه uv را متفرق می‌کند موثر است به هر حال کدورت زیاد باعث تاثیر ، روی ضدعفونی می‌شود. همانند ذرات که باعث کدورت می‌شوند، اجتماع میکروارگانیسمها نیز می تواند روی بازده ضدعفونی موثر باشد و آن به این دلیل است که باعث می‌شود با کتریهای بیماریزا در آنها جایگزین شده، عملا در پناه قرار گیرند.

مزایای کاربرد اشعه uv

رفع موثر آلودگی میکروبی بدون آلودگی شیمیایی
ضدعفونی فوری بدون نیاز به مخزن تماس
ضدعفونی موثر میکروارگانیسمهای مقاوم در برابر کلر و اوزون
عدم ایجاد ترکیبات جانبی مضر و بیماری‌زای شیمیایی
عدم ایجاد طعم و بوی شیمیایی
عدم تغییر در کیفیت فیزیکی و شیمیایی
عدم ایجاد عوارض فوری و حساسیت
عدم تخریب محیط زیست

تاثیر زیست محیطی استفاده از اشعه ماورای بنفش
به سبب آنکه اشعه ماورای بنفش یک عامل شیمیایی نیست ، هیچ باقی مانده سمی تولید نمی‌کند اما ممکن است ترکیبات شیمیایی مخصوصی به وسیله اشعه ماورای بنفش دچار تغییر گردند. عموما تصور می‌شود که این ترکیبات به شکل بی‌ضررتری تجزیه می‌شوند، اما هنوز به پژوهشهای بیشتری در این زمینه نیاز است. در حال حاضر باید باور داشت که ضدعفونی با اشعه ماورای بنفش هیچ گونه تاثیر زیست محیطی مطلوب یا نامطلوب ندارد.

ویرایش و تلخیص:آکاایران

anna_nemati

کاربر

ارسالها: 4603

#67 Posted: 12 Dec 2011 18:06

تصفیه پساب‌های صنعت آبکاری

نگاه کلی
محلولهایی که در صنعت آبکاری مورد استفاده قرار می‌گیرند با اندک تفاوتی مثل یک زهر خطرناک در مورد موجودات عمل می‌کنند. پساب‌های تولید شده در این کارگاه‌ها معمولا سمی هستند. آنها به قدری زهرآگین اند که تزریق مستقیم آنها داخل فاضلاب‌ها و کانال‌های شهری سبب صدمات جدی می‌شوند. بنابراین هدف از تصفیه پساب‌ها این است که پساب طوری دور ریخته شود که زندگی حیوانات و یا گیاهان را تحت تاثیر قرار ندهد و طبیعت حفظ شود بدین منظور باید بعد از استفاده از آب‌ها ، آنها را تصفیه نموده به طوری که تمام احتیاجات صنعتی و انسانی را رفع کند.

تصفیه پساب‌های صنعت آبکاری

احیای کلی پسابها
اگر انجام کار به وجه مطلوب مورد نظر باشد، استفاده از آب برای آبکشی قطعات به حداقل خود می‌رسد. به موازات صرفه جویی در آب و اقتصادی نمودن آن از هدر رفتن مقدار مواد شیمیایی مهم جلوگیری می‌شود و بدین ترتیب مسمومیت زدایی نیز به عمل می‌آید. به طرق زیر می‌توان مقدار پساب‌ها را در صنعت پوشش‌کاری کاهش داد:

طولانی نمودن دوره سیکل
استفاده از حمامهای آبکشی ساکن ، لوله کشی مدار بسته (پمپاژ آب در مدار بسته) و استفاده از آبکشی به طور آبشاری.
استفاده از مونتاژهای صحیح
استفاده از مواد ترکننده

روش های سم زدایی
سم زدایی به روش ناپیوسته (ایستا)
در این روش از طریق انبارکردن ، پساب‌ها مدت زمان کوتاهی (یک روز یا یک هفته) در منابع جمع می‌شود و در این توقفگاه ، عملیات سم زدایی انجام می‌گیرد. این روش برای پساب‌هایی با مقادیر کوچک، روش کاملا مناسبی است و برای سم زدایی پساب‌های غلیظ و رزین های مبادله کننده یونی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش را می‌توان به صورت خودکار درآورد.
سم زدایی مستقیم
در این روش قطعاتی که از وان عملیات خارج می‌شوند ابتدا در حمام آبکشی ثابت (آبکشی- جمع آوری) وارد شده، سپس وارد یک وان حاوی محلول رفع سمیت می‌شوند. محاسن اصلی این روش سم زدایی حتی در مورد کمپلکس های سیانیدی می‌باشد که به سختی منهدم می‌شوند. زیرا زمان انجام واکنش عملا نامحدود است و می‌توان با مقدار زیادی هیپوکلریت که در این روش از بین نرفته و در فرآیند باقی مانده استفاده نمود.
سم زدایی پیوسته
در این حالت کنترل (آنالیز) به روش الکترومتریک صورت می‌گیرد. تعیین مقدار اسیدیته و قلیایی ، همچنین تعیین مقدار سیانید و اسید کرومیک توسط الکترودهای مخصوص و به کمک پتانسیومتری صورت می‌گیرد. نتایج چنین عملیات اندازه گیری می‌تواند توسط یک سیستم چاپگر به طور پیوسته تعیین و همچنین مراقبت مداوم سم زدایی ، انجام گیرد. مراحل بعدی با استفاده از امپولسیون های برقی که توسط دستگاههایی که جهت دور اثر مواد به کار گرفته شده اند، می‌باشد. در تمام این حالات قبل از دور ریختن آب ، تمام مراحل به طور اتوماتیک کنترل می‌شوند. در پایان هر مرحله ، در صورتی که محلول مورد نظر طبق استاندارد نباشد توسط آژیر خبر داده شده و جریان آب قطع می‌شود.
مسمومیت زدایی سیانیدها
بین مواد سمی، سیانیدها خطرناک ترین آنها می‌باشند. برای از بین بردن و یا حذف آنها عملا از دو روش استفاده می‌شود:

رسوب دادن آنها به شکل سیانید آهن (کمپلکس قابل حل سخت)
از بین بردن به طریق اکسیداسیون.

اکسیداسیون توسط کلر و یا هیپوکلریت (آب ژاول ، کلرید آهک) صورت می‌گیرد. شرایط اساسی برای انجام اکسیداسیون مطلوب وجود محیط قلیایی قوی است که نباید pH زیر 9 باشد (ترجیحا باید بین 11-10 یا بیشتر باشد). با استفاده از اکسید کننده های قوی ، سیانیدها سریعا به سیانات‌ها تبدیل می‌شوند. در صورتی که ماده اکسید کننده زیاد باشد، اکسیداسیون سیانات تا تشکیل اسیدکربنیک و ازت ادامه می‌یابد. با این روش اکسیداسیون کامل سبب مسمومیت زدایی کلی پساب‌ها می‌شود.
مسمومیت زدایی اکسید کروم (VI)
خنثی‌سازی ساده اکسید کروم (VI) توسط مواد قلیایی کافی نیست، زیرا کرومات‌های قلیایی تشکیل یافته قابل حل در آب بوده و مسمومیت کننده هستند، حتی به مقدار اندک نیز (محلول در آب) برای تندرستی خطرناک است بدین علت حتما لازم است که قبلا اکسید کروم (VI) را به اکسید کروم (III) تبدیل و سپس خنثی نمود. از احیا کننده هایی مانند دی اکسید گوگرد ، سولفیت سدیم ، بی سولفیت سدیم ، سولفات آهن (II) و کلرید آهن (II) برای احیای کروم (VI) به کروم (III) استفاده می‌شود.
پایان واکنش احیای اسید سولفورو در نتیجه تغییر رنگ محلول از اکسید کروم (VI) از رنگ زرد متمایل به قرمز به رنگ آبی آسمانی- سبز اکسید کروم (III) تشخیص داده می‌شود. اگر واکنش احیا توسط سولفات آهن صورت گرفته باشد این تغییر رنگ با یک پوشش شدید رنگ زرد سولفات آهن (II) که تشکیل می‌یابد، تشخیص داده می‌شود.
خنثی سازی و ترسیب فلزات سنگین
خنثی‌سازی از یک طرف pH را به یک مقدار بی‌خطر برای پدیده های بیولوژیک تنظیم می‌کند و از طرف دیگر با خنثی‌سازی ، فلزات سنگین سمی در محلول به نمک های قلیایی و یا هیدروکسیدهایی با قابلیت انحلال کم تشکیل می‌یابند و در نتیجه این مواد از پساب‌ها جدا می‌شوند. سابقا تصور می‌شد که در منطقه pH خنثی ، یعنی pH=7 ، تمام فلزات بدون باقیمانده ته نشین می‌شوند در حالی که بعدها به این واقعیت پی برده شد که تک‌تک فلزات در یک ناحیه مخصوص pH رسوب می‌نمایند. در pH خنثی آهن (III) ، آلومینیوم و کروم به طور کلی عملا رسوب می‌کنند. مس و روی تا نزدیکی های 5/8=pH و نیکل ، کادمیوم ، سرب و نقره در pH های بالای 9 رسوب می‌نمایند. عموما برای رفع این محلولها در این شرایط pH مجاز نیست و باید بعد از فیلتر کردن نسبت به خنثی‌سازی محلول اقدام نمود. خنثی‌سازی پساب‌ها و ته نشین نمودن فلزات سنگین توسط نیترات سود و شیره آهک صورت می‌گیرد. برای ترسیب کلی از شیره آهک در صورت وجود همزمان سولفات‌ها ، فلوئورها و فسفات‌ها استفاده می‌شود. واکنش های خنثی‌سازی تقریبا بلافاصله صورت می‌گیرد ولی ترسیب هیدروکسیدهای فلزی وقت زیادی طلب می‌کند. در اکثر اوقات سریع نمودن عملیات ترسیب و یا سدیمانتاسیون هیدروکسیدها ، با اضافه نمودن مواد راسب کننده (اغلب ذرات آلی کلوییدی) صورت می‌گیرد.
تصفیه لجن ها
بعد از سم زدایی و خنثی‌سازی پساب‌ها، یون های فلز که ابتدا در محلول موجود بودند بعدا به صورت لجن هیدروکسید در پساب‌ها دیده می‌شود. جداسازی این لجن طبق مقررات دولتی اجباری است زیرا در صورت وارد کردن آن در کاتالیزاسیون ممکن است در صورت تغییر احتمالی pH فلزات مربوطه که به صورت رسوب هستند دوباره وارد آب شده و سبب مسمومیت شوند. جداسازی لجن ها منحصرا از طریق سدیمانتاسیون (صاف کردن) و سوسپانسیون صورت می‌گیرد.

سدیمانتاسیون: برای سدیمانتاسیون آب های حاوی لجن راکد، آنها را وارد یک مخزن بات ابعاد مناسب می‌کنند. هیدروکسیدهای سنگین در ته مخزن ته نشین شده و از سطح مخزن آب روشن گرفته می‌شود ذرات ریز لجن گاه به گاه توسط پمپاژ در مخزنهای مخصوصی که برای لجن ساخته شده‌اند جمع آوری می‌شوند. بدین ترتیب این آبها 2-1% مواد جامد در بردارند و 99-98% بقیه آب می‌باشد. این روش بهترین روش شناخته شده است.
سوسپانسیون: تصفیه لجن‌های با دانه بندی ریز با گذشت زمان تکنیکی‌تر شده است. فیلتر پرس ها و انواع دیگر فیلترها در این مورد مطمئن ترند با استفاده از این روش نه تنها لجن ضخیم از لجن های ریز دانه به دست می‌آید، بلکه می‌توان مستقیما پساب‌ها را تصفیه کرد. این لجن های ضخیم تقریبا 80-50% آب در بردارند و به راحتی قابل حمل می‌باشند. اگر امکان حمل کردن لجن های ضخیم به یک مرکز جمع آوری زباله و یا کوره ذوب وجود داشته باشد، این بهترین روش برای حل مساله لجن ها خواهد بود.

مبادله کننده های یونی
یون‌های آلوده کننده ای که در مبادله کننده‌ها جمع می‌شوند، طبیعتا ظرفیتشان نامحدود نیست در پایان واکنش ، مبادله به تدریج آهسته می‌شود تا بالاخره متوقف می‌گردد. برای احیای مبادله‌کننده ها کاتیونی ، آنها را در اسیدهای قوی آبکشی می کنند. یون های فلزی بدین ترتیب وارد اسیدی می شوند و هیدروژن جای آنها را می گیرد. برای احیای مبادله‌کننده های آنیونی ، آنها را با سود آبکشی می‌نمایند تا آنیون‌های جمع شده در آن جای خود را به یون‌های هیدروکسید بدهند. بدین ترتیب مبادله کننده ها دوباره قابل استفاده می‌شوند.

ویرایش و تلخیص:آکاایران

anna_nemati

کاربر

ارسالها: 4603

#68 Posted: 12 Dec 2011 18:06

بیماریهای ناشی از آب

نگاه کلی
به دلیل اینکه آب نقش اساسی در بقا زندگی انسان ایفا می‌کند، در صورت آلوده بودن توانایی زیادی برای انتقال انواع گوناگونی از بیماریها و امراض را نیز دارد. این بیماریها به وسیله باکتریهای بیماری‌زا ، ویروسها ، پروتوزوئرها و کرمها در انسان ایجاد می‌شوند. منابع و مخازن آب از جمله رودخانه ها ، کانال آبها ، دریاچه ها و سدها به ویژه در مناطق گرمسیر ، محلی مناسب برای انتشار این گونه بیماریها هستند. این نوع مخازن آب ، زمینه را برای رشد میزبانهای واسط انگلها مانند حلزونها ، ماهیان ، گیاهان آبزی و ناقلان بیماریها مانند پشه ها و سایر حشرات گزنده فراهم می‌سازند. علی‌رغم کوشش مسئولان برای تصفیه آب به خصوص در مناطق گرمسیر ، این بیماریها ممکن است ایجاد شوند. در نتیجه ، قبل از برطرف ساختن آلودگی آب باید به وضعیت بهداشتی محیط زیست مردم رسیدگی شده و آموزشهای لازم به آنها بدهند تا از آلودگی آب جلوگیری شود.

بیماریهای ناشی از آب

بیماریهای با منشا آبی
معمول ترین شکل بیماری وابسته به آب ، بویژه آن شکلی که سبب آسیب بیشتری در مقیاس جهانی می‌گردد، شامل بیماریهایی است که با آب آلوده به ادرار و مدفوع انسانی، منتقل می‌شوند. آلودگی به این بیماریها ، زمانی اتفاقی می‌افتد که ارگانیسم بیماری زا به آب راه می‌یابد و این آب توسط فردی که به بیماری مصونیت ندارد مصرف می‌شود. از عمده ترین بیماریهای این دسته ، وبا ، حصبه یا تیفوئید ، پاراتیفوئید ، هپاتیت های مسری ، ژیاردیانیز ، لپتوسیپروسیس ، تولادمیا ، اسهال میکروبی و غیره هستند که یک مسیر از انتقال مدفوع تا خوراک داشته و بروز آنها بطور همزمان ، بین افرادی که از یک منبع آب استفاده کرده اند مشخص می شود.
بیماریهای منتقل شده از طریق آب دریا یا آبهای مورد شستشو
بیماریهای مدفوعی- دهانی ناشی از آب ، امکان دارد بعنوان بیماریهای منتقل شده توسط آب شستشو ، طبقه بندی شوند. اکثر عفونتهای اسهالی در آب و هوای گرمسیری ، بیش از آنکه بعنوان یک بیماری ناشی از آب عمل نماید، بصورت بیماریهای منتقل شده از طریق آبهای شستشو عمل می‌کنند. گروه دومی از این بیماریها تعدادی از عفونتهای چشمی و پوستی را شامل می‌شوند که حتی اگر بطور معمول کشنده باشند، یک سری اثرات تضعیفی روی مبتلایان بجا می‌گذارند. بیماریهایی از این نوع شامل زخمها و دملهای پوستی باکتریایی و تراخم و جذام می‌باشند.
بیماریهای وابسته به آب
تعدادی از بیماریها ، به ارگانیسم های بیماریزایی مربوط می‌شوند که بخشی از دو.ره زندگی خود را در آب ، یا در بدن حد واسطی که در آب زندگی می‌کند، می‌گذرانند، از این رو آلودگی در انسان ، نمی تواند با بلعیدن حد واسط یا تماس با ارگانیسم دفع شده توسط مبتلا ، ایجاد شود. اغلب این نوع بیماریها ، توسط کرمهایی ایجاد می شوند که بیمار را اذیت کرده و تخمهایی تولید می‌کنند که توسط ادرار یا مدفوع پخش می‌شوند. آلودگی از طریق نفوذ از جداره پوست غالبا بیشتر از آلودگی از طریق مصرف مستقیم آب است. بیماری شیستوزومازیر (که در ضمن بیل‌هارزیا نامیده می‌شود) مهمترین نمونه از این دسته بیماریها است. دراکان کالیازیز (کرم گینه ای) مولد بیماری آبی دیگری است که در مناطق استوایی کاملا منتشر شده است. در این حالت میزبان حد واسط ، سخت پوست ریزی است و آلودگی انسان بدنبال خوردن آب آلوده شود، با این سخت پوستان ریز اتفاق می‌افتد.
حشرات ناقل بیماریهای وابسته به آب
بیماریهای وجود دارد که توسط حشراتی منتقل می‌شوند که تغذیه و تولید مثل آنها در مجاورت آب صورت می‌گیرد، به طوری که گسترش آنها می‌تواند به قابل دسترس بودن منابع آبی مناسب ، مربوط شود. آلودگی به این نوع بیماری هیچ ربطی به مصرف یا تماس انسان با آب ندارد. پشه هایی که مالاریا و تعدادی دیگر از بیماریها را انتقال می دهند آبهای راکد کم عمق ، استخرها ، حاشیه دریاچه ها و آب انبارها را ترجیح می دهند. حشرات سیمولیوم که بیماری انکوسرسیازیر (بیماری کوری رودخانه) را انتقال می‌دهند در آبهای متلاطم تولید شده و با سیلابها ، آبشارها و غیره ، در ارتباطند و یا در سدها و نیز توربینها و غیره ایجاد می‌شوند.
بیماریهای ناشی از مواد شیمیایی
به علت خواص حل کنندگی آب، بسیاری از ترکیبات می‌توانند در آبهای طبیعی محلول باشند و برخی از آنها ذاتا برای زندگی بشر سمی هستند. خوشبختانه در اغلب موارد غلظت بسیاری از ناخالصیهای ذاتا سمی ، در آبهای طبیعی معمولا خیلی پایین است با وجود این این هزاران ترکیب شیمیایی مورد استفاده درکشاورزی ، منازل و صنعت وجود دارند که قادرند به آبهای سطحی و زیرزمینی راه یابند. تاثیر مواد شیمیایی بر سلامتی ، از دو طریق قابل بررسی است: اثرات حاد ، که در نتیجه مصرف آب آلوده ایجاد می شوند و کم و بیش بلافاصله اثر خود را آشکار می‌سازند و اثرات مزمن ، در نتیجه نوشیدن مداوم آب آلوده ، خطراتی دراز مدت ایجاد می کنند. اثرات برخی مواد ذاتا خطرناک ، پس از رسیدن به حد آستانه بروز می کند و چون غلظت آنها معمولا زیر حد مذکور است لذا اثرات نامطلوبی مشاهده نمی‌شود. بعضی آلاینده ها حد آستانه ندارند و بنابراین هر مقدار مصرف آنها ذاتا مضر است، ترکیبات سرطانزا از این الگو پیروی می‌کنند. بنابراین در مورد ترکیبات ذاتا سرطانزا مثل هیدروکربنهای پلی آروماتیک (PAH)، تری هالومتان ها (THM)، ترکیبات اورگانوکلره و ارگانوفسفره و ترکیبات فرعی حاصل از فرایند گندزدایی (DBPs)، توصیه می‌گردد که از پایین بودن غلطت آنها در آبهای آشامیدنی ، اطمینان حاصل شود. این بدین معنی است که در برخی موارد ، غلظتهای قابل قبول ، در حد قابل تشخیص یا نزدیک به آن است. بدین مفهوم است که رعایت اصول پیشگیرانه بهتر از ظهور اپیدمیک خطراتی واقعی است. برخی از عناصر آلوده کننده آب عبارتند از:

سرب: یکی از قدیمی ترین مسائل آلودگی شیمیایی در آبهای آشامیدنی ، ناشی از به کارگیری مخازن و لوله های سربی در لوله کشی شهری بوده است. آبهای اسیدی نرم که از مناطق کوهستانی سرازیر می شوند، تمایل به انحلال سرب دارند به طوری که مقادیرقابل توجهی از سرب می‌تواند در آب حل شود بویژه در طول شب که آب در شبکه آبرسانی ، راکد می‌ماند. سرب یک سیستم تجمعی است به طوری که تماس مداوم با آن ، در نهایت می‌تواند اثرات سمی ایجاد کند و در طول سالها ، بسیاری از کشورها در راستای کاهش مقدار سرب در محیط زیست تلاشهای زیادی نموده‌اند. استانداردهای فعلی EC برای آب آشامیدنی ، ماکزیمم غلظت سرب را 50 میلی‌گرم در لیتر تعیین کرده است اما به نظر می رسد که این سطح در راهنمای WHO ، نهایتا به 10 میلی‌گرم در لیتر کاهش یابد که دستیابی به آن ، در نواحی با آب که قابلیت حل کنندگی سرب را دارد و نیز با لوله کشی سربی ، مشکل خواهد بود. تصفیه شیمیایی آب با آب آهک یا سود سوزآور ، قبل از توزیع آن انحلال سرب را کاهش می دهد ولی برای دستیابی به حد10 میلی‌گرم در لیتر ، احتمالا حذف لوله های سربی ضروری خواهد بود.

نیترات: ازت نیتراتی بطور طبیعی در بسیاری از خاکها وجود داشته و بنابراین در اغلب آبهای زیرزمینی و سطحی یافت می‌شود. خروجی فاضلابهای هم مقادیر قابل توجهی نیتروژن دارند که قسمت عمده آن بصورت نیترات است. اگرچه تاکنون مضرات حضور نیترات در آبهای آشامیدنی برای بچه ها و بزرگسالان ، مشاهده نشده است، ولی برای نوزادان تا سن حوالی شش ماهگی خطرناک است. قبل از این سن ، نوزادان فاقد فلورای باکتریایی طبیعی در روده خود بوده و نمی توانند نیتریت ناشی از احیای نیترات را در معده تحمل کنند. هر گاه یک نوزاد با شیشه ای که شیر آن حاوی 20-10 میلی‌گرم در لیتر نیتروژن نیتراتی است تغذیه شود، امکان جذب نیترات به خون و جلوگیری از انتقال اکسیژن ونهایتا احتمال بیماری مت‌هموگلوبین وجود دارد که به این حالت ، بیماری نوزاد آبی گفته می‌شود.

فلوئورید: فلوئورید نمونه ای از سازنده های آبی است که در غلظتهای کم ، مفید ولی در غلظتهای بالا مضرند. فلوئورید بطور طبیعی در بعضی از آبها وجود دارد و حضور آن در آبهای آشامیدنی روی پوسیدگی دندان بویژه در بچه ها اثر بازدارندگی دارد. از این رو برخی دست اندرکاران بهداشت ، فلوریددار کردن آب آشامیدنی را تا سطح 1 میلی‌گرم در لیتر توصیه می‌کنند. این توصیه اغلب از سوی افرادی که به مصرف مواد شیمیایی دارویی معترفند، بشدت مورد مخالفت قرار گرفته است. اگر سطح فلورید بیشتر از 5.1 میلی‌گرم در لیتر باشد، لکه های زردی روی دندان ظاهر می‌شود و در مقادیر بالا ، ممکن است صدمات استخوانی ناشی از فلوروسیس رخ دهد.

آرسنیک: در برخی نواحی ، بویژه در مناطقی از آرژانتین ، چین ، هند ، مکزیک و تایوان ، آبهای زیر زمینی حاوی آرسنیک تا غلظتهای چند میلی گرم بر لیتر باشند. در راهنمای WHO، میزان آرسنیک 10میلی‌گرم در لیتر توصیه شده اگرچه سطح آن در استاندارد ECMAC ، (میلی‌گرم در لیتر) 50 می باشد. مصرف مداوم آب حاوی غلظتهای بالاتر آرسنیک می‌تواند منجر به پیگمانتاسیون پوست و انواع گوناگون از بیماریهای گوارشی ، خونی و کلیوی گردد.

سختی آب: شواهدی آماری قوی موجود است که نشان می‌دهد بین افزایش سختی آب آشامیدنی تا حوالی 175 میلی‌گرم در لیتر و کاهش احتمال وقوع برخی انواع بیماریهای قلبی ، رابطه ای وجود دارد. این شواهد بیانگر این موضوع است که نرمسازی آنها می‌بخشد. اثرات نامطلوبی بر سلامتی افراد دارد. برخی روشهای نرمسازی ، مقدار سدیم آب را افزایش می‌دهند که این موضوع می تواند برای افراد دارای بیماریهای قلبی و کلیوی ، نامطلوب باشد.

ویرایش و تلخیص:آکاایران

anna_nemati

کاربر

ارسالها: 4603

#69 Posted: 12 Dec 2011 18:07

لانتانیدها

معرفی
لانتانیدها عنصرهای 58 تا 71جدول تناوبی را تشکیل می‌دهند و جزو عناصر واسطه داخلی می‌باشند. وجه تسمیه لانتانیدها از عنصر 57 جدول یعنی لانتان (La) گرفته شده است. باید توجه داشت که خواص شیمیایی این دسته از عناصر مشابه خواص لانتان می‌باشد همچنین به این گروه از عناصر ، عناصر خاکهای کمیاب "Rare-earth elements"نیز اطلاق می‌شود. در واقع اطلاق نام خاکهای نادر یا کمیاب ، از آنجائیکه این عناصر نه کمیابند و نه به آن دسته از اکسیدهای خاکی مانند (اکسیدهای) آلومینا، زیرکونیا و ایتریا تعلق دارند، غلط مصطلح است.

لانتانیدها

زمانیکه نخستین اعضای این گروه برای اولین بار کشف شد، بصورت اکسید مجتمع گردیده بودند و از آنجائیکه این اکسیدها تا اندازه‌ای به اکسیدهای کلسیم ، منیزیم و آلومینیوم که بعدها به آنها عنوان اکسیدهای خاکی اطلاق گردید، شباهت دارند، لذا این عناصر به نام خاکهای کمیاب معروف گردیدند. در هر صورت باید توجه داشت که سریم در پوسته زمین بسیار فراوان تر از سرب بوده و نیز ایتریم از قلع بسیار فراوان‌تر است و حتی باید اذعان نمود که کمیاب ترین خاکهای کمیاب ، به استثنای پرومتیم ، بسیار از عناصر گروه پلاتین فراوان‌ترند.
منابع طبیعی
اگرچه لانتانیدها بصورت بسیار گسترده در طبیعت پخش می‌باشند، لکن بطور کلی در غلظتهای کم یافت می‌شوند. همچنین در برخی از مواد کانی بصورت مخلوط و در غلظتهای زیاد ملاحظه شده اند. جدول زیر نمایانگر برخی از کانیهای معروف لانتانیدها می‌باشد.

ماده کانی

شکل بلور

ترکیب فرمولی
مونازیت (monazite)
تک شیب

CePO4 با Th3(PO4)4
زنوتیم (xenotime)
چهارگوش

YPO4
گادولینیت (gadolinite)
تک شیب

2BeO.FeO.Y2O3.2SiO2
بستناسیت (bastnasite)
شش‌گوش

CeFCO3
سامارسکیت (samarskite)
مکعب مستطیل

Ca٫Fe٫UO2)3O.Y2O3.3(Nb٫Ta)2O5)
فرگوزونیت (fergusonite)
چهارگوش

Y2O3.3(Nb٫Ta)2O5
اوکسنیت (euxenite)
مکعب مستطیل

Y2(NbO3)3.Y2(TiO3)3.1½H2O
ایتروفلوئوریت (yttrofluorite)
مکعب

2YF3.3CaF3

مهمترین کانی‌های خاکهای کمیاب عبارتند از:مونازیت ، زنوتیم ، بستناسیت. معمولا این مواد بوسیله اعمال مکانیکی مانند شناورسازی و یا استفاده از روشهای مغناطیسی تغلیظ می‌شوند. سپس لانتانیدها در حالتیکه بصورت کانیهای فسفات یا سیلیکات می‌باشند، بوسیله اسید مورد شستشو قرار می‌گیرند. برخی از کانیها مانند کولومبوتانتالاتها با کربن حرارت داده شده و یا تحت تاثیر کاستیک قوی قبل از سنگ شویی قرار داده می‌شوند.
تجزیه و جداسازی
لانتانیدهای مخلوط شده را می‌توان از محلولهای اسیدی با استفاده از رسوب اگزالات جدا کرد. اشتعال اگزالات باعث تولید اکسیدهای لانتانیدهای مخلوط خواهد گردید. سپس این اکسیدها غالبا با استفاده از روشهای تبادل یونی و استفاده از خیساندن در اسید تغلیظ می‌شوند. در این حال لانتانیدها در محلول بصورت یونهای سه ظرفیتی هیدراته که دارای خواص بسیار مشابه می‌باشند، درمی‌آیند. بنابراین آنها تمایل به تشکیل رسوبهای بلوری مخلوط یا محلولهای جامد نشان می‌دهند. استفاده از یک ماده شیمیایی واحد به منظور افزایش غلظت یکی از عناصر خاکهای کمیاب لزوم تکرار عملیات را ایجاب می‌نماید. یکی از روشهایی که در گذشته و حال مورد استفاده بوده و هست، استفاده از فرایندهای جزء به جزء مانند تبلور جزء به جزء و یا تجزیه جزء به جزء به منظور خالص کردن عناصر می باشد. در این شرایط ، مقدار کار بسیار زیاد به منظور جداکردن مقدار بسیار کمی از عناصر ، باعث بالارفتن هزینه های خلوص خاکهای کمیاب و برشمردن آنها بدین صنعت خواهد بود. اکنون نیز از روشهای جزء به جزء هنوز در زمینه جداسازی این خاکها در حالت خام و بویژه عناصر لانتان و سریم استفاده می‌شود، زیرا سریم را می توان از لانتان با استفاده از حالت چهار ظرفیتی سریم جدا کرد. در حال حاضر سایر اعضای خانواده خاکهای کمیاب را با استفاده از فرآیندهایی تبادل یونی خالص می نمایند مضافا چنانچه درجه خلوص بالا مدنظر نباشد، می توان از روش استخراج مایع- مایع بدین منظور استفاده کرد.
خواص لانتانیدها
لانتانیدها فلزهایی براق هستند و واکنش پذیری شیمیایی قابل توجهی دارند. خواص شیمیایی این دسته از عناصر مشابه خواص لانتان با عدد اتمی 57 می باشد. کلیه این عناصر قادر به تشکیل املاح سه ظرفیتی می باشند و زمانیکه این املاح در آب حل می شوند، خواص شیمیایی بسیار مشابه از خود نشان می دهند. لانتانیدها ، نظر به وضعیت جدو!ل تناوبی، بدین صورت هستند که همچنانکه عدد اتمی آنها افزوده می شود، بار افزوده شده روی هسته آنها بوسیله پر شدن لایه های ناقص داخلی آنها با الکترونها ، موازنه می‌شود. ولی به هر حال باید توجه داشت که این لایه ها نقشی در نیروهای والانس ما بین اتمها ایفا نمی نمایند. لانتانیدها به علت برخوردار بودن از خواص اختصاصی دارای پتانسیل باارزشی در زمینه استفاده بعنوان عوامل آلیاژی میباشند. این عناصر با استفاده از احیاء گرمایی بوسیله اثر کلسیم ، لیتیم و یا سایر فلزات قلیایی برهالید بی آب آنها و سپس ذوب مجدد در خلا به منظور تبخیر نشانه های باقیمانده از مواد احیا کننده، احیا می شوند. همچنین می‌توان آنها را بصورت الکترولیتی از حمامهای ملح ذوب شده مانند آنچه در زمینه سریم و میش متال (مخلوط فلزات خاکهای کمیاب ، اساسا سریع با مقدار بسیار کمی از آهن) صورت می پذیرد، احیا کرد. باید توجه داشت که مواد جامد بدون آب همچنین نشان دهنده تغییر زیادتری در خواص ما بین عناصر نسبت به املاح هیدراته هستند. خاکهای کمیاب با بعضی از ترکیبات آلی ، املاح آلی تشکیل می‌دهد. این کیلیت ها که در اطراف این یونها ، آب جایگزین می نمایند، باعث زیاد شدن تغییر در خواص ما بین هر یک از خاکهای کمیاب می‌شوند. سودمندی این تکنیک در روشهای جدید تبادل یونی ، در زمینه جداسازی این عناصر کاملا قابل ملاحظه است.
موارد کاربرد

فلزات خاکهای کمیاب تمایل بسیار شدید برای ترکیب با ناخالصیهای غیر فلزی مانند اکسیژن ، نیتروژن ، کربن و هیدروژن دارند. لذا با توجه به خاصیت فوق ، مقدار قابل ملاحظه ای از مخلوط فلزات خاکهای کمیاب بعنوان مواد تصفیه کننده (getler) در صنایع متالوژی مورد استفاده واقع می شود.
عناصر خاکهای کمیاب ، هنگامیکه تحت تاثیر حرارت واقع می گردند نمایانگر طیف بسیار پیچیده ای بوده و نور شدید سفید زدگی از آنها ساطع می شود، بنابراین از آنها در صنایع تصاویر متحرک و لامپ های تصویر تلویزیون های رنگی استفاده می گردد.
مصارف صنعتی فراوانی نیز برای هر یک از این عناصر متصور می باشد از جمله از برخی از آنها در سوزاندن سموم ناشی از راکتورهای هسته ای استفاده می شود.

ویرایش و تلخیص:آکاایران

anna_nemati

کاربر

ارسالها: 4603

#70 Posted: 12 Dec 2011 18:07

نفت سفید

نفت سفید یا کروزن، برشی از نفت خام است که حدود نقطه جوش آن 180 الی 275 درجه سانتیگراد و دانسیته آن 780/0 می‌باشد. قسمت اعظم نفت سفید شامل هیدروکربورهایی است که مولکول آنها دارای 11 تا 15 اتم کربن است.

نفت سفید

تفکیک نفت سفید از نفت خام
نفت خام را پس از آنکه از دل خاک بیرون آوردند با لوله کشی و غیره به پالایشگاه حمل می‌کنند تا در آنجا پالایش و به ترکیبات مفید و قابل استفاده تبدیل شود زیرا نفت خام را به همان صورت اولیه نمی‌توان استفاده کرد. نفت خام مخلوطی از هیدروکربورهای مختلف بوده که در آن مواد سبک مانند بنزین و مواد سنگین مانند قیر وجود دارد که در هم حل شده اند. برای استفاده باید این مواد از هم تفکیک گردند و به این جهت لازم است که عمل تفکیک روی نفت خام انجام گیرد.
تفکیک نفت خام در دو مرحله صورت می‌گیرد: اول تفکیک جزء به جزء همه نفت خام در فشار اتمسفر، و سپس ارسال باقیمانده دیرجوش این مرحله به دستگاه تفکیک دیگری که تحت خلا شدید عمل می‌کند. بنابراین ، نفت خام پس از حرارات در کوره در برج تقطیر اتمسفری به فراورده های زیر تفکیک می شود: گازهای سوختی (که عمدتا شامل متان و اتان است) ، گازهای سبکتر (شامل پروپان ، بوتان وهمچنین متان و اتان است) ، نفتای سبک ، نفتای سنگین ، نفت سفید ، نفت گاز یا گازوئیل و باقیمانده خام برج تقطیر اتمسفری. در برج تقطیر در خلا نیز باقیمانده برج تقطیر اتمسفری به جریان نفت گاز خلا و باقیمانده برج تقطیر در خلا تفکیک می‌شود. نفت گاز سبک ، نفت گاز اتمسفری و نفت گاز خلا را غالبا برای تولید بنزین ، سوخت هواپیما و سوخت دیزل به واحد هیدروکراکینگ یا کراکینگ کاتالیزوری می‌فرستند. باقیمانده برج خلا را نیز می توان در واحدهای گرانروی شکن ، کک سازی . یا آسفالت زدایی برای تولید نفت کوره سنگین و یا خوراک واحد کراکینگ و یا مواد خام روغن روانسازی پالایش کرد باقیمانده نفت خامهای آسفالتی را می توان برای تولید آسفالت جاده سازی و یا پشت بام ، مورد عملیات پالایش دیگری قرار دارد.
نفت سفید (کروزن)
نفت سفید یا نفت چراغ که در ایران به طور معمول نفت می‌نامند، مایعی بیرنگ و کمی سنگین تر از بنزین است که بوی مخصوص آن پس از تبخیرشدن از بین می‌رود. نفت سفید از آغاز پیدایش صنعت نفت تا 50 سال ، مهمترین فراورده نفتی بود. نخست بعنوان روغن چراغ بکار می‌رفت و هنوز هم در مواردی برای تولید روشنایی بکار می‌رود. چگالی نفت در حدود 780/0 است که افزایش چگالی آن معرف وجود درصد بیشتری از هیدروکربورهای نفتنی ومعطره است و کیفیت آن بستگی به نوع اجزاء تشکیل دهنده آن و حدود نقطه جوش آن دارد.
مشخصات مهم نفت سفید
نقطه اشتعال
نقطه اشتعال یک مایع نفتی حداقل درجه حرارتی است که ، بخار حاصل از آن در مجاورت شعله برای چند لحظه مشتعل گردد. به عبارت دیگر نقطه اشتعال درجه حرارتی است که در آن درجه حرارت به اندازه کافی بخار تولید می‌شود که با عوامل موجود در مقابل شعله قابل اشتعال گردد. نقطه اشتعال مواد نفتی معرف مقداری مواد سبک موجود در آن است، و بنابراین به کمک آن می توان با درنظر گرفتن حد انفجار ، احتمال انفجار در مخازن نفتی را پیش بینی کرد. نقطه اشتعال نفت سفید نباید از 100 درجه فارنهاریت پایین تر باشد. پایین بودن نقطه اشتعال به علت وجود هیدروکربورهای ردیف بنزین می‌باشد که باید در هنگام پالایش همواره کنترل گردد.

تصویر

نقطه دود (SMOKE POINT)
حداکثر طول شعله چراغ فتیله ای استاندارد آزمایشگاهی قبل از دود کردن ، بر حسب میلی‌متر، نقطه دود هیدروکربور نامیده می شود. نقطه دود نفت سفید بستگی به هیدروکربورهای متشکله آن دارد و نقطه دود آن نباید از میلی‌متر کمتر باشد. برای بالابردن نقطه دود هیدروکربورهای معطره آن را به روش استخراج جدا می‌کنند.
مقدارذغال شدن (CHARVAIUE)
این آزمایش برای تعیین مقدار کربن باقی مانده که از سوختن نفت چراغ در 24 سرعت تولید می‌گردد، می‌‌باشد و از روی آن می‌توان مرغوبیت نفت سفید را بررسی کرد. روشهای مختلفی جهت تعیین مقدار کربن حاصل از سوختن نفت سفید وجود دارد که براساس روشهای IP یا ASTM می باشد.

مهمترین خواص دیگر نفت سفید از نظر تجارتی عبارتند از: چگالی ، ارزش حرارتی ، مقدار گوگرد ، بو ، و یسکوزیته و غیره.
تصفیه شیمیایی نفت سفید
برشهای مختلف حاصل از تقطیر نفت خام از جمله: نفت سفید ، نفت کوره ، روغن‌ها و گازوئیل دارای ناخالصیهایی مانند: هیدروکربورهای غیر اشباع ترکیبات اکسیژنه (اسیدهای نفتنی و ترکیبات آسفالتی) ، ترکیبات گوگردی (سولفونه و سولفوره) و ازته و همچنین ناخالص فلزی می‌باشد. این ناخالصیها علاوه بر اینکه از مرغوبیت محصولات می کاهند، باعث خوردگی دستگاهها مورد استفاده می‌گردند. در بسیاری از موارد ، لازم است که این ناخالصیها از محصولات حذف گردند تا به مواد با ویژگی‌های استاندارد و قابل مصرف تبدیل گردند. هدف و روشهای خالص سازی به طبیعت محصول نفتی و کاربرد بعدی آن بستگی دارد.
عمل تصفیه به روشهای مختلف صورت می‌پذیرد که در زیر به تعدادی از آنها اشاره می شود:
تصفیه با سود
این روش بیشتر به منظور شستشوی ترکیبات اسیدی موجود در برش های نفتی به کار گرفته می شود که مهمترین این ترکیبات مرکاپتانها ، هیدروژن سولفوره ، گاز کربنیک تیوفنل ها ، آلکیل فنل ها ، اسید سیانیدریک ، اسیدهای‌چرب و اسیدهای نفتنی می باشند.
تصفیه با اسید سولفوریک
اسید سولفوریک با هیدروکربورهای آروماتیک ، اولفین‌ها ، ترکیبات اکسیژنه ، اسیدها ، مواد رنگی و سولفوره ترکیب می شود. اسید دکانته شده، به علت داشتن رزین‌ها (حاصل از پلیمریزاسیون در مجاورت اسیدسولفوریک) سیاه رنگ می‌باشد. برای اینکه نفت رنگ زرد نداشته باشد، باید مقدار اسید نیتروی موجود در اسید سولفوریک کمتر از 1/0 درصد باشد اغلب جهت حذف ذرات اسیدی اضافی ، عمل شستشو با یک محلول سود و سپس با آب انجام می‌گیرد.
روش دکتر
انواع بنزین و ترکیبات سنگین تر مانند برش نفتا و کروزن را می توان به کمک این روش مورد ترتمان قرار داد. به علت اینکه قسمتی از مواد شیمیایی ، در حین استخراج مصرف می شود، یک روش نیمه رژنراتیو می‌باشد یعنی نصف مواد دوباره احیا می گردد. در این روش از محلول قلیایی پلمبیت سدیم (Na2PbO2) جهت ترتمان استفاده می‌شود.

تصویر

روش هیپوکلریت
از هیپوکلریت ، اغلب به عنوان عامل اکسیدکننده، برای کاهش بو و نیز کاهش مقدار مرکاپتانها در برشهای مختلف نفتی ، استفاده می‌شود. این روش می‌تواند، یک روش تکمیلی برای ترتمان برشها با سود باشد.
تصفیه نفت سفید بوسیله انیدرید سولفوره (روش ادلینو"Edeleanu")
با توجه به اینکه انیدرید سولفوره‌ی مایع (SO2) به راحتی هیدرکربورهای اشباع نشده از کربن و ترکیبات آروماتیک را در خود حل می کند، لذا از آن برای جدا کردن ناخالصی های نفت سفید و تصفیه آن استفاده می‌شود. در این روش تصفیه نفت سفید که به روش ادلینو (Edeleanu) معروف است، ابتدا ماده نفتی را از روی یک لایه کلرور سدیم و کلرورکلسیم خشک به نسبت 2 به 1 عبور می دهند تا کاملا خشک شود. بعد به وسیله دستگاههای تبادل حرارتی در یک ظرف آهنی تا دمای (10-) درجه سانتگراد سرد میکنند، سپس انیدرید سولفوروی مایع با (10-) درجه سانتیگراد را بدون هم زدن به صورت قطرات خیلی ریز در داخل طشتک بر روی ماده نفتی می‌پاشند. مقدار انیدرید سولفوردی مایع لازم در این عملیات بیش از یک چهارم مقدار مایع نفتی است. مایع داخل طشتک پس از مدتی به دو فاز تبدیل می‌شود که قشر بالایی آن ماده نفتی یا کروزن اشباع از انیدرید سولفورو است. فاز پایینی انیدسولفوردی مایعی است که هیدروکربورهای غیر اشباع سنگین و سایر ناخالصی‌ها را در خود حل کرده است. به وسیله عمل دکانتاسیون ، دوفاز را از هم جدا می‌کنند و آنها را از دستگاههای تبادل حرارتی عبور می‌دهند تا در اثر گرما، انیدریدسولفورو به صورت گاز خارج گردد. گازهای حاصل را بوسیله کمپرسورها می‌مکند و در اثر برودت به مایع تبدیل می‌کند که مجددا از آن در عملیات بعدی استفاده می‌شود. در این عملیات، حدود 3/0 درصد انیدرید سولفورو در لایه فوقانی باقی می‌ماند، که به وسیله شستشو با آب از بین می‌رود. از مواد باقی مانده در لایه زیرین، بعد از جداکردن انیدرید، می توان اساس تربالتین و روغنهای سنگین تهیه کرد. در این عملیات ، در حدود 5/0 درصد انیدررید سولفورو از بین می‌رود.
موارد کاربرد نفت سفید

روشنایی: از کروزن جهت روشنایی و همچنین برای علامت دادن به کمک آتش استفاده می شود چون نقطه اشتعال کروزن بالاتر از 35 درجه است لذا از نظر آتش سوزی خطری ندارد.
بعنوان سوخت: کروزن سوخت اغلب تراکتورها و ماشین های مورد استفاده در کشاورزی و همچنین بعنوان منبع نیرو در برخی توربینهای هواپیماها و موتورهای جت هواپیماها می‌باشد.

ویرایش و تلخیص:آکاایران

صفحه 7 از 11: « پیشین 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 پسین »

علم و دانش /

پرو‍ژه

برای دسترسی به این قسمت میبایست عضو انجمن شوید. درصورتیکه هم اکنون عضو انجمن هستید با استفاده از نام کاربری و کلمه عبور وارد انجمن شوید. در صورتیکه عضو نیستید با استفاده از این قسمت عضو شوید.

↑ بالا