اندازه گیری کلر آزاد یا کلر باقی مانده یک فرآیند حیاتی در نظارت بر کیفیت آب است و تضمین می‌کند که سطوح ضدعفونی برای استفاده انسان هم مؤثر و هم ایمن هستند. کلر آزاد به بخشی از کلر موجود در آب اشاره دارد که میکروارگانیسم‌های مضر را غیرفعال می‌کند، در حالی که کلر باقیمانده نشان دهنده مقداری است که پس از فرآیند ضدعفونی باقی می‌ماند و محافظت مداوم در برابر آلودگی مجدد را فراهم می‌کند. اندازه گیری این سطوح به تأیید رعایت مقررات بهداشتی، بهینه سازی دوز کلر و جلوگیری از خطرات احتمالی سلامتی مرتبط با کلرزنی کم یا زیاد کمک می‌کند. این اندازه گیری در تصفیه آب شهری، استخرهای شنا، فرآیندهای صنعتی و تولید مواد غذایی ضروری است. در این بررسی از وبسایت «رسوب آب» در مورد اهمیت و روش‌های اندازه گیری کلر آزاد یا کلر باقی مانده صحبت می‌کنیم.
کلر آزاد یا کلر باقی مانده چیست؟
کلر آزاد یا کلر باقیمانده به مقدار کلر موجود در آب اشاره دارد که برای ضدعفونی کردن و محافظت در برابر آلودگی میکروبی در دسترس است. کلر آزاد به طور خاص شامل ترکیبات کلر مانند اسید هیپوکلرو (HOCl) و یون هیپوکلریت (OCl⁻) است که هنوز با مواد آلی یا سایر آلاینده‌ها واکنش نداده اند و بنابراین هنوز به عنوان ضدعفونی کننده فعال هستند. از سوی دیگر، کلر باقیمانده اصطلاح گسترده تری است که شامل کلر آزاد و کلر ترکیبی می‌شود؛ کلر که با آمونیاک یا ترکیبات حاوی نیتروژن واکنش داده و کلرامین تشکیل داده است.
این سطوح باقیمانده بسیار مهم هستند زیرا با حرکت آب در سیستم‌های توزیع، محافظت مداوم را فراهم می‌کنند و از رشد باکتری‌ها و عوامل بیماری زا پس از تصفیه اولیه جلوگیری می‌کنند. نظارت بر کلر باقیمانده تضمین می‌کند که ضدعفونی در طول زمان پایدار باشد و ضمن جلوگیری از سطوح بیش از حد کلر که می‌تواند باعث طعم، بو یا مشکلات سلامتی شود، سلامت عمومی را نیز حفظ کند.
اهمیت اندازه گیری کلر آزاد یا کلر باقی مانده
اندازه گیری کلر آزاد یا کلر باقیمانده در آب برای اطمینان از ایمنی و اثربخشی فرآیندهای ضدعفونی آب بسیار مهم است. کلر آزاد به مقدار کلر موجود برای ضدعفونی فعال اشاره دارد، در حالی که کلر باقیمانده شامل کلر آزاد و کلر ترکیبی (متصل به آلاینده ها) می‌شود. اندازه گیری دقیق این میزان کلر در سیستم‌های آب آشامیدنی، استخرهای شنا و تصفیه فاضلاب ضروری است، زیرا تأیید می‌کند که آب به اندازه کافی ضدعفونی شده و عوامل بیماری زای مضر مانند باکتری ها، ویروس‌ها و تک یاخته‌ها به طور مؤثر از بین رفته‌اند. سطح ناکافی کلر می‌تواند باعث آلودگی میکروبی شود و خطرات جدی برای سلامتی مصرف کنندگان ایجاد کند.
برعکس، غلظت بیش از حد کلر می‌تواند منجر به اثرات مضر، از جمله تشکیل محصولات جانبی ضدعفونی (DBP) مانند تری هالومتان‌ها (THMs) شود که به طور بالقوه سرطان زا هستند. مقادیر بالای کلر همچنین می‌تواند بر طعم آب تأثیر بگذارد، باعث سوزش پوست و چشم شود و به مرور زمان به زیرساخت‌های لوله کشی آسیب برساند. بنابراین، نظارت منظم و دقیق بر کلر، رعایت مقررات را تضمین می‌کند، از سلامت عمومی محافظت می‌کند و به حفظ تعادل بین ضدعفونی مؤثر و ایمنی شیمیایی کمک می‌کند. همچنین به اپراتورها اجازه می‌دهد تا دوزها را در صورت نیاز تنظیم کنند، راندمان تصفیه را بهینه کرده و هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهند.
روش‌های اندازه گیری کلر آزاد یا کلر باقی مانده
در ادامه به روش‌های اندازه گیری کلر آزاد یا کلر باقی مانده اشاره می‌کنیم:
۱. روش رنگ سنجی DPD (ان,ان-دی اتیل-p-فنیلن دی آمین)
روش DPD یکی از رایج ترین تکنیک‌های مورد استفاده برای اندازه گیری کلر آزاد یا کلر باقیمانده در آب است. این روش شامل اضافه کردن معرف DPD به نمونه آب است که با کلر آزاد واکنش می‌دهد و رنگ صورتی یا مایل به قرمز ایجاد می‌کند. سپس شدت این رنگ با استفاده از یک مقایسه گر رنگ یا یک اسپکتروفتومتر اندازه گیری می‌شود. هرچه رنگ قوی تر باشد، غلظت کلر در نمونه بیشتر است.
این روش به دلیل سریع بودن، سهولت انجام در مزرعه یا آزمایشگاه و امکان اندازه گیری کلر آزاد و کل (با یک مرحله معرف اضافی) محبوب است. با این حال، دقت می‌تواند تحت تأثیر وجود مواد مزاحم مانند فلزات اکسید شده قرار گیرد. علاوه بر این، این آزمایش حساس به زمان است. رنگ باید در یک بازه زمانی خاص خوانده شود تا از نتایج نامطلوب ناشی از واکنش‌های شیمیایی مداوم جلوگیری شود.
۲. تیتراسیون آمپرومتریک
تیتراسیون آمپرومتریک روشی دقیق است که در درجه اول در محیط‌های آزمایشگاهی یا برای نظارت مداوم در تصفیه خانه‌های آب استفاده می‌شود. در این روش، یک تیترانت شناخته شده (معمولاً اکسید فنیل آرسین یا تیوسولفات سدیم) به نمونه آب اضافه می‌شود و جریان الکتریکی تولید شده توسط واکنش اندازه گیری می‌شود. نقطه‌ای که در آن جریان تثبیت می‌شود، نقطه پایانی را نشان می‌دهد و امکان محاسبه غلظت کلر را فراهم می‌کند.
این تکنیک اندازه گیری کلر آزاد یا کلر باقی مانده به ویژه برای کاربردهای با دقت بالا، مانند رعایت مقررات در تصفیه آب آشامیدنی یا فرآیندهای صنعتی، مفید است. اگرچه نتایج بسیار قابل اعتمادی ارائه می‌دهد، اما به پرسنل آموزش دیده، تجهیزات تخصصی و محیط کنترل شده نیاز دارد و آن را برای استفاده میدانی گاه به گاه یا کاربردهای در مقیاس کوچک مناسب تر نمی کند.
۳. اندازه گیری پتانسیل اکسیداسیون-احیا (ORP)
سنسورهای ORP قدرت اکسیداتیو یک محلول را اندازه گیری می‌کنند و به طور غیرمستقیم وجود کلر را نشان می‌دهند. یک پروب وارد آب می‌شود و پتانسیل الکتریکی (بر حسب میلی ولت) ناشی از عوامل اکسید کننده مانند کلر را می‌خواند. مقادیر بالاتر ORP معمولاً با سطوح بالاتر مواد ضدعفونی کننده، از جمله کلر آزاد، مرتبط هستند.
اگرچه ORP غلظت مستقیم کلر را نشان نمی دهد، اما برای نظارت و کنترل فرآیند در استخرها، برج‌های خنک کننده یا سیستم‌های تصفیه آب در زمان واقعی ارزشمند است. با این حال، ORP می‌تواند تحت تأثیر سایر اکسیدکننده‌ها یا کاهنده‌های موجود در آب قرار گیرد و بنابراین، بهتر است در ترکیب با سایر روش‌ها در صورت نیاز به غلظت دقیق کلر استفاده شود.
۴. تیتراسیون یدومتری
تیتراسیون یدومتری یک تکنیک کلاسیک شیمی مرطوب برای تعیین کل محتوای کلر است که اغلب در تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی استفاده می‌شود. در این روش، کلر با یدید پتاسیم واکنش می‌دهد تا ید آزاد کند، که سپس با تیوسولفات سدیم تیتر می‌شود. مقدار تیوسولفات مورد استفاده با غلظت کلر مطابقت دارد.
این روش اندازه گیری کلر آزاد یا کلر باقی مانده برای نمونه‌های با کلر بالا یا زمانی که دقت ضروری است، بسیار دقیق و مفید است. با این حال، نمی تواند بین کلر آزاد و ترکیبی تمایز قائل شود و شامل مراحل و دستکاری‌های شیمیایی متعددی است که آن را برای اندازه گیری‌های معمول یا میدانی کمتر ایده آل می‌کند. با وجود این، این روش همچنان یک روش مرجع استاندارد در بسیاری از آزمایشگاه‌های کیفیت آب است.
۵. نوارهای تست و کیت‌های تست استخر
نوارهای تست روشی ساده و مقرون به صرفه هستند که معمولاً برای بررسی سریع در استخرهای شنا، جکوزی‌ها و محیط‌های مسکونی استفاده می‌شوند. نوار در نمونه آب فرو برده می‌شود و تغییر رنگ حاصل با یک نمودار مرجع مقایسه می‌شود. این کیت‌ها اغلب پارامترهای متعددی از جمله pH و قلیائیت کل، در کنار کلر آزاد و کل را آزمایش می‌کنند.
در حالی که نوارهای تست سهولت استفاده و نتایج فوری را ارائه می‌دهند، اما بسیار دقیق یا صحیح نیستند. عواملی مانند روشنایی، تفسیر رنگ ذهنی و آلاینده‌های آب می‌توانند بر خواندن تأثیر بگذارند. با این حال، آنها یک ابزار خط اول مناسب برای افراد غیرحرفه‌ای هستند که به تضمین کیفیت عمومی آب نیاز دارند.
۶. آنالیز اسپکتروفتومتری
اسپکتروفتومتری با تجزیه و تحلیل چگونگی جذب نور توسط یک محلول در طول موج‌های خاص، یک روش کمی پیشرفته تر برای اندازه گیری کلر ارائه می‌دهد. پس از افزودن DPD یا معرف دیگری که با کلر واکنش می‌دهد تا یک ترکیب رنگی تولید کند، نمونه در یک اسپکتروفتومتر قرار می‌گیرد که جذب نور را اندازه گیری کرده و غلظت کلر را بر اساس آن محاسبه می‌کند.
این تکنیک بسیار دقیق و مناسب برای استفاده آزمایشگاهی یا دستگاه‌های قابل حمل پیشرفته است. این دستگاه می‌تواند بسته به معرف مورد استفاده، کلر آزاد و کلر ترکیبی را از هم تشخیص دهد. با این حال، اسپکتروفتومترها برای تفسیر صحیح نتایج به کالیبراسیون منظم، نگهداری و کاربران آموزش دیده نیاز دارند و این امر آنها را برای آزمایش‌های میدانی روزمره بدون آموزش مناسب، ایده آل نمی کند.
اندازه گیری کلر آزاد یا کلر باقی مانده در آزمایشگاه‌های رسوب آب