ساختمان آزمايشگاه شيميايي گچساران

پروژه ۶۷۳۴ – ۳ :
پروژه فوق كه شامل ساختمان سه آزمايشگاه در اهواز ، آغاجاري و گچساران مي باشد و در اواخر سال ۱۳۵۳ به تصويب رسيد و در اوائل سال ۱۳۵۴ جهت اجراء به آن اداره ارجاع گرديد .

طبق شماره ۴۲۹۹۰/ ۰ آي سي / ۷۶ مورخ ۲۱ / ۲ / ۵۴ ، تصريح شده بود كه آزمايشگاهها در سال ۱۳۵۶ مورد نياز خواهند بود و بدنبال آن با ساختمان آزمايشگاه در اهواز پروژه شروع گرديد ، همچنين از طرف اين اداره نسبت به تهيه وسايل و لوازم آزمايشگاهي اقدامات لازم به عمل آمد و كليه لوازم در اوائل سال ۵۶ دريافت شده است ، از آن زمان تاكنون وسائل مزبور در معرض باد و باران و آفتاب در انتظار تكميل ساختمانها بوده اند (بجز لوازم مربوط به آزمايشگاه اهواز ) در حاليكه هر بار بنا بر دلائلي كار به تعويق افتاده و بجز به ترخيص مبالغ اضافي گراني براي تكميل پروژه شده است .

دليل عدم انجام كار آنگونه كه در نام فوق الذكر اشاره شده است ، ظاهرا منطقي به نظر نمي رسد زيرا وسايل برقي مورد نياز را مي توان از همان طريقي كه براي دو آزمايشگاه ديگر فراهم شده بود براي اين آزمايشگاه نيز تهيه كرد و چنانچه خريد جنس از خارج امكان پذير نباشد يا به مدت زيادي وقت نياز داشته باشد ،از وسايل ساخت داخل مشابه از نوع درجه يك آن كه داراي ايمني كافي باشند مي توان استفاده نمود .

نكاتي كه در حين انجام آزمايش بايد به آنها توجه داشت :
۱- در حين انجام آزمايش براي مشاهده واكنش صورت خود را مستقيما بالاي ظرف يا دستگاه قرار ندهيد . هنگام گرم كردن ظرف يا لوله آزمايش دهانه آنرا به سمت خود يا ديگري نگيريد .
۲ – رعايت دقت و احتياط در كار با وسايل و مواد شيميايي از نكات بسيار ضروري است. سعي كنيد دست شما به مواد شيميايي آلوده نشود . براي برداشتن از محلولهاي شيمياي مي توان از پي پت هاي با سرپوش لاستيكي استفاده كرد .

۳ – موادي نظير اسيدها – فلزات تند اثر – گازها و مواد سمي را در صورت لزوم به اندازه مورد نياز و با كمال احتياط مصرف كنيد .
۴ – قبل از برداشتن ظرف محتوي ماده شيميايي بر حسب مشخصات و تاريخ تهيه آنرا بخوانيد و هميشه مقدار ماده را متناسب با مصرف انتخاب كنيد ، هيچگاه مواد اضافي را به ظرف اصلي بر نگردانيد . پس از برداشتن ماده مورد احتياج ظرف را در جاي خود قرار دهيد .
۵ – پس از اتمام هر آزمايش لوازم مورد استفاده را تميز بشوئيد و هر يك را در جاي مخصوص خود قرار دهيد .
دستورالعمل هاي ايمني آزمايشگاه :

نكات ايمني كه در كليه آزمايشگاهها بايد به آنهاتوجه داشت :
۱ – كار آزمايشگاهي را بايد جدي تلقي كرد .
۲ – قبل از انجام هر آزمايش بايد موضوع و هدف آنرا دقيقا مورد مطالعه قرار داد .
۳ – وسايل مورد نياز را قبل از شروع هر آزمايش بايد آماده كرد .

۴ – از بوئيدن محلولهاي شيميايي مورد استفاده آزمايشگاه اكيدا خودداري شود و براي تشخيص محلولهاي شيمياي بايد از روشهاي تشخيص محلولها استفاده شود .
۵ – ضمن انجام آزمايش كليه پديده ها و تغييرات را بايد با دقت زير نظر داشت و نتايج حاصله را دور از حدس و گمان گزارش كرد .
۶ – پس از خاتمه هر آزمايش كمي صبر كنيد تا چنانچه ابزار و وسايل كار شما در اثر حرارت گرم شده اند بتدريج سرد شوند در صورتيكه دستگاه با منبع آب يا برق ارتباط دارد . ارتباط آن را با منبع اصلي قطع كنيد .

۷ – در آزمايشگاه حتما از روپوش مخصوص و ديگر وسايل حفاظتي از قبيل عينك ، دستكش ، ماسك در صورت لزوم استفاده كنيد .
۸ – در آزمايشگاه حتي الامكان از راه رفتن بي مورد خودداري كنيد .

مقدمه :
مواد نفتي از زمانهاي بسيار قديم مورد استفاده قرار گرفته است . نادر شاه با استفاده از روشن كردن مشعلهاي نفت موقعيت چشمگيري در فتح هندوستان بدست آورد.
بيشتر توليدات نفتي تا نيمه قرن نوزدهم از طريق چشمه هاي نفتي ، گودالهاي كم عمق و چاههاي دستي حفر شده در مخازن نفتي كم عمق ، صورت مي گرفته است . حفاريهاي نسبتا عميق تر جهت استخراج عميق تر نفت در ابتدا در ناحيه پچل بورن فرانسه صورت گرفته است .

در اين ناحيه ماسه هاي نفتي در سال ۱۸۴۷ در شيارهاي كربونيفر ناحيه تورين اسكاتلند آغاز شد . توليد اوليه هيدروكربورهاي مشتمل بر محلول يا بخار آمونياك ، موم ، پارافين جامد و مايع ، كروژن يا نفت سياه بوده است . تكنولوژي حفاري يا سيم بكسل در سال ۱۸۵۹ توسط دريك به كار گرفته شد . همزمان با آن ، رشد سريع حفاري در آمريكاي شمالي و نقاط ديگر جهان آغاز شد . توليد هيدروكربور مايع در نيمه قرن نوزدهم با احداث و توسعه پالايشگاه ها به سرعت توسعه يافت .

با رشد سريع و گسترش پالايشگاهها انواع توليدهاي نفتي مشتمل بر گازهاي سبك ، نفت سبك ، نفت سنگين و مشتقات سنگين تر هيدروكربورها توليد شد . با شروع جنگ جهاني اول نياز به مواد نفتي به شدت افزايش يافت . فعاليتهاي صنعتي بايد به درآمد قابل قبولي منتهي شود .

عمليات مربوط به اكتشاف و استخراج نفت نيز از اصل فوق جدا نبوده و به طور مستقيم به وضعيت اقتصادي و قيمت نفت بستگي دارد . به همين جهت نوسانات ارزشي نفت در جهان تاثير مستقيم بر فعاليتهاي مربوط به آن مي گذارد .

نفت خام از هيدروكربورهاي مختلف تشكيل شده است . نفت خام حاوي گاز به صورت محلول ، بيتومين و ديگر ناخالصي ها مي باشد . نفت خام ، قابل حل در بنزين ، نفتالين و ديگر حلالهاي نفتي است . به همين ترتيب گاز درون مخزن و گاز كه از چاه استخراج مي شود را گاز طبيعي مي گويند و لازم است كه آن را از گاز تصفيه شده متمايز كرد . سنگ مخزن به توده سنگي متخلخل و نفوذ پذير حاوي نفت و گاز گفته مي شود . اصولا سنگ مخزن به وسيله سنگهاي غير قابل نفوذ پوشيده شده است . به طور كلي هر سنگ متخلخل و تراوا مي تواند سنگ مخزن محسوب مي شود ولي اكثر سنگهاي مخازن از سنگهاي آهكي و ماسه سنگي تشكيل شده اند . يك سنگ مخزن ممكن است بر اثر تغيير شكل فيزيكي و شيميايي سنگها ايجاد شده و يا اين كه از فعاليتهاي تكتونيكي از قبيل چين خوردگي و گسل خوردگي ناشي شود .

اكثر سنگهاي مخزن داراي ذخيره مفيد يا مقرون به صرفه در زير زمين قرار دارند. اكتشاف اين گونه مخازن در ابتدا به صورت غير مستقيم ، با حفر چاه اكتشافي و آزمايشگاههاي مربوطه به تاييد مي رسد .

هر مخزن نفتي ، داراي خصوصيات منحصر به فرد خود مي باشد . اطلاعات مربوط به هر مخزن نفتي از طريق داده هاي ژئوفيزيكي و همزمان با آن توسط نقشه هاي زمين شناسي و نمودارهاي ژئوفيزيكي حفاري ، زمين شناسايي و غيره تكميل مي شود . اوليه چاهي كه به اميد دستيابي و كشف نفت حفر شد ، چاه اكتشافي نام دارد . در صورت برخورد به مخزن گاز و يا نفت ، چاه به ترتيب چاه اكتشافي گاز يا نفت ناميده مي شود .

در صورت عدم توليد و يا گاز به آن چاه خشك و يا چاه تر گفته مي شود . در صورتي كه چاهي بعد از چاه اكتشافي و به منظور اطمينان خاطر از وجود ذخيره حفر بشود به آن چاه تاثيري گفته مي شود . با گذشت زمان و پيشرفت تكنولوژي ، روش هاي استخراج و روش هاي استفاده از منابع انرژي روز به روز گسترش يافته و روش هاي جديدي وارد ميدان صنعت مي گردد .

نفت و رابطه آن با زمين شناسي :
نفت در طبقات زير زميني جمع و ذخيره شده و دستيابي به آن مستلزم شناسايي كامل زمين شناسايي منطقه است . چنانچه شرط لازم و كافي كه عبارت از ويژگي هاي زمين شناسايي از قبيل طبقات مواد نفت ، سنگهاي مخزن نفت و ساختارهاي لازم براي تجمع نفت است در محل يا منطقه اي وجود داشته باشد ، شرايط تشكيل و تجمع نفت در آن جا فراهم خواهد بود . به اين ترتيب هيچ گونه محدوديت جغرافيايي براي تشكيل مخازن و ذخاير نفتي در سرتاسر جهان وجود ندارد و آن چه كه در اكتشافات نفت مد نظر است ، موجبات تشكيل و ذخيره آن است نه محل جغرافيايي آن نفت از مواد انرژي تمام شدني و غير قابل تجديد است .
به اين معني كه به ازاء برداشت و استفاده از ذخاير زير زميني ، به تدريج از ميزان ذخيره مخازن كاسته شده و ترميم نخواهد شد . لذا براي جبران نفتهاي مصرف شده تنها بايد به اكتشاف منابع و ذخاير جديد اقدام نمود . منشاء نفت به احتمال قريب به تعيين از مواد آلي است . به اين معني كه بقاياي گياهي و جانوري پس از نهشته شدن در كف حوضه هاي رسوبي و مدفون شدن به وسيله رسوبات اوليه ، در معرض پاره اي واكنش هاي بيولوژيك قرار مي گيرند و به ازاء افزايش ضخامت رسوبات به تدريج به مواد هيدروكربوري و نفت هاي خام اوليه مي شوند ، گذشت زمان و استمرار تحولات مكرر شيميايي و بيو شيميايي ، كيفيت نفتهاي اوليه را ارتقاء داده و نهايتا آنها را به نفت خام قابل استفاده براي مصارف مختلف تبديل مي كنند . نفت وقتي ارزش اقتصادي پيدا مي كند كه حجم آن در زير زمين به مقدار زياد و مضاب لازم برسد . براي تشكيل چنين تجمعي ، هيدروكربورهاي تشكيل شده ، در اثر فشار وزني طبقات رويي به تدريج از سنگها و طبقات مواد خارج شده و طبقات متخلخل و نفوذ پذير مجاور ، وارد مي گردد

طبقاتي كه چنين نفت و يا گاز را در خود جاي مي دهد ، طبقات سنگهاي مخزن ناميده مي شوند ، در اغلب موارد ، نفت در همان محل تشكيل ، جمع و ذخيره نمي شوند . به همين نظر است كه طبقات مادر و مواد نفت ، از سنگهاي مخزن كه محل تجمع و ذخيره شدني نفت است ، تفكيك مي گردند ، خارج شدن نفت از محل منشا، وارد شدني و جريان يافتن آني در سنگهاي مخزن را ، اصطلاحا مهاجرت نفت عنوان كرده اند . در شرايط خاص و نادر ، سنگهاي مادر و سنگهاي مخزن ، معمولا در يك مجموعه رسوبي واحد قرار دارند و در اين صورت انتقال و جابجايي نفت در سطح وسيع ، ديگر ضرورت نداشته مهاجرت نفت در كوتاهترين فاصله انجام خواهد شد . اين نوع مهاجرت را اصطلاحا مهاجرت كوتاه short migration ناميده اند .

براي تجمع و ذخيره شدن نفت فقط وجود تخلخل و تراوايي در سنگ كافي نيست ، براي اين منظور لازم است كه شرايط وضعيتي در سنگ وجود داشته باشد كه نفت وارد شده به آن ، نتواند خارج گردد و به اين ترتيب موجبات به تله افتادن نفت فراهم شود . به تله افتادن ، جمع و متراكم شدن آن را در درون مخزن ، ممكن مي سازد . حاصل امر تشكيل و تكميل مخزن نفت خواهد بود .

تشكيل مخازن نفتي ، هم در مجموعه هاي رسوبي و هم در چارچوب رويدادهاي تكتونيكي ميسر مي گردد . به همين نظر ، مخازن زير زميني يا از نوع رسوبي و يا از نوع ساختماني مي باشند . مناسب ترين شكل ساختماني براي به تله افتادن نفت ، چنين طاقديسي است .

اولين چاه نفت در ۱۸۵۹ در يك ساختمان طاقديسي در ايالت پنسيلوانياي آمريكا حفر گرديد . در ايران هم اولين چاه نفت در ۱۹۰۲ در طاقديس مسجدسليمان در شمال اهواز به نفت رسيد . هدف شناسايي و مشخص نمودن عوامل و شرايط زمين شناسايي مناسب ، دليل بر وجود نفت و ذخاير هيدروكربوري در زير زمين نيست . تنها وسيله اي كه در اين مورد پاسخگو است حفاري چاههاي اكتشافي و توسعه اي است . از دستاوردهاي فعاليت هاي اكتشافي در دهه هاي اخير در زمينه نفت و گاز ، اكتشاف ذخاير نفت شده قابل ملاحظه در مناطق قاره ، درياها و اقيانوس ها در نقاط مختلف دنيا است . از اهم ميدان هاي نفتي در اين زمره مناطق ساحلي خليج مكزيك در جنوب ايالت متحده آمريكا ، دريا شمال ( Nort Sea ) در شمال اروپاي غربي ، خليج فارس ، سواحل اندونزي ، ملتقاي رودخانه نيجر و اقيانوس اطلس در نيجريه و بزرگترين فلات قاره دنيا در اقيانوس منجمد شمالي در شمال سيبري را مي توان نام برد . در مورد ميدان هاي نفتي در خليج فارس ، لازم به يادآوري است كه تمام مخازني كه در نيمه شمالي سرتاسر خليج واقع شده اند متعلق به كشور ايران ومخازني هم كه در نيمه جنوبي قرار دارند متعلق به كشور يا شيخ نشينهايي است كه در حاشيه ساحلي خليج فارس قرار گرفته اند .

نفت مايع موجود در مخزن زير زميني به نفت خام معروف است . در هر مخزني افزون بر نفت خام مايع ، مقداري هم هيدروكربورهاي گازي وجود دارد كه به نام گاز طبيعي ناميده مي شود .

نفت خام و گاز طبيعي از نظر شيميايي از اتمهاي كربن و هيدروژن تشكيل يافته اند ، كه با آرايش هاي بسيار متفاوت با يكديگر تركيب شده و طيف وسيعي از مواد هيدروكربوري را توليد مي كنند . مولكولهاي كوچكتر كه تعداد اتمهاي كربن آنها از يك تا چهار است ، حالت گازي دارند . مولكولهاي بزرگتر كه تعداد اتمهاي كربن آنها به چند صد هم مي رسد ، در تركيب نفت خام شركت مي كنند ، به همين جهت مشخصات نفت خام بر حسب فراواني نسبي تركيبات مختلف در هر ميدان نفتي ، تعيين مي گردد . قابليت تصعيد تركيبات هيدروكربوري با افزايش تعداد اتم هاي كربن در مولكولها و يا بزرگتر شدن مولكولها ، تقليل مي يابد . تركيبات ساده هيدروكربوري نظير متان و اتان و پروپان و بوتان به دليل دارا بودن قابليت تصعيد كافي ، حالت گازي داشته و گاز طبيعي را تشكيل ميدهند.

مواد سازنده نفت خام :
مواد سازنده نفت از نظر نوع هيدروكربور و هم چنين از نظر نوع تركيبات هسته و اتم بستگي به محل و شرايط تشكيل آن دارد . بنابراين مقدار درصد مواد سازنده نفت خام در يك ژنويان نسبت به ژنومان ديگر تغيير مي كند . به طور كلي مواد سازنده نفت شامل : هيدروكربورها ، تركيبات اكسيژنه ، سولفوره ، ازته و مواد معدني مي گردد .
هيدروكربورها از مولكولهاي مختلف تشكيل گرديده است كه ساده ترين و سبكترين آنها (متان ) گازي شكل است و در حاليكه سنگين تر آنها ( قير و مازوت) جامد مي باشد .
هر چند كه مبداء و منشاء تمام هيدروكربورها يكي ات اما نسبت درصد آنها بسته به ساختمان منابع نفتي در حين فسيل شدن كاملا متغير و مختلف خواهد بود . چون تعداد هيدروكربورهاي موجود در نفت نامحدود و جدا كردن آنها به طور كامل خيلي مشكل مي باشد ، لذا آنها را به طور كلي به صورت زير تقسيم بندي مي نمايند .
– پارافين نرمال يا آلكان ها
– ايزوپارافين ها ( متيل ۲ – پنتان )
– نفتن ها يا سيكلان ها
– اولفين ها ( بوتادين )
– آروماتيك ها (بنزن ، نفتالين )
– آلكيل آروماتيكها (اتيل بنزن )

مقدار درصد اكسيژن در نفت ها از ۳ درصد تجاوز نمي نمايد و اغلب در ساختمان مولكولهاي سنگين به حالت تركيب يافت مي شود . تركيبات اكسيژنه موجود در نفت شامل اسيدها و فنل ها مي باشد .

اسيدهاي موجود در نفت بيشتر به صورت مشتقات سيكلاني يا نفتني است ضمنا اسيدهاي غير حلقوي نيز به صورت اتر سل وجود دارد كه در حين عمل تصفيه در فراكسيون مربوط به پارافين ها جمع آوري مي گردد . اغلب نفت ها شامل گوگرد آزاد به صورت محلول است كه در اثر تبخير كريستاليزه مي گردد
گوگرد ممكن است به صورت هيدروژن سولفوره – تيوفن – مركاپتان – تيواتر – دي سولفور – اسيد سولفونيك الكيل سولفات ها و يا ايكيل سولفورها در نفت وجود داشته باشد . برخي از اين تركيبات گوگردي در نفت خام وجود ندارند اما در حين عمليات تقطير و يا در هنگام تصفيه از اثر ديگر تركيبات به وجود مي آيند . اين تركيبات گوگردي به علت بوي نامطبوع و خاصيت خورندگي بسيار مشكل زا مي باشند .

مقدار گوگرد نفت بستگي به منطقه اي دارد كه آن جا تشكيل گرديده است . به عنوان مثال مقدار آن در مواد خام نفتي كويت ۵/۲ درصد و در نفت منطقه آغاجاري ايران ۳۶/۱ درصد مي باشد . خاصيت خورندگي نفت شرق و بوي نامطبوع آن به علت وجود اين تركيبات مي باشد . هرگاه مواد باقي مانده از تقطير نفت را بسوزانند مانند زغال از خود خاكستري مي گذارند كه شامل برخي از تركيبات فلز است . اين تركيبات بيشتر مربوط به عناصري از قبيل سيليس ، آهن ، آلومنيوم ، كلسيم ، منيزيم ، نيكل و سديم مي گردد . به طور خلاصه نفت خام مايعي است به رنگ قهوه اي تيره و لزج كه دانسيته كوچكتر از يك d<1 مي باشد و نسبت درصد آن نيز به قرار زير است .

گوگرد ۴ درصد
ازت ۵/۱ درصد
اكسيژن ۳ درصد
هيدروژن ۲/۱۴ – ۱۱ درصد كربن ۸۵-۸۳ درصد

كروماتوگرافي
مقدمه :
كروماتوگرافي روشي است براي جداسازي كه براساس ضريب تقسيم موادي كه بين يك فاز ساكن كه داراي سطح زيادي است و يك فاز متحرك پخش مي شوند قرار دارد . اولين بار TSWETT رنگهاي گياهي را توسط ستون پر شده با يك جاذب جدا نموده و بخاطر تشكيل مواد رنگي نام كروماتوگرافي را پيشنهاد نمود . نكته قابل توجه اينكه TSWETT در زمان روسي به معني رنگ مي باشد .

از سال ۱۹۳۱ تكنيك كروماتوگرافي پيشرفت زيادي كرد و براي شناسايي تركيبات آلي و بيو شيمي Elution chromatograghy مورد استفاده قرار گرفت . در سال ۱۹۴۱ MARTIN و SYNGE ثابت نمودند كه پخش نمونه بين دو فاز مايع بيشتر از دو فاز مايع و جامد است و روش chromatogrghy paper را جايگزين Column chromatogrghy نمودند و در سال ۱۹۵۴ جايزه نوبل به آنها اعطا گرديد ضمنا آنها خاطر نشان نمودند كه فاز گاز بجاي فاز مايع از مزيت زيادتري برخوردار است .
از اين تاريخ به بعد مطالعات زيادي در روي كروماتوگرافي گاز – جامد ( G.S.C ) و گاز – مايع ( G.L.C) توسط محققان صورت گرفت و اين وسيله جهت جداسازي اجزاء يك نمونه در بيشتر آزمايشگاهها مورد استفاده قرار گرفت.

كروماتوگرافي به دو شاخه اصلي تقسيم مي شود .
(chromatogrghy) كروماتوگرافي

اصول كروماتوگرافي :
قبل از شروع بحث اصلي ، لازم است ترمهاي متداول در كروماتوگرافي مورد بررسي قرار گيرد .
۱- Uncorrected Retention time : فاصله زماني از هنگام تزريق تا قله پيك ( Tr)
2- Retention : جزئي از نمونه كه هيچ interaction با فاز ساكن نداشته باشد با سرعت گاز حامل از ستون خارج مي شود كه به unretain component موسوم است و مدت زمان لازم براي خروج اين جزء را hold up time گويند . به عنوان مثال اگر سرعت گاز حامل در يك ستون ۱۰ متري cm/sec باشد hold up time از رابطه زير محاسبه مي شود .

۳- net retention time : (Tr) T,r = Tr – T0
4- Retention factor يا capacity factor : retention factor ( )
بيانگر مدت زماني است كه نمونه با مقايسه به فاز متحرك در فاز ساكن طي مينمايد و يا به عبارت ديگر مقايسه retained time و unretained time مي باشد .

: مدت زماني كه جزء نمونه در فاز ساكن طي مي كند صفر برابر بيشتر از فاز متحرك مي باد و يا به عبارت ديگر جزء نمونه هيچ زماني را در فاز ساكن طي نمي كند بهمين جهت آنرا component unretained گويند .
: مدت زماني كه جزء نمونه در فاز ساكن و متحرك طي مي كند يكسان است وTr=2T0
مقدار جزء i در فاز ساكن

مقدار جزء I در فاز متحرك

استفاده از بجاي Retention time جهت بررسي رفتار component در ستون از مزيت بيشتري برخوردار مي باشد چون k, به طول ستون و سرعت فاز متحرك بستگي ندارد .
عوامل موثر در عبارتند از نوع نمونه و فاز ساكن ، مقدار فاز ساكن و درجه حرارت .
همانطوريكه قبلا يادآوري شد اساس جداسازي در كروماتوگرافي برروي پخش نمونه بين دو فاز ساكن و متحرك مي باشد يعني در هر زمان تعادلي بين مقدار نمونه در فاز ساكن به مقدار نمونه در فاز متحرك بوجود مي آيد كه آنرا ضريب تقسيم ( partition coefficient) گويند .
مقدار نمونه در فاز ساكن

مقدار نمونه در فاز متحرك
جداسازي و يا Resolution به دو عامل مهم بستگي دارد :
۱- راندمان ستون ( Column efficiency )
2- راندمان حلال ( Solrent efficiency )
1- راندمان ستون :
راندمان ستون براساس تعداد سيني هاي تئوري بيان مي شود . هر ستون به تعدادي منطقه باريك تقسيم مي شوند كه سيني هاي تئوري ناميده مي شوند و به N نمايش مي دهند و نمونه موجود در فاز متحرك مرتبا و مرحله به مرحله وارد هر يك از سيني ها گشته و مجددا به فاز متحرك برمي گردد و در هر يك از سيني ها يك تعادل كامل بين فاز ساكن و متحرك بوجود مي آيد . هر چه تعداد سيني ها بيشتر باشد عمل جداسازي بهتر صورت مي گيرد .

= انحراف از معيار
= پهناي پيك در نصف ارتفاع

wb = قاعده پيك
۱-۱ پخش گردابي ( Eddy diffusion ) :
ضريب ثابت =  قطر ذرات = dp A = 2 dp يكي از عمل peak Broadening وجود ذرات فاز ساكن در ستون مي باشد كه Eddy diffusion ناميده شده و به A نمايش مي دهند . نمونه هنگام عبور از ستون مسير مستقيمي را طي نمي كند هر چه ذرات درشت تر باشند مسير مارپيچ بيشتر بوده و در نتيجه Peak Broadening مشهودتر خواهد بود .
براي جلوگيري از اين عمل بايد از ذرات ريز استفاده نمود و در صورت استفاده از ذرات بسيار ريز افت فشار در ستون زياد شده و ديگر mean linear velocity در طول ستون ثابت نخواهد بود و عدم ثابت بودن سرعت خطي گاز باعث كاهش تعداد سيني هاي تئوري و پايين آمدن راندمان ستون خواهد شد .

۲-۱ نفوذ ملكولي و طولي ( Molecular longitudinal diffusion )
فاكتور تصحيح =  نفوذ نمونه در فاز متحرك = Dgas B=2  Dgas سرعت نفوذ بستگي به نوع مولكول ، طبيعت فاز متحرك و درجه حرارت دارد كه بصورت ثابت نفوذ بيان مي شود و هر چه ثابت نفوذ كمتر باشد نفوذ نمونه در فاز متحرك كمتر شده و زمان بيشتري را درفاز ساكن طي مي نمايد و جدا سازي بهتر خواهد بود .
ثابت نفوذ ازت > ثابت نفوذ هليوم > ثابت نفوذ هيدروژن
مولكولها عمدتا در جهت جريان گاز حامل بطرف جلو در حركت ميباشند ولي بعضي ملكولها در جهت مخالف حركت مي كنند و ديرتر از ستون خارج ميشوند و باعث Peak Broadening خواهد شد .
هر چه سرعت جريان گاز حامل كمتر باشد اين اثر بيشتر خواهد شد . افزايش سرعت جريان گاز حامل كمك موثري براي جلوگيري از Peak Broadening است .
۳-۱- مقاومت در مقابل انتقال جرم( ( Resistance to mass transfer
اين ترم را به C نمايش داده و بستگي به انتقا جرك نمونه بين دو فاز ساكن و متحرك دارد . اين ترم به دو قسمت Cm و Cs تقسيم مي شود . ( Cm = اثر انتقال جرم در فاز متحرك و Cs = اثر انتقال جرم در فاز ساكن ) . هر چه مقدار فاز ساكن بيشتر باشد interaction بيشتر بوده و پهن شدن پيك افزايش مي يابد . جهت جلوگيري از پهن شدن پيك و كاهش ترم C لازم است ضخامت فاز مايع تا حد امكان كم باشد ، ويسكوزيته فاز مايع پايين و فشار بخار آن كم باشد .
علاوه بر پارامترهاي ذكر شده در معادله Van Deemter ، عوامل ديگري كه باعث peak Broadening مي شوند عبارتند از : سيستم تزريق ، دتكتورها و اتصالات .
۲- راندمان حلال ( Solrent efficiency)
1-2- selectivity : براي جداسازي دو جزء ختلاف در retention امري ضروريست و ترمي كه بيانگر اين مطلب باشد selectivity بوده كه به a نمايش مي دهند .
از طرفي
۲-۲- Resolution :

* جهت به تعويق انداختن اجزاء خروجي از ستون توسط فاز ساكن بايد باشد .
* جهت جداسازي ، اجزاء بايد با هم اختلاف داشته باشند يعني a>1 .
* جداسازي به تعداد سيني هاي تئوري بستگي دارد .
ستونها : ( Columns)
ستونها packed : اين نوع ستونها با قطر داخلي ۳-۴ mm در كروماتوگرافي مورد استفاده قرار مي گيرند . ستونهايي كه با جاذب پر شده باشند (زئوليتها ، كربن فعال ، آلومنيوم فعال ) تحت عنوان G.S.C مورد استفاده قرار مي گيرند و جدا سازي اجزاء براساس جذب مي باشد . ستونهايي كه با فاز مايع Coat شده بر روي يك بستر جامد ، پر شده باشند GLC ناميده شده و اساس جداسازي اجزاء برروي حلاليت نمونه در فاز مايع قرار دارند . همانطوريكه قبلا ذكر شد هر چه طول ستون افزايش يابد تعداد سيني هاي تئوري زيادتر شده و راندمان ستون بالا مي رود ولي در مورد ستونهاي packed افزايش طول ستون تا جايي امكانپذير است كه افت فشار وجود نداشته باشد لذا براي بالا بردن طول ستون بدون افت فشار طراحي ستونهاي موئين مطرح شد . ساخت ستونهاي موئين با جنس فولاد ضد زنگ شروع شد و در حال حاضر ستونهاي موئين كاربد فراوان تري پيدا كرده و از مزيت زيادتري برخوردار مي باشند .

مشخصات فاز مايع :
۱- فاز مايع بايد داراي حلاليت و پلاريته معيني جهت آناليز اجزاء نمونه باشد و پلاريته يكي از فاكتورهاي مهم حلاليت مي باشد تركيبات پلار در حلالهاي پلار و غير پلار در حلالهاي غير پلار بخوبي حل مي شوند .
۲- فاز مايع بايد داراي فشار بخار پايين باشد ، هر چه فشار بخار بيشتر باشد تركيبات فرارتر بوده نتيجتا bleeding افزايش خواهد يافت . بهمين جهت فاز مايع بايد تا حد امكان فشار بخار پايين داشته باشد .
۳- فاز مايع بايد در مقابل درجه حرارت و تاثير شيميايي پايدار باشد .
انتخاب گاز حامل و سرعت خطي گاز :
گاز حامل هم در راندمان ستون و هم در زمان آناليز موثر مي باشد . طبق رابطه Golay سرعت خطي گاز حامل هم در ترم B و هم در ترم C موثر خواهد بود .
گازهاي نيتروژن و آرگون در Optimum سرعت خطي گاز راندمان بيشتري نسبت به گازهاي هيدروژن و هليم دارد ولي چون اين Optimum در سرعت كم مي باشد زمان آناليز طولاني خواهد شد ولي هليم و هيدروژن در Optimum سرعت خطي ، داراي راندمان كمتري است ولي در عرض سرعت آناليز را افزايش داده و آناليز در زمان كوتاهتري صورت مي گيرد .
بطوريكه استفاده از گاز حامل هيدروژن نسبت به نيتروژن ۵ برابر زمان آناليز را كاهش مي دهد .

عوامل موثر در زمان آناليز :
در كروماتوگرافي علاوه بر جداسازي پارامتر مهم ديگر زمان آناليز مي باد و عوامل موثر در زمان آناليز عبارتند از :
۱- فراريت اجزاء : اجزاء فرار نمونه سريعتر از اجزاء غير فرار از ستون خارج مي شوند و چون فراريت بستگي به نقطه جوش و اندازه مولكولي دارد بنابراين مولكولهاي كوچكتر سريعتر از مولكولها بزرگتر از ستون خارج مي شوند .
۲- فاز مايع : اگر interaction نمونه با فاز مايع زياد باشد زمان آناليز طولاني خواهد شد .
۳- مقدار فاز مايع : هر چه مقدار فاز مايع زيادتر باشد زيادتر شده و در نتيجه زمان آناليز طولاني تر خواهد شد .
۴- قطر ستون : سرعت آناليز در ستونهاي narrow bore بيشتر از ستونهاي wide bore مي باشد .
۵- طول ستون : هر چه طول ستون بلندتر باشد زمان آناليز طولاني تر خواهد بود .
۶- نوع گاز حامل : همانطوريكه قبلا گفته شد نوع گاز حامل در سرعت آناليز موثر مي باشد .
۷- درجه حرارت ستون : هر چه درجه حرارت ستون بيشتر باشد كوچكتر شده و در نتيجه زمان آناليز كوتاهتر خواهد شد و بازاء هر ۲۰c افزايش حرارت ، نصف خواهد شد .
تكنيكهاي متداول در كروماتوگرافي گازي :

۱- ايزوترمال : در اينحالت درجه حرارت ستون ثابت مي باشد . اشكال اين تكنيك در آناليز نمونه هايي است كه دامنه نقطه جوش اجزاء زياد است .
در اين نوع نمونه ها ، اجزاء با نقطه جوش پايين زودتر از ستون خارج شده و همپوشاني صورت مي گيرد و اجزاء با نقطه جوش بالا ديرتر از ستون خارج شده و پيكها پهن و غير متقارن مي باشند كه محاسبات كمي آنها دچار مشكل خواهد شد .
۲- برنامه ريزي درجه حرارت :

۱-۲- برنامه ريزي درجه حرارت خطي : در اين روش افزايش درجه حرارت يك مرحله اي مي باشد .
۲-۲- برنامه ريزي درجه حرارت چند مرحله اي : در اين حالت افزايش درجه حرارت در چند مرحله صورت مي گيرد .
محفظه هاي تزريق مختلف براي ستونهاي موئين :
۱- Splitinjection :
در اين تكنيك نمونه به دو قسمت نابرابر تقسيم شده و فقط يك قسمت كوچك وارد ستون مي شود و قسمت اعظم آن به خارج فرستاده مي شود .
SplitRatio براي ستونهاي موئين در دامنه ۱۰:۱ تا ۵۰۰:۱ متغير و بستگي به خصوصيات ستون و نوع نمونه دارد .
SplitRatio در ستونهاي از نوع wcot 500:1  ۵۰:۱ مي باشد .
۲- Splitless injection : اين تكنيك براي آناليز مقادير جزئي مورد استفاده قرار مي گيرد و از نوع flash Vaporization مي باشد .
آشكارسازها : ( Detectors )

آشكارسازها به دو دسته تقسيم مي شوند :
۱- انتگرالي ۲- ديفرانسيلي
در آشكارسازهاي انتگرالي عكس العمل آنها متناسب جرم كل جزء خارج شده از آشكارساز مي باشد .

وقتي گاز حامل به تنهايي در سيستم جريان دارد خط مبدا مستقيم بوده و وقتي گاز حامل با نمونه عبور مي كند متناسب با جرم كل هر جزء يك پله تشكيل مي شود .
در آشكارسازهاي ديفرانسيلي عكس العمل آنها متناسب با غلظت و يا مقدار جزء خارج شده از آشكارساز مي باشد به عنوان مثال در آشكارساز قابليت هدايت گرمايي ( TCD) عكس العمل آشكارساز متناسب با غلظت عبوري ودر آشكارساز يونيزاسيون شعله اي ( FID) عكس العمل متناسب با مقدار جزء عبوري در واحد زمان از آشكارساز مي باشد .
قابليت هدايت گرمايي ( TCD) :

اساس اين آشكارساز بر روي درجه از دست دادن حرارت از فيلامانها به گاز اطراف خود مي باشد و از دست دادن حرارت بستگي به تركيب گاز دارد . انتقال حرارت از فيلامانها به گاز اطراف به طريق زير صورت مي گيرد .
۱- هدايت Conduction
2- جابجايي Convection
3- تشعشعي Radiation
4- تماس فلزي Metal contact

انتقال حرارت به صورتهاي ۴ . ۳ . ۲ قابل اغماض بوده و فقط از طريق هدايت عمل صورت خواهد گرفت . انتقال حرارت به طريق هدايت از برخورد ملكولهاي گاز به فيلامان صورت مي گيرد هر چه برخورد در واحد زمان بيشتر باشد انتقال حرارت بيشتر خواهد ب. هر چه دانسيته گاز كمتر باشد سرعت برخورد ملكولهاي گاز به فيلامان زيادتر خواهد شد به همين جهت قابليت هدايت گرمايي هليم و هيدروژن بيشتر از نيتروژن و آرگون مي باشد . معمولا جنس فيلامانها از پلاتين ، تنگستن و يا آلياژي از تنگستن مي باشد .
عوامل موثر در حساسيت آشكارساز :

۱- جريان الكتريكي : هر چهI زياد شود حساسيت زيادتر خواهد شد ولي افزايش بيش از حد باعث سوختن فيلامانها خواهد شد .
۲- گاز حامل : هر چه قابليت هدايت گرمايي گاز حامل بيشتر باشد حساسيت بيشتر خواهد شد به همين جهت گاز هليم و هيدروژن براي اين آشكارساز مناسب مي باشد ولي هيدروژن به دليل قابل انفجار بودن كمتر مورد استفاده قرار مي گيرد .
۳- درجه حرارت : افزايش شدت جريان باعث افزايش درجه حرارت فيلامانها ( Tf) شده كه نتيجه آن افزايش حساسيت آشكارساز مي باشد .
* رعايت نكات زير هنگام كار با TCD ضروري است :

۱- قبل از روشن نمودن آشكارساز گاز حامل را در سرويس قرار داده و از خروج گاز از خروجي آشكارساز مطمئن شويد .
۲- هنگام خاموش كردن دستگاه ، ابتدا جريان فيلامانها را قطع كرده اجازه دهيد درجه حرارت آشكارساز پايين آيد سپس جريان گاز را قطع كنيد .
۳- هنگام تعويض ستون ، يا Septum و يا هر تغيير ديگر جريان عبوري از فيلامانها را قطع كنيد چون وجود اكسيژن باعث اكسيده شده فيلامانها گشته ، حساسيت آشكارساز را كم خواهد كرد .

۴- تزريق نمونه هايي نظير اسيد كلريد ريك ، الكيل هاليدها وتركيبات خورنده به آشكارساز صدمه خواهد زد .
آشكارساز يونيزاسيون شعله ايFlame Ionization Detector : ( FID)
اساس اين آشكارساز برروي قابليت هدايت الكتريكي گاز كه بستگي به ذرات باردار دارد قرار دارد . گاز خروجي از ستون همراه با نمونه بين دو الكترود وارد شده ، يونيزه مي شوند .
عمل يونيزاسيون در شعله بدرستي روشن نيست و ممكن است يكي از حالتهاي زير اتفاق بيافتد .
۱- تشكيل يون H3O + و اگزوترميك بودن فعل و انفعال باعث عمل يونيزاسيون مي شود.
۲- يونيزاسيون توسط شعله ايجاد شده در آشكارساز .

۳- تشكيل راديكال آزاد كه اگزوترميك مي باشد باعث عمل يونيزاسيون مي شود .
به هر حال در اثر يونيزاسيون يك ميكرو جريان به وجود آمده كه پس از تقويت توسط يك الكترومتر به صورت يك سيگنال به ثبات فرستاده مي شود .
فاصله بين دو الكترود مانند يك مقاومت متغير عمل كرده و مقدار مقاومت از روي تعداد ذرات باردار معين مي شود . شعله ايجاد شده در اين آشكارساز حاصل مخلوط هوا و هيدروژن مي باشد . ناخالصي هاي موجود در گاز حامل و bleeding ستون هميشه يك جريان ثابتي از ذرات باردار بين دو الكترود ايجاد مي نمايد كه به جريان زمينه موسوم مي باشد كه معمولا براي حذف اين جريان از Bucking Votlage استفاده مي شود تا خط مبدا بدون پارازيت باشد .

براي استفاده از اين آشكارساز در ماكزيمم حساسيت ، نياز به بهينه كرده سرعت جريان گازهاي هوا و هيدروژن مي باشد كه معمولا هيدروژن و هوا مي باشد و دامنه خطي آشكارساز ۱۰۷ مي باشد .
آلوده شدن FID و تميز كردن آن :
آلودگي در اين آشكارساز به سه دسته تقسيم مي شوند ؛
۱- آلوده شدن توسط فاز مايع
۲- آلوده شدن در اثر استفاده از حلالهايي نظير بنزن و تولوئن
۳- آلوده شدن توسط آب

* فازهاي مايع سيليكوني به دليل تشكيل SiO2 در شعله باعث آلوده شدن اين آشكارساز شده و وجود ذرات SiO2 در قسمتهاي Jet , Coiiector Ion سبب نوساناتي در خط مبدا خواهد شد در چنين مواردي بايد دتكتور را باز كرده قسمت هاي آلوده شده را با حلال مناسب و يا سمباده نرم تميز نمود .
* استفاده از حلالهايي نظير بنزن و تولوئن در شعله ايجاد دوده نموده و آلوده شدن قسمتهاي مختلف سبب نوساناتي در خط مبدا خواهد شد كه بايد آشكارساز تميز گردد .
* در صورت پايين بودن درجه حرارت آشكارساز آب تشكيل شده در شعله آنرا آلوده كرده كه براي رفع آن كافي اس

ت درجه حرارت آشكارساز بالاتر از ۱۲۰c انتخاب شود .
آشكارساز نيتروژن – فسفر : ( NPO )
NPD از خانواده FID بوده با اين تفاوت كه FID سرعت جريان گاز هيدروژن زياد و شعله وجود دارد در حاليكه در NPD سرعت جريان گاز هيدروژن كم و شعله وجود ندارد .
غلظت كم هيدروژن در اين آشكارساز باعث پيروليز نمونه و تشكيل يك محصول مياني پايدار از ازت و فسفر مي نمايد . اتمهاي تحريك شده روبيديوم از سطح داغ Beed آزاد گرديده با محصولات مياني واكنش مي دهند و توليد كاتيون روبيديوم Rb+ و آنيون فسفر و ازت مي نمايد .
* اين آشكارساز نسبت به تركيبات فسفردار و نيتروژن دار حساس مي باشد .

* NPD تقريبا ۵۰۰ برابر نسبت به تركيبات فسفر دار در FID حساس تر است .
* NPD تقريبا ۵۰ برابر نسبت به تركيبات ازت دار در FID حساس تر است .
* عمل گرم شدن Beed توسط Coil موجود در سراميك صورت مي گيرد .

* Ceramicbeed از سولفات روبيديم ساخته شده و جهت انجام اكسيداسيون بين ۶۰۰-۱۰۰۰ c گرم مي شود .
* حساسيت NPD بستگي به درجه حرارت bead دارد .
* Selectivity اين آشكارساز بستگي به سرعت جريان گاز هيدروژن دارد .
اصول آشكار ساز جذب الكترون Electron Capture Detector :
ذرات راديواكتيو خارج شده از Ni63 باعث يونيزه شدن گاز حامل نيتروژن يا آرگون – متان شده و توليد يونهاي مثبت و الكترون مي نمايد . الكترون آزاد ايجاد يك جريان زمينه پايدار در طول سل مي نمايد .
وقتي نمونه وارد سل مي شود قسمتي از الكترونها را جذب نموده و باعث كاهش الكترون مي ود كه نتيجه آن يك سيگنال روي ثبات مي باشد .
اين آشكارساز بطريق Pulsed Voltage عمل مي كند . فركانس Spute وقتي تنها گاز حامل عبور مي كند توسط الكترومتر تنظيم شده و به عنوان جريان شاهد ناميده مي شود . و به F0 نمايش داده مي شود . وقتي نمونه وارد سل مي شود جريان كاهش يافته الكترومتر ، فركانس Pulse را افزايش داده تا جريان به حالت جريان شاهد برگردد ( Fs) اختلاف بين Fs و F0 متناسب با غلظت نمونه مي باشد . اين آشكارساز نسبت به تركيبات هالوژنه فلوئور ، كلر ، برم ، آنتراسن ، استروئيدها ، نيتروبنزن ، فنل ها ، اكسالاتها و داي هايد روپيريدين عكس العمل نشان مي دهد .
بهينه سازي آشكارساز جذب الكترون :
* گاز حامل مورداستفاده دراين آشكارساز نيتروژن يا آرگون – متان مي باشد معمولا از گازهليم استفاده نمي شودمگر اينكه ستون موئين استفاده گردد درآنصورت نيزاز make up گاز نيتروژن استفاده مي كند .
* اين آشكارساز از خانواده TCD بوده و عكس العمل متناسب با غلظت عبوري از آشكارساز مي باشد بهمين جهت سرعت جريان گاز حامل بايد ثابت باشد .
* وجود هر گونه نشتي در سيستم باعث نفوذ و اكسيژن گرديده و فكانس پايه را افزايش مي دهد و باعث كاهش دامنه خطي خواهد شد .
* استفاده از گاز حامل عاري از اكسيژن و آب امري ضروري است .
* اين آشكارساز به راحتي آلوده شده و كاهش الكترون ، افزايش فركانس پايه ( F0) و كاهش دامنه خطي را به همراه خواهد داشت .
* راههاي جلوگيري از آلودگي بالا بردن درجه حرارت آشكارساز تا ۳۵۰c ، خالي نگهداشتن ستون (حدود ۲ اينچ ) در طرفي كه به آشكارساز وصل مي شود تا بالا بردن درجه حرارت باعث degradation فاز مايع نمي شود .

آزمايش شيميايي آبها (آب رودخانه – آب صنعتي – مخازن زير زميني ) :
مشخصات آبها :
آب يكي از فراوانترين تركيبات است هيچوقت خالص نمي باشد زيرا از يكسو نظر به قدرت حلاليتي كه آب دارد تمام عناصر موجود در مسير خود را كم و بيش در خود حل مي كند و از سوي ديگر بشر آن را آلوده مي سازد . بطور كلي انواع آبها داراي مواد معدني و آلي محلول يا معلق مي باشند كه با اندازه گيري كمي و كيفي عناصر شيميايي موجود در آنها مي توان مشخصات آن آب را تعيين نمود . اين مواد غالبا به حالت طبيعي در آب موجود مي باشد مانند آب رودخانه ها – درياها و منابع زير زميني و گاهي نيز بطور مصنوعي جهت مصارف اهالي يك شهر و تاسيسات صنعتي آب اضافه مي شوند از قبيل آب خوراكي – آب استخرها – آب ديگهاي بخار و آب مورد نياز جهت تزريق به مخازن نفتي .
آبهاي منابع سطحي غالبا داراي انواع باكتري ها و ذرات آلي و ذره بيني هستند .

وجود همين ناخالصي هاي محلول يا معلق در آب ايجاد نموده تا انواع آبها كه جهت مصارف معيني مورد نياز است تحت آزمايشات شيميايي دقيق قرار گرفته تا مشخصات هر آبي بررسي و در صورت لزوم با به كار گرفتن روش هاي شيميايي و فيزيكي به ازدياد نقصان تركيبات شيميايي موجود در آب اقدام شود . به عنوان مثال آبي كه در ديگهاي بخار بكار مي رود بايد طوري آن را تهيه كرد كه زلال – سبك و عاري از اكسيژن و انيدريد كربنيك اسيدهاي آزاد و تركيبات آلي باشد و سختي كل آن براي ديگهاي بخاري كه تحت فشار كار مي كنند حتي المقدور نزديك به صفر باشد .

آب خالص ، بخار بي رنگ ، عاري از هر گونه طعم يا بوي بخصوص بوده و يكي از مهمترين حلالهاي عمومي مي باشد و داراي فرمول H2O يا HOH است كه از دو حجم هيدروژن و يك حجم اكسيژن تركيب گرديده است .
ناخالصي هاي آب Water Impurities همان طور كه در مقدمه شرح داده شد ناخالصي آبها را مي توان بشرح زير طبقه بندي نمود :

مواد معلق suspended solids كه قابليت انحلال در آب را ندارند مانند گل و لجن و رسوبات مختلف كه مي توان با تصفيه فيزيكي آنها را از آب جدا كرد .
مواد محلول در آب Total Dissolved solid و به آن دسته از مواد شيميايي اطلاق مي شود كه بطور طبيعي در آب محلول بوده و نمي توان آنها را به روش فيزيكي تصفيه از آب جدا نمود .
نمونه بارز اين مواد انواع كلرورها (كلرورسديم و كلرور پتاسيم ) و نيتراتهاي سديم و پتاسيم و نيز املاح سنگين مانند سولفاتها و كربناتهاي كلسيم و منيزم و مواد آلي محلول تشكيل مي دهند .
به مواد محلول در آب يا به پاره اي از گازها كه قابليت انحلال در آب را دارند مانند اكسيژن ، ازت دي اكسيد كربن وغيره اضافه نمود ولي نظر به اين كه اين مواد با جوشاندن آب به آساني از آن خارج مي شوند لذا نبايد گازها و محلول در آب را جزء املاح محلول در آب به شمار آورد .
آزمايشات شيميايي آبها Water Analysis 1- تجزيه آب – مجموع سختي ها T – H
براي آزمايش سختي آب مقداري از آب مورد آزمايش را برداشته و در فلاسك ريخته و يك قرص Total و چند قطره بافر افزوده به هم مي زنيم . تا كپسول حل شود و رنگ محلول قرمز خواهد شد سپس قطره قطره از محلول و رسوبات بدان افزوده تا رنگ محلول آبي رنگ شود از اين رابطه سختي كل بدست مي آيد .

۱۰۰ × مقدار مصرفي در سونايت
T . H =
مقدار برداشت نمونه
تعريف سختي آب :
املاح كلسيم و منيزيم باعث سختي آب مي شوند و آن رابطه مستقيم با منبع و سرچشمه آب دارد .
۱- معمولا آبي كه از طبقات سنگهاي آهكي عبور مي كند چه در شمع باشند چه در زر زمين مقدار سختي اين نوع آبها زياد است .
آب سنگين :

زيان هاي خانگي از قبيل مصرف زياد صابون در خانه ها ، لباس شويي ها كه باعث ماندن جرم در روي وسايل قابل شستشومي شود ، رنگ چاي را تيره مي كند و در رادياتورها و لوله هاي حرارتي و ظرف آشپزخانه ايجاد قشري از پوسته مي نمايد .
رده بندي آبها :

۱- آب خيلي گوارا (خيلي سبك ) كمتراز۱۵ قسمت درميليون (سختي آب)
۲- آب گوارا (سبك ) ۱۵ تا ۵۰ ppm
3- آب نسبتا سبك ۱۵ تا ۵۰ ppm
4- آب سخت ( سنگين ) ۱۵ تا ۵۰ ppm
5- آب خيلي سخت ( خيلي سنگين ) از ۲۰۰ ببيشتر

در ادامه سختي آب بايد اشاره كرد كه تيتركردن محلول حاوي آب با رسوبات را خيلي به آهستگي ميبايستي انجام داد چون نقطه پاياني عمل در اين آزمايش خيلي سريع و فوري ظاهر مي شود و به طريقه گفته شده كه يك اندازه گيري سريع و دقيق جهت سختي آب مي باشند مي توان آبهايي را كه سختي آنها تا ۱۲۰۰ در ميليون باشد اندازه گيري كرد و براي سختي ها بيشتر بايد حجم معيني از آن را برداشته و با آب مقطر به حجم رسانده سپس آزمايش را انجام داد .
همچنين بعضي از يون ها و تركيبات شيميايي ممكن است ايجاد اشكال كند مانند :

۱- هيدرات سديم كه غلظت آن در آب بيشتر از ۵۰۰ در ميليون باشد .
۲- مس با غلظت بيشتر از ۱۰ در ميليون
۳- آهن با غلظت بيشتر از ۲۰ در ميليون
۴- منگنز با غلظت بيشتر از ۲ در ميليون
۵- آلومنيوم با غلظت بيشتر از ۲۰ در ميليون

۶- ارتوفسفات با غلظت بيشتر از ۱۰۰ در ميليون
۷- پلي فسفات با غلظت بيشتر از ۲۵ در ميليون
دخالت تركيبات و يون هاي بالا را در ضمن اندازه گيري سختي در آب مي توان به طريق رقيق كردن آب مورد آزمايش از بين برد بدين ترتيب كه به جاي ۵۰ cc از نمونه ابتدا ۲۵cc يا كمتر از آن را گرفته و حجمش را با آب مقطر به ۵۰cc رسانده و سپس طبق آنچه كه در بالا گفته شد عمل اندازه گيري سختي آب را انجام دهيم .
قابل ذكر است كه سختي كل آب عبارت است از مجموع دو سختي ديگر به نام هاي :
۱- سختي دائم (پايدار ) : مربوط به كربناتها – كلرورها – سولفاتهاي كلسيم و منيزيم است كه در اثر جوشاندن از بين نمي رود .
۲- سختي موقت (ناپايدار ) : مربوط به بي كربناتهاي كلسيم و منيزيم است كه در اثر جوشاندن از بين مي رود .

آزمايش كلسيم + + Ca :
مقدار ي از نمونه را برداشته و در فلاسك ريخته و بدان يك قرص كلسيم ( ۲/۰ گرم از معرف كليور ) چند قطره ۸ KOH نرمال اضافه كرده و يا از NaOH به ميزان ۵ قرص استفاده مي كنيم و خوب تكان مي دهيم تا كاملا حل گردد و سپس قطره قطره محلول و رسوبات را به آن مي افزاييم تا رنگش ارغواني گردد و مقداري كلسيم از طريق فرمول زير محاسبه مي گردد .
۱۰۰۰ × مقداري مصرفي و رسوبات
۴/۰ × = Ca
مقدار برداشت نمونه

CaCO3 Ca
40 100
X  ۱

آزمايش منيزيم :
براي بدست آوردن مقدار mg ، مقدار مجموع كلسيم بدست آمده را از كل مجموع سختي آب بدست آمده كسر كرده باقيمانده در فاكتور ۲۴۳/۰ كه ضريب mg است ضرب كرده تا مقدار mg بدست آيد .
CaCO 3 mg T.H – T.H . Ca = T.H.mg
3/24 100 mg = T.H . mg  /۲۴۳
۲۴۳/۰ = x 1
براي بدست آوردن سختي موقت آب بيكربناتهاي بدست آمده را در ضريب ۶۱۷۴/۰ ضرب كرده تا سختي موقت بدست آيد . سختي موقت را از سختي كل كسر كرده تا سختي دائم بدست آيد .
محاسبه آب آشاميدني :
تركيبات احتمالي ميلي گرم در ليتر تركيبات احتمالي ميلي گرم در ليتر
سديم Na 28 كلرور سديم NaCl 48
كلسيم Ca 76 سولفات سديم Na2SO4 28
منيزيم mg 26 سولفات كلسيمCaSO4 41
آهن Fe2CO3 – بي كربنات كلسيمCa(HCO3)2 260
كلر Cl 29 سولفات منيزيم ۱۲۸
سولفات SO4 150 بي كربنات منيزيمmg(HCO3)2 –
بي كربنات HCO3 196 كلرور منيزيم mgCl2 –
سيليكا SiO2 – سيليكاSiO2 –
مجموع ۵۰۵ ۵۰۵
سختي هاي آب –
سختي هاي كل ۲۹۵
سختي موقت ۱۶۰
سختي دائم ۱۳۵