يوجد الكثير من الطرق التي تستخدم من أجل فصل الملح عن الماء ونحن سوف نتناولها بالتفصيل في الفقرات التالية، ونتعرف على الفائدة من عملية فصل المواد ونسلط الضوء على عملية التبخير وكافة المعلومات التي تدور حولها.
العملية التي تستخدم لفصل الملح عن الماء
العمليه التى تستخدم لفصل الملح عن الماء
تم تعريف التقنية التي تستخدم من أجل فصل الملح عن الماء باسم عملية التبخر حيث أنه لا يمكن فصل الملح المذاب في الماء من خلال عملية الترشيح أو الترسيب أو الصب، وهذا يرجع إلى كون الملح لا يستقر أو يتراجع من خلال عملية الترشيح بل نقوم بتسخين الخليط حتى يتبخر الماء بالكامل ويترك الملح في قاع الإناء.
طرق أخرى لفصل الملح عن الماء
- استخدام التناضح العكسي: حيث يتم في هذه العملية دفع الماء عن طريق مرشح قابل للنفاذ مما يعمل على رفع تركيز الملح مع رفع الماء للخارج من خلال مرشح قابل للنفاذ، وتلك الطريقة فعالة جداً ولكن مضخات التناضح العكسي باهظة الثمن وتستعمل من أجل تنقية المياه في المنزل أو في رحلات التخييم.
- الغسيل الكهربائي لتنقية المياه: يتم استخدام الغسيل الكهربائي من أجل تنقية المياه حيث يتم وضع أنود سالب الشحنة وكاثود موجب الشحنة داخل المياه ويتم الفصل بينهما بغشاء مسامي تطبيق تيار كهربائي، ويقوم الأنود والكاثود بجذب أيونات الصوديوم الموجبة وأيونات الكلور السالبة ويترك خلفهم الماء النقي وهذا لا يجعل المياه آمنة بالضرورة لاحتمالية وجود ملوثات غير مشحونة.
- إضافة حمض الديكانويك: إضافة حمض الديكانويك هي أحد الطرق الكيميائية فيتم إضافته للماء المالح من خلال تسخين المحلول وعند التبريد يقوم الملح بالترسب، ويسقط في قاعة الإناء وقد يستقر الماء وحمض الديكانويك داخل طبقات منفصلة لذلك يمكن إزالة الماء.
أهداف فصل المواد
إزالة الجسيمات غير المرغوب فيها
في هذا النوع من فصل المواد نتمكن من إزالة الجسيمات التي لا نريدها مثل ما نفعل في أيامنا المعتادة بالتخلص من بعض المواد عن طريق استخدام المصفاة إذ لا نتمكن من شرب مواد معينة دون تصفيتها.
الهواء الذي نتنفسه قد يحتوي على غبار وأوساخ من شأنها أن تضر بصحة الإنسان لذا من علينا المولى سبحانه وتعالى بشعر في الأنف حيث يقوم بتنقية الهواء، كما أن الماء الذي نشربه يحتوي على الكثير من الجراثيم والشوائب الغير مرغوب فيها وهو ما يجعلنا نقوم بالفصل للتخلص من تلك الجسيمات الضارة.
الحصول على مواد مهمة
هناك بعض المواد التي تمثل لنا أهمية دون غيرها ونقوم بالفصل من أجل الحصول على هذه المواد مثل ما نرى ما يحدث في اللبن حيث نقوم بفصل المواد منه لكي نحصل على الزبدة التي تدخل في معظم أصناف الطعام.
نرى أنه يتم خلط الحليب بسرعة كبيرة مما يعمل على تكوين رغوة ومن خلال جمع قطرات الزيت تتكون الزبدة وبتلك الطريقة نفصل الزبدة عن الحليب.
نجد أيضاً الهواء الذي يحيط بنا به الكثير من الغازات ومن أهمها غاز الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين ولكنه يحتوي على غبار وشوائب كثيرة لابد من إزالتها حتى نستمتع بالغازات المهمة التي يحتاجها جسمنا.
تبلغ نسبة الأكسجين في الهواء الجوي 21% وهو أساس عملية التنفس لجميع الكائنات الحية وعملية الحرق، وتوجد أسطوانات معبأة بغاز الأكسجين فقط في المستشفيات للأشخاص الذين لا يتمكنون من التنفس من تلقاء أنفسهم وما جعل الأكسجين في الصورة النقية هذه هو القيام بفصل مكونات الهواء، ونقوم أيضاً بفصل النيتروجين بمفرده من مكونات الهواء لاستخدامه في أكثر من مجال.
الحصول على مواد نقية
يتكون الخليط من مجموعة من المواد النقية فقط ولكنها تختلط مع بعضها البعض، وفي أغلب الأوقات تكون المواد النقية الفردية أكثر أهمية من الخليط فنجد أن المياه المالحة ليست مهمة لحياة الإنسان لكن الماء والملح بشكل فردي مهمان بشكل كبير بالنسبة للحياة، ولذا نحن نحتاج إلى فصل المكونين عن بعضهما البعض وبالتالي نقوم بفصل المواد للحصول على مواد نقية من أجل الأغراض المنزلية والأغراض الصناعية وأعمال البحث.
أبرز تقنيات الفصل ما بين المواد
- الذوبان: المركبات المختلفة يكون لها كمية متنوعة من الذوبان عند درجة حرارة محددة حينما لا يكون هناك المزيد من المواد الصلبة التي تكون قابلة للذوبان في المذيب عند درجة حرارة معينة، وهو ما يعرف بنقطة التشبع عند درجة حرارة ما في حالة كون أحد المكونات له قابلية أكثر للذوبان في الخليط والآخر يكون أقل في درجة حرارة معروفة فمن الأفضل استخدام تلك التقنية لفصلهما.
- الفصل الكهربائي والمغناطيسي: نتمكن من فصل الإلكتروليتات بجانب المواد المغناطيسية وغير المغناطيسية عن طريق تقنية الفصل من خلال مجال كهربائي أو مجال مغناطيسي.
- الغسل: هناك مواد تكون غير قابلة للذوبان مثل المعادن النبيلة والمركبات مثل السيليكا نقوم بغسلها بالماء من أجل التخلص من الشوائب المتراكمة عليها، كما نقوم أيضاً بغسلها في مذيبات عضوية حينما يكون الخليط متكون من شوائب قابلة للذوبان ومركبات غير قابلة للذوبان.
- الصب: يتم استخدام الصب من أجل فصل كثافات سائلين لا يمتزجان مع بعضها البعض كما يعمل قمع الفصل في جمع سائلين بشكل منفصل، ويمكننا فصل المواد الصلبة الأخف عن طريق الصب في وسط مائي حين تكون كلا المادتين غير قابلة للذوبان.
- التقطير: تعتمد تلك الطريقة على فصل مخاليط السوائل حينما تكون مختلفة في نقطة غليانها فنجد\ أن المادة ذات نقطة الغليان المنخفضة تتبخر أولاً، ونتمكن من فصل المخاليط التي تضم أكثر من سائلين بنفس التقنية ولكن يتطلب أن يكون الاختلاف في نقطة الغليان حوالي 20 درجة مئوية على الأقل بين كل منها، ويتم استخدام التقطير في فصل الأملاح الذائبة عن محاليلها المائية والمخاليط الغازية يتم فصلها من خلال خفض درجة حرارتها وتحويل كل الغازات إلى صورة سائلة.
ما هي عملية التبخير؟
تم تعريف عملية التبخير بأنها عملية طبيعية يتحول من خلالها الماء من الصورة السائلة إلى الصورة الغازية، وتحدث نتيجة اصطدام جزيئات الماء المتواجدة على السطح ببعضها البعض أثناء حركتها العشوائية الدائمة فتحصل من خلالها على طاقة تمكنها من التحرك بسرعة أكبر، ويستمر الأمر كذلك حتى تحصل على طاقة كافية تساعدها على الانفصال عن باقي الجزيئات والهروب من سطح الماء على شكل بخار، والتبخر لا يحتاج إلى حرارة من أجل الحدوث ولكنها تساعد على الإسراع من معدل الحدوث.
العوامل التي تؤثر على سرعة تبخر الماء
- درجة نقاء الماء: حيث تم إثبات أن الماء النقي يتبخر بسرعة أكبر من الماء الغير نقي وهذا لأن الشوائب مثل الأملاح تلتصق بجزيئات الماء، وتعمل على زيادة كتلتها فتحتاج إلى طاقة أكبر حتى تتمكن من تبخيرها.
- مساحة السطح المعرض للتبخر: تعتمد سرعة تبخر الماء على مساحة السطح فنجد أنها تتناسب طردياً مع مساحة سطح الإناء الموضوع فيه.
- درجة حرارة الماء: تتناسب سرعة تبخر الماء بشكل طردي مع درجة حرارته.
- سرعة الرياح: نلاحظ أن سرعة التبخر تزداد مع سرعة الرياح.
- الرطوبة النسبية للهواء: سرعة تبخر الماء تنخفض عندما تكون الرطوبة النسبية للهواء عالية لأن الهواء يكون مشبع ببخار الماء ولا يمكنه استيعاب المزيد منه.
أهمية تبخر الماء
يعتبر تبخر المياه من العوامل الأساسية التي تؤثر على دورة الماء في الطبيعة فنجد أن المسطحات المائية مثل الأنهار والبحار والمحيطات التي تتعرض لأشعة الشمس تتبخر منها جزيئات الماء، وتظل في الغلاف الجوي مما يعمل على زيادة رطوبة الهواء وتتشكل الغيوم ويسقط بخار الماء في شكل أمطار على التربة والمسطحات المختلفة مرة أخرى، ومن جانب آخر يساعد بخير المياه على تكون ملح الطعام والعمل على استخراج المعادن من البحار فنجد أن تبخر المياه من البحر الميت يترك وراءه معادن البروم والبوتاس والمغنيسيوم.