Atrof-muhitni muhofaza qilish ishi kimyodan ajralmas; Kimyoviy reaksiya tenglamalari va reagent dozalarini hisoblash oqava suvlarni tozalashda keng tarqalgan. Quyida pH tushunchasi va hisoblash misollari keltirilgan.
I. pH ning asosiy tushunchalari
pH - suvli eritmaning kislotalilik yoki ishqoriyligini o'lchash uchun shkala. U vodorod ioni faolligining manfiy logarifmi sifatida aniqlanadi:
pH=-log₁₀[H⁺]
Bu erda [H⁺] vodorod ionlarining molyar konsentratsiyasini ifodalaydi, mol/L. pH diapazoni odatda 0-14 ni tashkil qiladi. pH =7 neytral, pH<7 is acidic, and pH>7 ishqoriydir.
Toza suvda [H⁺]=10⁻⁷ mol/L, shuning uchun pH=7. Qachon pH=3, [H⁺]=10⁻³ mol/L; pH=10, [H⁺]=10⁻¹⁰ mol/L va [OH⁻]=10⁻⁴ mol/L bo'lganda.
II. PH ning kimyoviy ahamiyati
pH qiymati suv havzalarining kislota{0}}asos balansini aks ettiradi va quyidagi kimyoviy jarayonlar bilan chambarchas bog'liq:
1. Moddaning shakllari: Ko'pgina kimyoviy moddalar (masalan, og'ir metall ionlari va organik moddalar) turli pH darajalarida turli xil ionlanish holatlari va eruvchanligini namoyish etadi.
2. Reaktsiya tezligi: kislota{1}}asosli katalitik reaktsiyalar tezligi ko'pincha pH bilan bevosita bog'liq.
3. Korrozivlik: ekstremal pH qiymatlari (<4 or >10) metall quvurlar va asbob-uskunalarni qattiq korroziyaga olib keladi.
4. Biologik faollik: Mikrobial ferment tizimlari pHga juda sezgir, optimal o'sish pH odatda 6,5 va 8,5 orasida.
III. Chiqindilarni tozalashda pH ning etakchi roli
1. Davolanishdan oldingi sozlash
Chiqindilarni tozalash tizimiga kirishdan oldin pH keyingi tozalash moslamalariga ta'sir qilmaslik uchun mos keladigan diapazonga (odatda 6-9) sozlanishi kerak.
2. Biokimyoviy davolashni ta'minlash
Aerobik faol loy jarayoni: Optimal pH 6,5-8,5
Anaerob hazm qilish: Optimal pH 6,8-7,4
PH ning og'ishi mikrobial faollikni pasayishiga va hatto tizimning qulashiga olib kelishi mumkin.
3. Kimyoviy yog'ingarchilikni nazorat qilish
Og'ir metallarni olib tashlashda metallarning gidroksid sifatida cho'kishiga olib kelishi uchun pH ni ma'lum bir qiymatga moslashtirish kerak. Masalan, Cu²⁺ pH≈8.0 da toʻliq choʻkadi.
IV. PH 3 da oqava suvlarni neytrallash uchun NaOH dozasini hisoblash
Neytrallash hisobi kislota{0}}asosni neytrallash reaksiyasiga asoslanadi: H⁺ + OH⁻ → H₂O
Berilgan shartlar:
· Oqova suv hajmi V=1 m³=1000 L
· Dastlabki pH=3 → [H⁺]=10⁻³ mol/L
· Maqsadli pH=7 → [H⁺]=10⁻⁷ mol/L
· NaOH molekulyar og'irligi=40 g/mol
Hisoblash bosqichlari:
1. H⁺ ning dastlabki miqdori:
n(H⁺)boshlang'ich=10⁻³ mol/L × 1000 L=1 mol
2. H⁺ning maqsadli miqdori (arzimas):
n(H⁺)maqsad=10⁻⁷ mol/L × 1000 L=0.0001 mol
3. Zararsizlantiriladigan H⁺ miqdori:
Dn(H⁺)=1 - 0.0001 ≈ 1 mol
4. Kerakli NaOH miqdori (1:1 reaksiya):
n(NaOH)=1 mol
5. NaOH ning talab qilinadigan massasi:
m(NaOH)=1 mol × 40 g/mol=40 g
Xulosa: pH=3 bo'lgan 1 kub metr oqava suvni neytral holatga keltirish uchun 40 gramm natriy gidroksid (qattiq) qo'shilishi kerak.
V. pH=10 da oqava suvlarni neytrallash uchun H₂SO₄ dozasini hisoblash
Berilgan shartlar:
· Oqova suv hajmi V=1 m³=1000 L
· Dastlabki pH=10 → pOH=4 → [OH⁻]=10⁻⁴ mol/L
· Maqsadli pH=7 → [OH⁻]=10⁻⁷ mol/L
· H₂SO₄ molekulyar og'irligi=98 g/mol (H₂SO₄ 2 H⁺ ionini beradi)
Hisoblash bosqichlari:
1. OH⁻ ning dastlabki miqdori:
n(OH⁻) boshlang'ich=10⁻⁴ mol/L × 1000 L=0.1 mol
2. OH⁻ ning maqsadli miqdori (arzimas):
n(OH⁻)maqsad=10⁻⁷ mol/L × 1000 L=0.0001 mol
3. Zararsizlantiriladigan OH⁻ miqdori:
Dn(OH⁻)=0.1 - 0.0001 ≈ 0,1 mol
4. Kerakli H⁺ miqdori: n(H⁺)=0.1 mol
5. Kerakli H₂SO₄ miqdori (har bir mol H₂SO₄ 2 mol H⁺ beradi):
n(H₂SO₄)=0.1 mol ÷ 2=0.05 mol
6. H₂SO₄ massasi talab qilinadi:
m(H₂SO₄)=0.05 mol × 98 g/mol=4.9 g
Xulosa: 1 kub metr oqava suvni pH=10 bilan neytral holatga keltirish uchun 4,9 gramm toza sulfat kislota qo‘shilishi kerak bo‘ladi.
Agar 98% konsentrlangan sulfat kislota (zichligi 1,84 g/ml) ishlatilsa, hajm:
V=4.9 g ÷ 0,98 ÷ 1,84 g/mL ≈ 2,72 ml
VI. Amaliy muhandislik masalalari
1. Bufer tizimi: Oqava suvda kislota{1}}asosli tamponlovchi moddalar (masalan, karbonatlar va fosfatlar) bo'lishi mumkin. Haqiqiy dozani titrlash testlari orqali aniqlash kerak.
2. Xavfsiz ishlash: Ikkilamchi ifloslanishga olib keladigan mahalliy ortiqcha konsentratsiyani oldini olish uchun kislota yoki gidroksidi qo'shganda zarur himoya choralarini ko'rish kerak.
3. Iqtisodiy samaradorlik: Keng miqyosda ishlov berish uchun turli reagentlar narxini solishtirish kerak. Ohak (Ca(OH)₂) odatda NaOHga qaraganda ancha tejamkor.
4. Avtomatik boshqaruv: pH sozlamalari-chiziqli bo'lmagan xususiyatlarga ega; aniq dozalashga erishish uchun PID nazorat qilish tizimidan foydalanish tavsiya etiladi.
5. PH boshqaruvi oqava suvlarni tozalashning asosiy jihati bo'lib, tozalash samaradorligi va operatsion xarajatlariga bevosita ta'sir qiladi va shuning uchun etarli darajada e'tiborga loyiqdir.