【روش تست جارتست و کاربردهای آن】 | دقیق شیمی آزما

روش تست جارتست و کاربردهای آن

آزمایش جار (Jar Test ) تست انعقاد یک روش شیمیایی برای تصفیه آب و فاضلاب است. در این روش مواد شیمیایی مختلف از جمله سولفات آلومینیم، سولفات فرو، کلریدآهن و انواع پلیمرها را به مقادیر لازم و کافی به آب یا فاضلاب اضافه می شود تا ذرات کوچک و سبک و غیر قابل ته نشین، به ذرات بزرگتر و سنگین تر و قابل ته نشین تبدیل شود. همچنین این آزمایش میزان تاثیر مواد شیمیایی در فرایندهای تصفیه آب و فاضلاب را نشان می دهد. بعلاوه آزمایش جار ابزار کارآمدی برای بررسی منعقدکننده ها یا پلیمرهای جدید و مقایسه آنها با یکدیگر باشد. این روش اولین قدم در جهت قابلیت تصفیه پذیری پساب واحدهای صنعتی انجام تست جار نیز هست.

عوامل مختلفی مانند شرایط مخلوط کردن، PH، قلیائی بودن، کدورت و درجه حرارت در کارایی و عملکرد یک منعقد کننده تاثیر گذار است. امکان ایجاد اختلال در عمل انعقاد سازی بوسیله دی اکسید کربن وجود دارد زیرا به جای ته نشینی مواد باعث شناوری آنها می شود، از طرف دیگر اگر PH در محدوده مناسب نباشد لخته های ایجاد شده ریز، سبک و شکننده خواهند بود.

معمولا برای پیش بینی شرایط انعقاد مناسب برای تعیین میزان کافی مواد منعقدکننده و کمک منعقدکننده از دو شیوه مختلف استفاده می شود. 

روش اول به اندازه گیری پتانسیل زتا وابتسه است است که به دلیل نیاز به وسایل آزمایشگاهی پیچیده، مورد استفاده وسیع قرار نگرفته است. 

روش دوم انجام  آزمایش جارتست می باشد که برخلاف پتانسیل زتا بسیار رایج و آسان است. در این تست معمولا از شش ظرف شیشه ای و یک دستگاه همزن که به طور همزمان محتویات همه ظرف ها را بهم می زند استفاده می شود. مواردی که می تواند توسط این روش مورد ارزیابی قرار گیرد شامل: سرعت اختلاط، مدت زمان اختلاط، نوع و میزان ماده منعقدکننده، pH، اندازه لخته، دما، خصوصیات ته نشینی، زمان تشکیل لخته و زلال بودن آب تصفیه شده می باشد.

پارامترهای شاخص در تصفیه آب کاهش کدورت و مواد معلق هستند. در مورد فاضلاب BOD ,COD پارامترهای شاخص هستند. و قبل و بعد از جارتست فاضلاب، بار آلودگی بخصوص COD اندازه گیری می شود. نتیجه تغییرات بارآلودگی با توجه به میزان و نوع منعقد کننده، منعقد کننده و دز مصرفی آن را نشان خواهد داد. مدت زمان این آزمایش  کوتاه است.

بیشتر بخوانید: شیمی تجزیه و صنایع شوینده

تجهیزات لازم برای آزمون جارتست

1-دستگاه جارتست 6 خانه با همزن با قابلیت تنطیم سرعت بین 10 تا 250 دور بر دقیقه

2-ترازو

3-بشر 1000 سی سی

4-ظرف پلاستيکي با ظرفيتي بيش از 2 لیتر براي برداشتن نمونه

5-استوانه مدرج 100 سی سی

6-پيپت1 و 5و  10 یا 20 سی سی

7-دستگاه پی اچ متر

8-دستگاه کدورت سنج

9-تجهیزات اندازه گیری COD

هدف از انجام این آزمایش

1-تعیین مقدار مناسب ماده منعقد کننده اصلی

2-تعیین مقدار مناسب ماده منعقد کننده فرعی

3-تعیین PH مناسب برای انعقاد

روش انجام آزمایش

قبل از شروع آزمایش تمیز بودن کلیه ظروف جار را بررسی کنید. 

نمونه را کاملا مخلوط کرده و با استفاده از استوانه مدرج یک لیتر از نمونه مخلوط شده را به بشر یک لیتری منتقل کنید. بشر را زیر یکی از پاروها قرار دهید. مطمئن شوید پارو به دیواره‌های بشر برخورد نمی کند.

دور دستگاه را روی اختلاط تند ( 120-80 دور در دقیقه ) تنظیم کنید. 

آزمایش باید قابل تکرار باشد پس یک بار تمام مراحل کار را انجام دهید. 

یک پیپت مدرج 5 میلی لیتری را از منعقد کننده اصلی پر کنید و تدریجاً به نمونه‌ در حال اختلاط اضافه نمایید، به محض مشاهده اولین لخته‌ها تزریق منعقد کننده را قطع کنید و حجم مصرفی را یادداشت نمایید، این مقدار از منعقد کننده به عنوان مقدار مبنا در نظر گرفته می‌شود.

اکنون هر شش ظرف دستگاه جار را از یک لیتر نمونه مخلوط شده پر کنید و دور دستگاه را مثل قبل تنظیم نمایید. مقدار تزریقی منعقد کننده را در هر ظرف طوری تنظیم کنید که عدد حاصل از مرحله قبل در یکی از دو ظرف میانی قرار گیرد. ماده منعقد کننده را به‌طور همزمان به هر شش ظرف افزوده و زمان ثبت کنید.

ابتدا 60 ثانیه و بعد دور دستگاه را روی اختلاط کند یعنی20 دور در دقیقه تنظیم کنید.

دستگاه را به مدت 30 دقیقه خاموش کنید و نمونه‌ها را ته‌نشین کنید. اکنون نتایج را با استفاده از روش چشمی یا با استفاده از دستگاه کدورت سنج مقایسه کنید و بهترین نتیجه را یادداشت نمایید.

بسیاری از مواد شیمایی مورد استفاده در تصفیه خانه های آب در مقیاس آزمایشگاهی با آزمایش جار قابل اندازه‌گیری هستند. مهم‌ترین این مواد شیمیایی شامل منعقد کننده‌ها، کمک منعقد کننده‌ها، ترکیبات قلیایی، مواد شیمیایی نرم‌کننده و کربن فعال برای حذف طعم و بو هستند.

در این آزمایش با اضافه کردن مقادیر مختلفی از مواد شیمیایی (که بیان شد) به نمونه و بررسی میزان کدورت یا PH و یا سایر ویژگی‌های موردنظر، می‌توان به غلظت مطلوبی از این مواد شیمیایی دست یافت، به طوری که با اضافه کردن غلظت مطلوب مواد، مشخصات نمونه نهایی مطابق با انتظار باشد.

این آزمایش ظروفی مشابه ریخته می شود و ظروف بصورت قابل‌کنترل به هم زده می‌شوند. 

تغییر موقعیت آب خام، آزمایش جار تست انجام می شود و باید بطور منظم ارتباط بین عملیات آزمایشگاهی و پایلوتی کنترل شود. 

به منظور تعیین مناسبت ترین مقدار تزریق و pH باید چند آزمایش انجام گیرد. 

نتایج این آزمایش بهترین مقدار pH و دوز منعقد کننده را برای یک آب خام معین و منعقد کننده به‌کاررفته مشخص می کند.

همچنین آزمایش جار، مقدار مطلوب مواد منعقد کننده آلومینیوم و آهن را به تنهایی و یا در ترکیب با کمک منعقد کننده‌هایی مانند سیلیس فعال، پلی الکترولیت، خاک رس، کربن فعال، لجن ته‌نشین شده، آهک و کربنات سدیم برای رسیدن به نتایج موردنظر نشان می دهد.

اگر اطلاعات قبلی از ماده منعقد کننده مناسب آب و اندازه لخته‌های موردنظر وجود نداشته باشد، نتایج آزمایش ارزش قابل ملاحظه‌ای در طراحی واحد های جدید خواهد داشت. به همین علت آزمایش ضرورت نصب اختلاط سریع اصلاح‌شده یا لخته ساز های مکانیکی و تغییر در حوضچه‌های ته نشینی را اثبات می ‌کند.

عوامل بروز تداخل در تعیین نتایج بهینه آزمایش 

۱-تغییر دما در زمان آزمایش : 

در اثر اختلاف دمای ظرف و آب داخل بشر جریان گرمایی به وجود می‌آید که امکان دارد در در ته‌نشینی ذرات ایجاد مشکل کند که این مسئله  با کنترل دما حل قابل حل است.

استفاده از ظروف پلاستیکی شفاف بجای ظروف شیشه‌ای،  تغییرات دمایی در هنگام آزمایش را کاهش می دهد.

۲- آزاد شدن گاز در زمان آزمایش: 

تشکیل حباب که به دلیل هم زدن مکانیکی، افزایش دما یا واکنش شیمیایی ایجاد می شود، باعث شناور شدن لخته‌ها می‌شود.

۳-فاصله زمانی بین نمونه‌برداری و آزمایش: 

امکان فعالیت بیولوژیکی یا عوامل دیگر و اثر گذاری بر روی ویژگی‌های انعقاد وجود دارد پس باید فاصله زمانی بین نمونه‌برداری تا آزمایش باید به حداقل برسد و این فاصله زمانی ثبت شود.

چند نکته:

آزمایش جارتست برای تست ته نشینی آب انجام می شود و هر تست منحصر به همان آب آزمایش شده است و نتایج، برای آب‌های دیگر با کیفیت و درجه کدورت متفاوت قابل استفاده نمی باشد. 

معمولا هرچه کدورت و قلیایی بودن آب بیشتر باشد، انعقادسازی آن راحت تر صورت می گیرد، در نتیجه انعقادسازی درآب با کدورت و خاصیت قلیایی کم به آسانی قابل انجام نیست. زمانی که یک ماده منعقد کننده به آب اضافه شود، مقداری از آن ماده صرف تعدیل پتانسیل الکتریکی ذرات می شود و مقداری نیز با قلیایی بودن آب ترکیب می شود.

عامل موثر دیگر در فرایند انعقاد سازیو تست ته نشینی ، مقدار و نوع مواد جامد موجود در آب (TDS) است، به این صورت که هرچه TDS در آب بیشتر باشد، فرآیند انعقادسازی به شکل کاملتری انجام می گیرد. زمان لازم برای انعقاد، با TDS نسبت عکس دارد. 

کنترل pH در انعقادسازی بسیار مهم است. اگر محدوده pH مناسب نباشد، لخته های ایجاد شده ریز، سبک و شکننده خواهد بود. 

بیشتر بخوانید: شیمی تجزیه محیط زیستی

کاربرد آزمایش جارتست:

یکی از راهکار‌های تعیین میزان مواد منعقد کننده‌ی موردنیاز برای تزریق در آب استفاده از آزمایش جارتست می باشد،این یک روش تجربی برای تعیین دز مناسب مواد منعقد کننده است. روش های جدید جارتست، یک مدل کوچک از واحدهای اختلاط سریع، انعقاد و ته‌نشینی در تصفیه‌خانه آب هستند که می توان در مقیاس آزمایشگاهی، اضافه کردن مواد شیمیایی مانند آلوم، کلروفریک، پلیمرها که برای کاهش کدورت آب استفاده می‌شود را ارزیابی کرد.

معایب تست جار

1-باعث تولید لجن با حجم زیاد می‌شود که به راحتی آب از دست نمی‌دهد

2-با استفاده از بعضی منعقد کننده‌ها مثل آلوم، PH آب پایین می آید و خوردگی لوله‌ها با سرعت بیشتری صورت می گیرد.

3-بعضی از منعقد کننده‌ها  بر سلامت انسان اثر منفی دارند.

مزایای تست جار

1-حذف رنگ و کدورت 

2-حذف ترکیبات اضافی فاضلاب مانند COD

3-کاهش مقدار فلوراید را از 8.5 به 2.1 با استفاده از آلومینیوم