کل کربن آلی یا TOC و روش‌های اندازه‌گیری و کاهش آن

اصولا آب‌هایی که مورد استفاده قرار می‌دهیم در انواع کیفیت‌ها هستند. برای شناسایی کیفیت هر نوع آب، باید شاخص سنجشی وجود داشته باشد که بتوان به وسیله آن نسبت به کیفیت آب اطمینان حاصل نمود. با استفاده از شاخص‌ها و پارامترها می‌توان اطمینان کامل حاصل کرد که آب از استانداردهای لازم برخوردار است. برخی از پارامترهای اندازه گیری شامل ph، کدورت، رسانایی و اکسیژن محلول هستند. در این مطلب قصد داریم در مورد یکی از اصلی‌ترین شاخص‌های سنجش کیفیت آب که همان کل کربن آلی  یاTOC  است، سخن بگوییم. اگر شما تمایل دارید اطلاعاتی در این زمینه کسب کنید همراه ما باشید.

منظور از شاخص TOC یا همان کل کربن آلی چیست؟

در انواع سیستم های تصفیه فاضلاب، برای سنجش میزان کیفیت آب و فاضلاب باید شاخص‌هایی باشند که بتوان به وسیله آنها از استاندارد بودن کیفیت آب مطمئن شد. یکی از این شاخص‌ها، شاخص کربن آلی کل است که معادل Total Organic Carbon یا TOS می‌باشد. این شاخص تمام کربن‌های آلی محلول و معلق در آب را به خوبی نشان می‌دهد. سنجش میزان کربن آلی در همه پساب‌ها در تعیین روش تصفیه بسیار موثر است. به همین دلیل قبل از اینکه نسبت به تصفیه پساب‌ها اقدام گردد، در ابتدا میزان آن اندازه گیری می‌شود.

ماهیت TOC 

استفاده از آب در بخش‌ها و قسمت‌های مختلف نیمه صنعتی و صنعتی، مجتمع‌های مسکونی  و در کل هر گونه مصارف آب موجب شده آب با مواد آلی و غیرآلی ترکیب گردیده و آلوده شود. یکی از آلاینده‌هایی که بسیار مضر است، همین کربن آلی است که به صورت محلول و معلق هستند.TOC  مجموعه‌ای از کربن موجود در آب یا فاضلاب است که کلکسیونی از کربن‌های آلی معلق و محلول تشکیل می‌رهد. کربن‌هایی که در آب وجود دارند به دو گروه آلی و معدنی تقسیم بندی می‌گردند. در فرایند تصفیه بیشتر تلاش بر کاهش نوع آلی این کربن‌ها است.

نقش و تاثیر اصلی شاخص TOC بر آب و فاضلاب

هر کدام از مواد آلاینده‌ای که در منابع آبی یافت می‌شوند، تاثیرات فراوانی بر طعم، بو و ظاهر آب دارند. علاوه بر این تأثیر، مشکلات فراوان دیگری را هم به همراه خواهند داشت. هر گاه میزان کل کربن آلی محلول و معلق در آب افزایش پیدا می‌کند، موجب کاهش اکسیژن آب خواهد شد. وقتی اکسیژن آب کاهش پیدا کند آبزیان و میکروارگانیسم‌های هوازی موجود در آب از بین می‌روند و روند تصفیه بیولوژیکی با چالش‌های مختلف روبرو خواهد شد. یکی از مهم‌ترین قدم‌ها برای تصفیه آب استفاده از روش‌های بیولوژیکی می‌باشد. با افزایش اکسیژن خواهی بیولوژیکی یا BOD که بر اثر کاهش اکسیژن صورت گرفته این مرحله زمان‌بر و هزینه‌بر خواهد شد. در تمام روندهای تصفیه تلاش شده که میزان BOD کاهش پیدا کند.

روش‌های اندازه‌گیری کل کربن آلی

اصولاً در هر روش تصفیه، یکسری مواد آلاینده خاص از بین می‌رود، به همین دلیل نیاز است که با توجه به شرایط آب و مواد موجود در آن تجهیزات مناسبی انتخاب گردد. در اندازه گیری کربن آلی هم روش‌های متعددی به کار برده می‌شود که در این قسمت به بعضی از آنها اشاره می‌کنیم.

اندازه گیری به روش معرف

در این روش اصولا در محیط‌های آزمایشگاهی به دستگاه‌های مخصوصی که با نام دستگاه اسیکتروفتومتری معروف است نیاز می‌باشد. این دستگاه به خوبی میزان کل کربن آلی را اندازه گیری می‌نماید.

اندازه گیری به روش حرارت دهی

یکی دیگر از روش‌هایی که برای اندازه گیری TOC در نظر گرفته شده، روش حرارتی است. در این روش در مرحله اول نمونه را وزن می‌کنند، سپس آن را در دمای ۷۰ درجه سانتیگراد حرارت می‌دهند. دوباره ظرف نمونه وزن شده را اندازه گیری می‌کنند.  مقدار تفاوت آن با میزان آب نمونه نشان دهنده میزان آلودگی‌های محلول و معلق می‌باشد. با حرارت دادن ،کربن‌های معدنی حذف می‌شوند و تنها نوع آلی آنها باقی خواهد ماند.

اندازه گیری کل کربن آلی به روش اشعه ماورا بنفش

وقتی اشعه ماورا بنفش به ظرف‌هایی که حاوی نمونه هستد می‌تابد، منجر به اکسید شدن کربن‌های موجود در آب ظرف شده و بدین وسیله می‌توان میزان کربن آلی را اندازه‌گیری نمود. تمام روش‌های ذکر شده ممکن است دارای خطا باشند، اما استفاده از دستگاه دقیق‌ترین آن است.

اندازه گیری با دستگاه  TOC

دستگاه‌های TOC در برندهای مختلفی تولید می‌شوند، آنها در مدت زمان خیلی کوتاه و کم اما با دقت خیلی بالا شاخص کربن آلی آب را اندازه گیری می‌نمایند.

مقایسه TOC و  TDS

همانطور که پیش‌تر عنوان نمودیم شاخص‌های متعددی در سنجش کیفیت آب وجود دارند که یکی از آنها همکل مواد جامد موجود در آب یا TDS است. این دو فاکتور یعنی TOC و TDS با هم تفاوت اساسی دارند و نمی‌توان هر دوی آنها را یکی دانست.TDS  در واقع به کل مواد آلی و غیرآلی محلول در آب‌ها گفته می‌شود و با TDS متر اندازه‌گیری می‌شود؛ در حالی که TOC نمایانگر کل کربن آلی محلول و معلق در آب است. تنها وجه اشتراکی که بین این دو شاخص وجود دارد، این است که بالا بودن مقدار هر دو آن‌ها از میزان سطح استاندارد، نماینگر پایین بودن کیفیت آب است و به روش‌های مختلفی باید کاهش پیدا کنند.

شیوه‌های کاهش یا پایین آوردن میزان TOC  در آب

وقتی که میزان کربن آلی محلول و معلق در آب افزایش پیدا می‌کند، تاثیرات بسیار منفی بر روی آب خواهد داشت و راه‌های مختلفی برای کاهش آن  وجود دارد که در ادامه رایج‌ترین روش‌های کاهش آن را ذکر خواهیم کرد.

کاهش TOC با ازن زنی

یکی از بهترین و مورد استفاده‌ترین روش‌هایی که برای بهبود درجه‌های کدورت آب و کاهش کربن‌های آلی معلق به کار برده می‌شود، ازن زنی است. با ورود ازن هنگام فرآیند تصفیه تا حد قابل قبولی موادهای آلی کربن در آب را کاهش می‌رهند و همین امر موجب حذف و از بین رفتن کدورت می‌شود.

کاهش کربن آلی با مواد منعقد کننده

اصولاً در فرآیندهای تصفیه از یکسری مواد منعقد کننده استفاده می‌شود که موجب اتصال ذرات معلق با بارهای همنام می‌گردد. یکی از این مواد منعقد کننده، پلی الکترولیت‌ها هستند. این مواد یک پل برای اتصال و ارتباط بین ذرات معلق کربن‌های آلی ایجاد می‌کنند که موجب می‌شود آنها به هم متصل شوند. در نهایت ذراتی که به هم چسبیده شده‌اند در کف یا سطح استخر لخته شده و جمع آوری می‌گردند.