ΑΣΚΗΣΗ 5η Θολερότητα-Κροκίδωση-Καθίζηση Θεωρητικό υπόβαθρο Θολερότητα (Turbidity). Προκαλείται από τα κολλοειδή και τα λεπτόκοκκα αιωρούµενα στερεά (ανόργανα, άργιλος, ιλύς, οργανικά, µικροοργανισµοί) Οφείλεται: 1. Οργανικές ενώσεις (µακροµόρια-κολλοειδή) 2. Ανόργανες ενώσεις (Υδροξείδια σιδήρου-αργιλίου, SiO 2 ) 3. Φυτικούς ή ζωικούς µικροοργανισµούς (φύκη, πλαγκτόν) Ο βαθµός θολερότητας των νερών αποτελεί ενδεικτικό µέτρο εκτίµησης του βαθµού της ρύπανσης µε δύο επιφυλάξεις 1. να οφείλεται στην παρουσία κάποιου αδρανούς αβλαβούς υλικού 2. η έλλειψη θολότητας δεν συνεπάγεται αποκλειστικά την έλλειψη ρύπανσης
Κολλοειδή. Συστήµατα διασποράς όπου η διασπαρµένη ουσία έχει διαστάσεις κολλοειδούς. ( ιαστάσεις κολλοειδούς. 10-7 έως 10-4 cm) Μικκύλια είναι η κολλοειδής µονάδα. Τα µικκύλια µπορεί να είναι: συσσωµατώµατα µορίων µακροµόρια µικροκρύσταλλοι Ανάλογα της φυσικής κατάστασης του µέσου διασποράς τα κολλοειδή διακρίνονται: αερολύµατα (καπνός) υδρολύµατα (γαλακτώµατα, αφρός) στερεολύµατα (µαγιονέζα) Ανάλογα µε το αν τα µικκύλια προσροφούν µόρια του µέσου διασποράς ή όχι: 1. Λυόφιλα ή υδρόφιλα. 2. Λυόφοβα ή υδρόφοβα. Χαρακτηριστική ιδιότητα των κολλοειδών: Τα µικκύλια είναι οµώνυµα ηλεκτρικά φορτισµένα οπότε απωθούνται µεταξύ τους και αποφεύγεται η συσσωµάτωση τους.
Κροκίδωση (Coagulation) ονοµάζεται η µε ή χωρίς µηχανικά µέσα υποβοήθηση της συγκόλλησης και συσσωµάτωσης των αιωρούµενων υλικών σε κροκίδες µεγαλύτερων διαστάσεων που καθιζάνουν εύκολα. Στην Υγειονοµική Μηχανική κροκίδωση ονοµάζεται η προσθήκη στο νερό ή στα λύµατα ανόργανων ή οργανικών ηλεκτρολυτών µε αποτέλεσµα τη συσσωµάτωση Κύριος µηχανισµός της κροκίδωσης θεωρείται η εξουδετέρωση των οµώνυµων ηλεκτρικών φορτίων από ιόντα αντίθετου φορτίου που προκαλούνται στην επιφάνεια και στη συνέχεια η συσσωµάτωσή τους λόγω των δυνάµεων Van der Waals. Κυριότερο κροκιδωτικό το Al 2 (SO 4 ) 3 Al 2 (SO 4 ) 3. 15 Η 2 Ο 2 Al 3+ + 3SO 4 2- + 15 H 2 O Αντίδραση µε ΟΗ - 2 Al 3+ +6(OH - ) Al 2 O 3. 6 H 2 O Καθίζηση (Sedimentation). Η διεργασία κατά την οποία τα αιωρούµενα στερεά που έχουν συσσωµατωθεί σε σχετικά µεγάλες κροκίδες ηρεµούν και διαχωρίζονται από το νερό.
ΘΟΛΟΜΕΤΡΟ H λειτουργία του στηρίζεται στην εκτροπή ή όχι του ηλιακού φωτός όταν περάσει µέσα από τη µάζα του νερού Αποτελείται από: 1. Φωτεινή πηγή 2. Φωτοκύτταρο 3. Ηλεκτρικό κύκλωµα 4. Οθόνη 5. Κυβέττα Μέθοδος µέτρησης Μετράται µε την οπτική ιδιότητα του υγρού να διαχέει και να απορροφά το φως αντί της ευθύγραµµης διάδοσής του. Το φως που προσπίπτει σε θολό δείγµα νερού: απορροφάται εν µέρει από τα σωµατίδια διαχέεται εν µέρει λόγω πολλαπλών αντανακλάσεων από τα σωµατίδια διαδίδεται ευθύγραµµα εν µέρει δια του δείγµατος
1. Οπτική µέθοδος. Θολόµετρο του Jackson µε φλόγα κεριού, όπου τοποθετείται µακρύς ή κοντός κυλινδρικός σωλήνας πάνω από το αναµµένο κερί. Προστίθεται δείγµα µέχρις ότου το περίγραµµα της φλόγας να µην µπορεί να διακριθεί. Ανάλογα µε το ύψος του δείγµατος στον κύλινδρο παίρνουµε από πίνακα τη µέτρηση θολερότητας σε Jackson Turbidity Units (JTU) 2. Ενόργανη µέθοδος (Νεφελοµετρία). Πηγή φωτός φωτίζει το δείγµα και ένας αριθµός από φωτοηλεκτρικά κύτταρα (µε κατάλληλο µετρητή) µετρούν την ένταση του διαχεόµενου φωτός κάθετα προς το προσπίπτον φως. Η διάχυση συγκρίνεται µε τη διάχυση από πρότυπο διάλυµα κάτω από τις ίδιες συνθήκες και µετράται σε Nephelometric Turbidity Units (NTU) 3. Φορµαζίνη. Οργανικό πολυµερές το οποίο δεν διαλύεται στο νερό και κατασκευάζεται µε αραιώσεις πρότυπου διαλύµατος θολερότητας. Μονάδες Formazin Turbidity Units (FTU) Συγκριτικά FTU=NTU JTU FTU ανάλογο της απορρόφησης και αντιστρόφως ανάλογο της διάδοσης (σκέδασης) NTU ανάλογο της διάδοσης (σκέδασης)
ΠΕΙΡΑΜΑ JAR TEST 1. Προετοιµασία θολού δείγµατος: Σε 2 lt νερού βρύσης προσθέσατε 1 gr χώµατος και αναδεύσατε έντονα 2. Προετοιµασία διαλύµατος κροκιδωτικού Al 2 (SO 4 ) 3.18H 2 O Ζυγίστε 1,233 gr Al 2 (SO 4 ) 3.18H 2 O και διαλύστε το σε 100 ml αποσταγµένο νερό. 1 ml αυτού του διαλύµατος περιέχει 1 mg Al 3+. (Το διάλυµα αυτό σας δίνετε έτοιµο). 3. Μέτρηση θολότητας αρχικού δείγµατος νερού που ετοιµάσατε στο 1 Προσοχή!! Η κυβέττα του θολόµετρου να είναι απόλυτα καθαρή. 4. Γεµίστε τα 4 δοχεία του JAR test των 400 ml µε θολό νερό. Προσοχή!! Τα 400 ml που περισσεύουν αδειάστε τα σε 5ο δοχείο 5. Προσθέστε 1 ml διαλύµατος Al 3+ στο πρώτο δοχείο, 2 ml στο δεύτερο, 3 ml στο τρίτο και 4 ml στο τέταρτο. Προσοχή!! Μην προσθέσετε κροκιδωτικού στο 5ο δοχείο. 6. Τοποθετήσατε τα 4 δοχεία του JAR test στην συσκευή. 7. Αρχίσατε τη λειτουργία της σύµφωνα µε το εξής Γρήγορη ανάδευση: 15 sec σε 200-250 rpm (maximum των στροφών) Κροκίδωση: 20 min σε 35 rpm Καθίζηση: Ηρεµία για 30 min. 8. Από το πάνω µέρος κάθε δοχείου λάβετε δείγµα και µετρήστε τη θολότητα στο θολόµετρο. Προσοχή!! Θα πάρετε δείγµα και από το 5ο δοχείο. Η λήψη του δείγµατος πρέπει να γίνει χωρίς να προκληθεί αναταραχή. 9. Συγκρίνατε τα αποτελέσµατα µε την αρχική θολότητα και συµπεράνατε για τη βέλτιστη δόση κροκιδωτικού.