المعجم الفني
تعريفات لأكثر المصطلحات شيوعاً لدى عملائنا والكيميائيين في معالجة المياه وكيمياء الغلايات والتبريد ومعالجة الأسطح ومضافات الوقود.
معايير جودة المياه
- Alkalinityالقلوية
- قدرة الماء على معادلة الأحماض، وتنتج أساساً من أيونات البيكربونات والكربونات والهيدروكسيد. تقاس بالملجم/لتر معبراً عنها كربونات كالسيوم. القلوية الكافية تثبت pH أثناء جرعات المعالجة الكيميائية، وهي حاسمة لنجاح التخثير.
- BODاحتياج الأكسجين الحيوي
- كمية الأكسجين الذائب التي تستهلكها الكائنات الدقيقة أثناء تحليل المواد العضوية في الماء، وتقاس عادة على مدى 5 أيام عند 20° مئوية (BOD₅). ارتفاع قيمة BOD يدل على وجود تلوث عضوي عالٍ، وهو أمر شائع في مياه الصرف الغذائية ومياه الصرف الصحي. تقاس بالملليجرام أكسجين لكل لتر.
- CODاحتياج الأكسجين الكيميائي
- إجمالي الأكسجين اللازم لأكسدة جميع المواد العضوية وغير العضوية القابلة للأكسدة كيميائياً في عينة الماء، باستخدام داي كرومات البوتاسيوم عادة. قياس COD أسرع من BOD (نحو ساعتين مقابل 5 أيام)، ويكشف الملوثات غير القابلة للتحلل البيولوجي. نسبة COD/BOD تشير إلى مدى قابلية الماء للمعالجة البيولوجية.
- Hardnessالعسرة
- تركيز الكاتيونات متعددة التكافؤ (أساساً الكالسيوم والمغنيسيوم) في الماء، معبراً عنها بالملجم/لتر كربونات كالسيوم. الماء العسر (> 180 ملجم/لتر) يسبب تكون رواسب في الأنابيب والغلايات والمبادلات الحرارية ويقلل كفاءة المنظفات. تتم إزالته بالتيسير أو بمثبطات الترسب.
- ORPجهد الأكسدة والاختزال
- قياس بالميلي فولت لميل عينة الماء للأكسدة أو الاختزال. يستخدم لمراقبة التعقيم: قيمة ORP > 650 mV تشير إلى تعقيم فعال بالكلور الحر في حمامات السباحة ومياه الشرب.
- pHالأس الهيدروجيني
- مقياس لوغاريتمي لنشاط أيونات الهيدروجين في الماء على مقياس من 0 إلى 14. القيمة 7 محايدة، وأقل منها حمضية، وأعلى منها قاعدية. تتراوح قيم مياه الشرب عادة بين 6.5 و8.5. يؤثر pH مباشرة على جرعة المخثرات وكفاءة التعقيم ومعدل تآكل خطوط التوزيع.
- TDSإجمالي المواد الصلبة الذائبة
- إجمالي تركيز المواد العضوية وغير العضوية الذائبة في الماء، وأهمها الأملاح كالصوديوم والكالسيوم والمغنيسيوم والكلوريد والكبريتات والبيكربونات. تقاس بالملجم/لتر. الحد الموصى به من منظمة الصحة العالمية لمياه الشرب أقل من 1000 ملجم/لتر. ارتفاع TDS يسبب الترسبات والمذاق المر ويقلل عمر أغشية التناضح العكسي.
- TSSإجمالي المواد الصلبة العالقة
- الجسيمات الصلبة العالقة في الماء بحجم كافٍ (أكبر من 2 ميكرون) ليتم احتجازها بمرشح ألياف زجاجية 1.5 ميكرون. تشمل الطمي والطين والمواد العضوية والكائنات الدقيقة. تقاس بالترشيح والتجفيف عند 105° مئوية ثم الوزن. مؤشر حاسم في تصاريح تصريف مياه الصرف.
- Turbidity (NTU)العكارة
- درجة عكارة الماء الناتجة عن الجسيمات العالقة، تقاس بتشتت الضوء بوحدة NTU. هدف منظمة الصحة العالمية لمياه الشرب أقل من 1 NTU عند نقطة الاستخدام. العكارة هي المعيار الأساسي للتحكم في اختبار جرعة المخثرات.
عمليات المعالجة
- Coagulationالتخثير
- الخطوة الأولى في معالجة المياه التقليدية: يضاف المخثر (عادة ملح معدني مثل كلوريد الحديديك أو كلوريد البولي ألومنيوم) إلى الماء بخلط سريع لمعادلة الشحنة السطحية السالبة للجسيمات العالقة. يؤدي هذا إلى زعزعة استقرار الغروانية والسماح للجسيمات ببدء التكتل.
- Dewateringإزالة الماء من الحمأة
- إزالة الماء ميكانيكياً من الحمأة لتقليل الحجم وتكلفة التخلص. الطرق النموذجية: مكبس سير، طرد مركزي، مكبس ألواح، مكبس بريمي. يُجرع البولي أكريلاميد الكاتيوني قبلها لتلبيد المواد الصلبة وتحسين قابلية الإزالة، فيصل المحتوى الصلب الجاف عادة إلى 18–35%.
- Disinfectionالتعقيم
- تعطيل الكائنات الدقيقة الممرضة في الماء، عادة بالكلور (الحر أو المركب)، الكلورامين، الأوزون، الأشعة فوق البنفسجية، أو ثاني أكسيد الكلور. الحفاظ على مطهر متبقٍ في شبكة التوزيع يمنع إعادة النمو قبل وصول الماء للصنبور.
- Filtrationالترشيح
- إزالة الجسيمات العالقة المتبقية بإمرار الماء عبر طبقة وسائط (رمل سريع، مزدوج، متعدد، أو غشاء). يخفض العكارة من ماء مرسب (~1–5 NTU) إلى هدف مياه الشرب (< 0.3 NTU). يتم الغسل العكسي دورياً لإزالة المواد الصلبة المحتجزة.
- Flocculationالتلبيد
- الخطوة الثانية بعد التخثير: يؤدي الخلط البطيء إلى تصادم الجسيمات غير المستقرة وارتباطها بكتل أكبر تسمى الندف يمكنها الترسب. كثيراً ما يُستعان ببوليمر تلبيد (بولي أكريلاميد أنيوني أو كاتيوني) يربط الجسيمات في تجمعات أكثر كثافة وسهولة في الترسيب.
- Sedimentationالترسيب
- خطوة فصل بالجاذبية تستقر فيها الندف في قاع خزان (موضح) في ظروف هادئة. معدل التحميل السطحي النموذجي: 1–3 م³/م²·ساعة للموضحات التقليدية، و5–15 م³/م²·ساعة للموضحات ذات الصفائح المائلة.
الكيماويات والبوليمرات
- Anionic Polymerالبوليمر الأنيوني
- نسخة من البولي أكريلاميد بمجموعات كربوكسيلات سالبة الشحنة، تُستخدم لتلبيد الجسيمات غير العضوية الموجبة أو المتعادلة. شائع في معالجة المعادن (مخلفات التعدين)، توضيح مياه الشرب، وأحواض الترسيب الأولي.
- Cationic Polymerالبوليمر الكاتيوني
- نسخة من البولي أكريلاميد بمجموعات أمونيوم رباعية موجبة الشحنة. البوليمر الأكثر استخداماً لإزالة الماء من الحمأة على أحزمة المكابس وأجهزة الطرد المركزي، حيث تحمل جسيمات الحمأة البلدية شحنة سالبة صافية. الجرعة النموذجية: 4–10 كجم بوليمر فعال لكل طن مواد صلبة جافة.
- Corrosion Inhibitorمثبط التآكل
- مادة كيميائية بتركيزات منخفضة تخفض معدل تآكل المعادن الملامسة لمائع. الآلية تتنوع: أنودية (تخميل مثل الكرومات، المولبدات)، كاثودية (الزنك، البولي فوسفات)، أو مكوّنة للفيلم (الأمينات العضوية، الإيميدازولينات). حاسم في مياه التبريد، خطوط النفط والغاز، وحمامات التخليل الحمضية.
- Ferric Chlorideكلوريد الحديديك FeCl₃
- كلوريد الحديد الثلاثي، مخثر معدني أساسي لمعالجة المياه ومياه الصرف. يُباع كمحلول 40% (كثافة ~1.42 جم/سم³). فعّال على مدى pH واسع (4.5–11)، ويزيل الفوسفور والكبريتيدات والعكارة. الدرجات المعتمدة NSF/ANSI 60 تُستخدم لمياه الشرب البلدية. تصنّع شيمي آرت منتج CHIMIFLOC FR 4011 المعتمد NSF و REACH.
- Filming Amineأمين تكوين الفيلم
- أمين طويل السلسلة (أوكتاديسيل أمين، ODA) يمتز على الأسطح المعدنية مكوّناً طبقة رقيقة كارهة للماء واقية. يُستخدم في أنظمة البخار حين تكون الأمينات المعادلة غير كافية لتسرب الأكسجين أو الهندسة. يكوّن حاجزاً ضد الأكسجين والحمض معاً.
- Neutralizing Amineأمين معادل
- أمين متطاير (المورفولين، السيكلوهكسيلامين، DEAE) يُجرع في البخار لمعادلة حمض الكربونيك المتكون في متكثف البخار، مانعاً التآكل الحمضي لخطوط العودة. لكل أمين نسبة توزيع مختلفة بين البخار والسائل — يُختار بحسب هندسة النظام.
- Oxygen Scavengerمزيل الأكسجين
- كيماويات (كبريتيت الصوديوم، الهيدرازين، DEHA، الكربوهيدرازيد، حمض الإريثوربيك) تضاف إلى مياه تغذية الغلاية لإزالة آخر آثار الأكسجين الذائب بعد الإزالة الميكانيكية. يمنع التآكل النقري لأنابيب الغلاية. الكبريتيت المحفّز هو الأكثر شيوعاً في الغلايات منخفضة الضغط.
- Polyacrylamideالبولي أكريلاميد PAM
- بوليمر صناعي عالي الوزن الجزيئي يُستخدم كملبد. يتوفر بثلاثة أنواع من الشحنات: أنيوني (سالب، للندف المعدنية وغير العضوية)، كاتيوني (موجب، لإزالة ماء الحمأة العضوية والندف البيولوجية)، وغير أيوني. يُجرع بمعدل 0.1–10 ملجم/لتر حسب التطبيق.
- Polyaluminum Chlorideكلوريد البولي ألومنيوم PAC
- مخثر ألومنيوم مسبق التميئ بصيغة Aln(OH)mCl(3n−m). القاعدية الأعلى (عادة 30–60%) تعني استهلاكاً أقل للقلوية وانخفاض pH أقل مقارنة بالشب أو كلوريد الحديديك — مهم عند معالجة المياه السطحية منخفضة القلوية. فعّال بجرعات أقل وينتج حمأة أقل.
الطرق والاختبارات
- Breakpoint Chlorinationالتكلير عند نقطة الانكسار
- جرعة الكلور التي يتأكسد عندها كل النشادر في الماء ويبدأ الكلور الحر المتبقي في التراكم. عادة 7.6 ملجم كلور لكل ملجم نتروجين النشادر. التشغيل بعد نقطة الانكسار يضمن وجود كلور حر متبقٍ بدلاً من الكلورامينات الأضعف.
- Jar Testاختبار الجار
- فحص معملي لجرعات المخثرات والملبدات باستخدام 6 جرات سعة لتر مع خلاطات متوازية. الإجراء القياسي: خلط سريع 1 دقيقة بسرعة 100–300 لفة/دقيقة، خلط بطيء 15–20 دقيقة بسرعة 20–50 لفة/دقيقة، ترسيب 30 دقيقة، قياس العكارة المتبقية. يحدد الجرعة المثلى ودرجة pH والتركيبة الكيميائية قبل التجارب على نطاق المحطة.
- Zeta Potentialجهد زيتا
- قياس بالميلي فولت للشحنة الإلكتروستاتيكية عند مستوى الانزلاق للجسيم في المعلق. الغروانية المستقرة عادة لها جهد زيتا أقل من −30 mV، والتخثير الفعّال يقربها من الصفر (بين −10 و+10 mV) لتتمكن الجسيمات من التصادم والتكتل.
المعالجة البيولوجية
- Activated Sludgeالحمأة المنشطة
- عملية معالجة بيولوجية لمياه الصرف يتم فيها خلط معلق متلبد من كائنات دقيقة هوائية مع مياه الصرف الخام في حوض تهوية، ثم ترسيبه في موضح ثانوي. تعاد الكتلة الحيوية المترسبة (الحمأة المنشطة الراجعة RAS) للحفاظ على المجموع الميكروبي.
- Aerobicهوائي
- عملية بيولوجية تحتاج للأكسجين الجزيئي. المعالجة الهوائية لمياه الصرف أسرع وأقل رائحة من اللاهوائية، لكنها تستهلك طاقة كبيرة للتهوية (عادة 0.4–0.7 كيلوواط ساعة لكل م³ مُعالج).
- Anaerobicلاهوائي
- عملية بيولوجية تعمل بدون أكسجين. تُستخدم لمياه الصرف الصناعية عالية التركيز (أغذية، مشروبات، لب الورق). تنتج غاز حيوي (50–70% ميثان) كمنتج ثانوي، لكنها أبطأ من الهوائية وأكثر حساسية لدرجة الحرارة وpH والصدمات السامة.
- Denitrificationإزالة النترجة
- اختزال بيولوجي لاأكسجيني للنترات إلى غاز نيتروجين يفر بأمان إلى الجو. تحتاج مصدر كربون عضوي (غالباً تيار جانبي من مياه الصرف الخام أو الميثانول) وانعدام الأكسجين الذائب مع وجود النترات.
- Nitrificationالنيترة
- أكسدة ميكروبية على خطوتين للنشادر إلى نتريت بواسطة نتروزوموناس ثم إلى نترات بواسطة نتروباكتر. تحتاج ظروفاً هوائية وقلوية (~7.1 ملجم كربونات كالسيوم لكل ملجم نتروجين النشادر) وعمر حمأة > 5–10 أيام عند 20° مئوية.
- Phosphorus Removalإزالة الفوسفور
- إزالة الفوسفور من مياه الصرف إما كيميائياً (ترسيب بكلوريد الحديديك أو الشب أو الجير لتكوين فوسفات حديد/ألومنيوم) أو بيولوجياً (الإزالة البيولوجية المعززة EBPR حيث تخزن كائنات متراكمة للبولي فوسفات الفوسفور داخلياً تحت ظروف لاهوائية وهوائية متناوبة).
- Sulfide Controlالتحكم في الكبريتيدات
- تخفيف توليد كبريتيد الهيدروجين في شبكات الجمع والبيئات اللاهوائية. الطرق: أكسدة كيميائية (كلور، فوق أكسيد الهيدروجين)، ترسيب بأملاح الحديد (كلوريد الحديديك يكوّن FeS)، إضافة النترات (تكبح بكتيريا اختزال الكبريتات)، أو رفع pH (هيدروكسيد المغنيسيوم).
مياه الغلايات والتبريد
- Boiler Feedwaterمياه تغذية الغلاية
- الماء المعالج الداخل للغلاية البخارية. متطلبات الجودة ترتفع مع ضغط التشغيل: الضغط المنخفض (< 30 بار) يتحمل عسرة معتدلة مع معالجة داخلية، الضغط العالي (> 60 بار) يتطلب ماء منزوع المعادن (< 0.2 µS/سم) مع مزيل أكسجين وأمين للتحكم في pH.
- Cooling Tower Waterمياه أبراج التبريد
- ماء إعادة التدوير في أبراج التبريد التبخيرية. تتركز فيه المواد الذائبة مع التبخر (دورات التركيز عادة 3–6). يحتاج مثبط ترسبات (فوسفونات)، مثبط تآكل (زنك/مولبدات)، مبيد ميكروبات (مؤكسد وغير مؤكسد)، ومشتت (بوليمر).
- Demineralizationإزالة المعادن (DI)
- إزالة الأيونات الذائبة لإنتاج ماء فائق النقاء (موصلية < 10 µS/سم، غالباً < 1). يتم بالتبادل الأيوني المختلط (راتنج كاتيوني + أنيوني)، أو التناضح العكسي متبوعاً بـ EDI، أو التقطير. مطلوب لغلايات الضغط العالي، عمليات أشباه الموصلات، ومياه الأدوية.
- Ion Exchangeالتبادل الأيوني
- إزالة/استبدال الأيونات الذائبة بإمرار الماء عبر طبقة راتنج. التبادل الكاتيوني (مثل التيسير: كالسيوم/مغنيسيوم → صوديوم) يُجدد بالمحلول الملحي. التبادل الأنيوني (مثل إزالة القلوية: بيكربونات → كلوريد). الطبقات المختلطة تجمع الاثنين لإزالة معادن كاملة. التجديد الدوري بالحمض/الصودا يستعيد السعة.
- Reverse Osmosisالتناضح العكسي RO
- فصل غشائي يعتمد على الضغط يزيل 95–99% من الأملاح الذائبة. يتطلب معالجة سابقة: ترشيح خرطوشي < 5 ميكرون، جرع مضاد ترسبات، وضبط pH. الاسترداد النموذجي 50–85%، الطاقة 3–6 كيلوواط ساعة/م³ لمياه البحر و0.5–1 كيلوواط ساعة/م³ للمياه قليلة الملوحة.
معالجة الأسطح
- Fluxingالفلكس
- غمس قبل الجلفنة في محلول كلوريد الزنك-الأمونيوم (نموذجياً 30% ZnCl₂ + 60% NH₄Cl وزناً، والباقي ماء). يطلي الصلب بفيلم حماية رقيق يمنع إعادة الأكسدة بين التخليل والجلفنة، ويتفاعل مع الزنك المنصهر لتنظيف سطح الصلب لحظة الغمر.
- Hot-Dip Galvanizingالجلفنة بالغمس الساخن
- طلاء الصلب بالزنك بغمس القطع النظيفة في حمام زنك منصهر (~450° مئوية). يكوّن طبقة سبيكة حديد-زنك وطبقة زنك نقية فوقها. يوفر حماية من التآكل لمدة 50–100+ سنة في التعرض الجوي. تسلسل المعالجة المسبقة: تنظيف من الشحوم → تخليل (HCl) → فلكس → جلفنة.
- Picklingالتخليل
- تنظيف حمضي لأسطح الصلب (عادة 10–20% HCl عند 20–40° مئوية أو H₂SO₄) لإزالة قشرة أكسيد الحديد والصدأ قبل الطلاء أو الجلفنة. تضاف مثبطات التخليل لإبطاء مهاجمة المعدن الأساسي مع الحفاظ على معدل إزالة الأكسيد.
الوقود والاحتراق
- HFOوقود ثقيل
- وقود متبقٍ عالي اللزوجة من تقطير البترول. يحتوي 1–4% كبريت، 50–500 جزء/مليون فاناديوم، 20–200 جزء/مليون صوديوم، 50–500 جزء/مليون أسفلتينات. يُستخدم في المحركات البحرية، الغلايات الصناعية الكبيرة، ومحطات الطاقة حيث يفوق انخفاض تكلفة الوقود حاجة الاحتراق النظيف.
- High-Temperature Corrosionالتآكل عالي الحرارة
- تدهور معدني متسارع فوق ~500° مئوية بسبب صهر الأملاح والتكبرت والأكسدة. سمة من سمات محارق النفايات، غلايات الكتلة الحيوية، ومحطات الوقود الثقيل. يقاوم بإضافات الوقود، الطلاءات المقاومة للحرارة، واختيار المواد (إنكونيل، 310 ستانلس، سيراميك).
- Vanadium Corrosionتآكل الفاناديوم
- تآكل الطرف الساخن لمسخنات الغلايات وريش التوربينات الغازية ومحركات الوقود الثقيل، الناجم عن خماسي أكسيد الفاناديوم المتكثف كسبيكة منخفضة الانصهار مع كبريتات الصوديوم. يخفف بجرع إضافات وقود قائمة على المغنيسيوم ترفع درجة انصهار الرماد.
الوثائق والامتثال
- CAS Numberرقم خدمة الملخصات الكيميائية
- معرف رقمي فريد (مثل 7705-08-0 لكلوريد الحديديك) تخصصه خدمة الملخصات الكيميائية التابعة للجمعية الأمريكية الكيميائية لكل مادة كيميائية. يسمح بتحديد لا لبس فيه بصرف النظر عن اللغة أو الاسم التجاري أو رمز الصيغة. مطلوب على TDS و SDS ومعظم الإيداعات التنظيمية.
- ISO 9001
- معيار دولي لأنظمة إدارة الجودة. يعتمد أن المنظمة لديها إجراءات موثقة، تراقب مخرجات العمليات، وتحسن باستمرار. معظم العقود B2B في أسواق الشرق الأوسط وشمال أفريقيا والاتحاد الأوروبي تتطلب اعتماد ISO 9001 للمورد. تتم المراجعة سنوياً بواسطة جهة معتمدة.
- NSF/ANSI 60
- معيار وطني أمريكي يعتمد أن المادة الكيميائية المضافة لمياه الشرب (مخثر، مطهر، مثبط ترسبات) لا تدخل ملوثات فوق المستويات الآمنة. إلزامي للبيع لمرافق المياه البلدية في الولايات المتحدة وكندا والعديد من دول الشرق الأوسط وشمال أفريقيا. منتج CHIMIFLOC FR 4011 من شيمي آرت معتمد NSF/ANSI 60.
- REACHتسجيل وتقييم وترخيص وتقييد المواد الكيميائية
- لائحة الاتحاد الأوروبي (EC 1907/2006) تتطلب تسجيل كل مادة كيميائية مصنعة أو مستوردة إلى الاتحاد الأوروبي بأكثر من طن/سنة. على المستوردين إثبات الاستخدام الآمن عبر سلسلة التوريد. منتجات شيمي آرت الرئيسية تحمل تسجيلات REACH صالحة تتيح التصدير للاتحاد الأوروبي.
- SDS (ورقة بيانات السلامة)
- وثيقة تنظيمية من 16 قسم (حسب GHS) تصف المخاطر، احتياطات التداول، الإسعافات الأولية، مكافحة الحريق، التعامل مع الانسكاب، ضوابط التعرض، والتخلص من المنتج الكيميائي. مطلوبة بموجب OSHA و REACH ومعظم قوانين السلامة الكيميائية الوطنية. يجب أن تكون محدثة ومتاحة لكل العمال المتعاملين مع المنتج.
- TDS (ورقة البيانات الفنية)
- وثيقة تلخص الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمنتج الكيميائي (المظهر، الكثافة، التركيز، pH، الذوبانية)، الاستخدامات الموصى بها، معدلات الجرعات، شروط التخزين، وخيارات التعبئة. تُقدم للعملاء قبل الشراء للتأكد من الملاءمة للغرض.