العمليه التي تستخدم لفصل الملح عن الماء
توجد بعض الطرق التي يتم من خلالها فصل الملح عن الماء، ونحن في الفقرات التالية سوف نتعرف عليها بشيء من التفصيل ونتناول الأجهزة التي تقوم بها والهدف من القيام بتلك العملية.
العملية التي تستخدم لفصل الملح عن الماء
العمليه التي تستخدم لفصل الملح عن الماء
العملية المستخدمة في فصل الملح عن الماء تعرف باسم التبخير حيث أننا لا نتمكن من فصل الملح عن الماء من خلال عملية الترشيح أو الترسيب أو الصب، وهذا بالطبع لأن الملح لا يستقر أو يتراجع من خلال الترشيح ولكن تقوم بفصل الملح عن طريق تسخين الخليط حتى يتبخر الماء ويترك الملح.
كيفية فصل الملح عن الماء
تبخير الماء هي أشهر طريقة لفصل الملح عن الماء ويتم تطبيقها في المدارس من أجل تعليم الطلاب وهي من أسهل الطرق التي يتم تطبيقها وتحدث من خلال الخطوات التالية:
- القيام بتصفية الماء أولاً من أجل إزالة الرواسب والشوائب من خلال فلتر القهوة.
- قم بوضع المياه في إناء كبير على درجة حرارة عالية حتى يغلي.
- تثبيت درجة الحرارة حتى يتبخر الماء ويتم خفضها عندما يصبح السائل كثيف.
- تستمر المياه في الغليان حتى تنتهي كمية المياه المتواجدة ويتبقى معجون في أسفل الإناء.
- يتم فرد تلك العجينة في الشمس حتى تجف.
طرق أخرى لفصل الملح عن الماء
تتواجد بعض الطرق الأخرى التي تعمل على فصل الملح عن الماء والتي نستعرضها كما يلي:
تقطير المحلول
- قم بوضع محلول الماء والملح في وعاء وأشعل النار من أسفله حتى يتبخر الماء.
- القيام بوضع مكثف في أعلى الإناء ليعمل على تكثيف الماء حيث يحتوي المكثف على أنبوب زجاجي يوجد حوله مياه باردة.
- عندما ينتقل الماء خلال ذلك الأنبوب سوف يعمل الماء البارد على تبريد البخار وتحويله للحالة السائلة مرة أخرى، ويتبقى الملح في أسفل الإناء ويكون الماء المقطر موجود جانباً.
- تفسير هذا أن درجة غليان الماء منخفضة لذا البخار سوف ينتقل عبر المكثف، بينما المواد التي لها درجة غليان مرتفعة تصدم بأعلى الإناء وتعود إليه بالتنقيط.
الأسموزية العكسية
- يتم استخدام تلك الطريقة من أجل فصل الملح عن الماء من خلال أدوات أكثر تخصصاً في ذلك عن الطرق التقليدية.
- القيام بتمرير الماء عبر مرشح دقيق حيث يعمل على تمرير جزيئات الماء فقط.
- يقوم هذا المرشح منع مرور أي شيء أخر من الشوائب والمواد الذائبة في الماء خاصةً الملح ليتم فصلها عن الماء.
- من الممكن أن تقتني تلك الأداء من أجل إجراء التجارب البسيطة، بينما الكميات الكبيرة تحتاج إلى مضخات باهظة الثمن.
التفاعل الكيميائي
- تعتمد هذه الطريقة على إضافة حمض الديكانويك من أجل فصل الملح والماء كيميائياً وهي من الطرق الفعالة جداً.
- قم بإضافة حمض الديكانويك بكميات نسبية إلى المحلول الملحي.
- اعمل على تسخين المحلول قليلاً ثم تركه في جانب حتى يبرد.
- بعد أن يبرد المحلول سوف تلاحظ أ، الملح وجميع الشوائب الأخرى التي تتواجد في المحلول تترسب إلى الأسفل وتتجمد.
- المحلول يكون على شكل طبقتين مفصولتين من السهل أن تنزعهما عن بعضهما البعض.
التحليل الكهربائي
- تقوم تلك الطريقة على استخدام شريط التيار الكهربائي وتعمل بطريقة معقدة نوعاً ما.
- ضع طرف الشريط سالب الشحنة والذي ينتج منه مصدر التيار الكهربائي في جانب الوعاء.
- قم بوضع طرف الشريط الموجب الشحنة والذي يدخل منه التيار الكهربائي على الجانب الأخر من الوعاء.
- يتم الفصل بين الجانبين من خلال غشاء مسامي.
- بعد القيام بتوصيل التيار الكهربائي إلى الشريط فإن القطب الموجب والقطب السالب سوف يقومان بسحب الأيونات الذائبة كالملح تجاههما كما يفعل المغناطيس، وبالتالي يتبقى الماء النقي في الوعاء.
تجميد المحلول
- تتشابه تلك التقنية في طريقة عملها التبخر ولكنها تعمل على درجات حرارة شديدة الانخفاض.
- تقوم بسكب الماء في قالب مكعبات الثلج وتعريضها لدرجة حرارة كافية لكي تتجمد.
- حينما يحدث تجمد للماء يعمل على دفع الملح بشكل تلقائي للخارج ليصنع منه طبقة خارجية حيث ستقوم الأملاح بتكوين طقة خارجية حول تلك المكعبات.
- تتبقى المكعبات الجليدية نقية من الأملاح.
- من الممكن أن يتم استخدام طريقة التجميد هذه في أغراض التنقية في محطات تنقية المياه، حيث يتم استخدام آليات تعمل على دفع الماء النقي وتكوينه في شكل طبقة نقية فوق الماء الملحي.
ما هي درجة حرارة التبخر؟
تم تعريف درجة التبخر بأنها الحرارة التي تحتاجها من أجل تبخير واحد مول من المادة عند نقطة الغليان، ويتم قياسها بوحدة الكيلو جول كل مول.
درجة تبخير الماء تساوي 40.8 كيلو جول لكل مول أو 2260 كيلو جول لكل كيلو جرام.
هذه الطاقة تعتبر كبيرة جداً فمن خلال الدراسات والأبحاث المختلفة تم إثبات أن تبخير الماء يلزمه طاعة تضاعف الطاقة اللازمة لتسخينه بمقدار خمس مرات.
ما هو جهاز تقطير الماء؟
يوجد نوعين من الأجهزة يستخدم في عملية تقطير المياه وهما على النحو التالي:
جهاز التقطير الزجاجي البسيط
- يعد هذا الجهاز من أقل الأجهزة المستخدمة في تقطير المياه من حيث التكلفة.
- يتم استخدام كمية قليلة من الماء من أجل تبريد أنبوب التكثيف.
- من أهم مميزات ذلك الجهاز هو سهولة استعماله وسرعة أدائه ويعمل ذلك الجهاز على الحرارة ولا يعتمد على الطاقة الكهربائية.
جهاز التقطير المعدني
- يتكون الجهاز من عمود للتسخين حيث يتصل من الداخل بسخان حراري ومن الخارج بمدخل للتيار الكهربائي من أجل تزويد الجهاز بالتيار اللازم.
- مخرج ماء للتبريد ويعمل على التخلص من الماء البارد بعد مروره على أنبوب التكثيف.
- أنبوبة أسطوانية وهي عبارة عن أنبوب معدني يحيط بأنبوب التكثيف.
- صنبور المدخل ويتص بصنبور المياه.
- مخرج الماء المقطر
- غطاء حوض الجهاز
- حوض الجهاز حيث يحتوي على عمود التسخين والمكثف وحامله.
طريقة عمل جهاز التقطير المعدني
- قم بتثبيت الجهاز بشكل عمودي بالقرب من أحد صنابير المياه في المختبر.
- القيام بالتوصيل بين صنبور المياه الجاري في المختبر وبين صنبور المياه في الجهاز في الفتحة د باستخدام أنبوبة بلاستيكية.
- توصيل الجهاز بأنبوبة بلاستيكية أخرى من الفتحة ب وهي مخرج الماء البارد.
- افتح صنبور الماء الجاري والسماح للماء بالدخول إلى الجهاز، واتركه حتى يصل إلى المستوى المطلوب في حوض جهاز التقطير.
- قم بتشغيل الجهاز بعد توصيله بالتيار الكهربائي.
- ضع وعاء زجاجي ومعقم ونظيف تحت مخرج ه وهذا من أجل تجميع الماء المقطر.
- قم بفصل التيار الكهربائي عن الجهاز بعد الانتهاء من استعماله ثم اقطع الماء عنه، ونقوم بإنزال عمودي التسخين ونعمل على تجفيفهما وحفظهما في مكان بعيد عن الرطوبة من أجل منع ظهور الصدأ عليهما.
ما الفرق بين التبخير و التقطير؟
التبخير
تعرف عملية التبخير بأنها عملية فيزيائية يتم فيها تحويل جزيئات المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية على السطح عند درجات حرارة أعلى من درجة الغليان.
تستخدم تلك التقنية في تبخير الماء وفصل المواد الصلبة فيه وهي الملح وتحويله إلى بخار ماء.
التقطير
يعرف التقطير بأنه عملية لفصل مخاليط السوائل التي تكون درجة غليانها مختلفة حيث يكون المكون ذو النقطة الغيلان المنخفضة هو أول من يتبخر، ومن الممكن أن تقوم بفصل المخاليط التي تحتوي على أكثر من سائلين من خلال نفس التقنية ومن الضروري أن يكون الاختلاف في نقطة الغليان 20 درجة على الأقل، يتم استخدام التقطير في عملية فصل الأملاح الذائبة عن محاليلها المائية وقد يتم فصل المخاليط الغازية من خلال خفض درجة الحرارة وتحويل كل الغازات إلى الحالة السائلة.
ما الهدف من عملية التقطير؟
- تم استخدام عملية التقطير في الكثير من الأشياء المهمة مثل تنقية مياه الشرب من أي شوائب كيميائية بها.
- يستخدم التقطير في الحصول على الكحول الصافي المستخدم في الأدوية والعطور وغيرها.
- يدخل التقطير في صناعة مواد ومستحضرات التجميل المختلفة وفي الصناعات التحويلية المتنوعة.
أهم التقنيات المستخدمة في الفصل بين المواد
الذوبان: توجد الكثير من المركبات والتي يكون لها درجة حرارة وكمية معينة للذوبان حيث لا يوجد المزيد من المواد الصلبة القابلة للذوبان في المذيب، وتعرف باسم نقطة التشبع في درجة حرارة معينة حيث يكون أحد المكونات له قابلية أكثر للذوبان في الخليط والأخر أقل في درجة حرارة محددة، حيث نتمكن من استخدام تلك التقنية من أجل الفصل بينهما.
الفصل الكهربائي والمغناطيسي: نتمكن من فصل الإلكتروليتات جنباً إلى جنب مع المواد المغناطيسية وغير المغناطيسية عن طريق تقنية الفصل من خلال مجال كهربائي أو مجال مغناطيسي.
الغسل: يوجد بعض السوائل الغير قابلة للذوبان في الماء مثل المعادن النبيلة والمركبات مثل السيليكا والتي من الممكن أن تقوم بغسلها لكي تتخلص من الشوائب المتواجدة بها، كما تستطيع الغسل في مذيبات عضوية عندما يكون الخليط من شوائب قابلة للذوبان ومركبات غير قابلة للذوبان بالفعل.
الصب: تستخدم تلك الطريقة في فصل كثافات سائلين لا يمكنهم الامتزاج مع بعضهم البعض ويعمل قمع الفصل في جمع سائلين بشكل منفصل وتحت المواد الصلبة، حيث أنك تتمكن من فصل المادة الصلبة الخفيفة من خلال الصب في وسط مائي حينما تكون تلك المادتين غير قابلتين للذوبان.
التقطير: تقوم تلك التقنية على فصل مخاليط السوائل التي تكون نقطة غليانها مختلفة، ونقوم بها في أكثر من سائل الفرق بينهم 20 درجة مئوية على الأقل.
