نشریه جهان شیمی، بانک اطلاعاتی آنلاین در حوزه مواد شیمیایی

در جهان شیمی، تلاش می‌شود که به شیوه های گوناگون از طریق مقالات و ویدیوهای متعدد، مخاطب با حوزه هایی چون صنایع شیمیایی، مواد شیمیایی خوراکی و دارویی، مواد شیمیایی مورد استفاده در صنایع آرایشی و بهداشتی، آزمایشگاهی، پلاستیک و پلیمر، رنگ و رزین، تصفیه آب و کشاورزی و دامپروری، آشنا شود.

تفاوتی نمی‌کند که مالک یک استخر عمومی بزرگ باشید یا استخر کوچکی در منزل یا باغ خود داشته باشید، ضدعفونی، گندزدایی آب استخر و مراقبت از تجهیزات، مسایل بسیار مهمی هستند که باید همواره مورد توجه قرار بگیرند. این مطلب شامل راهکارهای جدید و مبتنی بر تکنولوژی معرفی شده در نشریه علمی جهان شیمی فیزیک برای مدیریت و نگه‌داری از استخرهای شنا است.

آب استخر برای پاکیزه نگهداشته شدن نیاز به رسیدگی های منظم و خاصی دارد چراکه در این حجم آب، بسیاری از جلبک ها، ویروس ها و باکتری هایی رشد می‌کنند که ممکن است سلامت شناگران را تهدید کنند. استفاده از لامپ UV یا فیلتر اشعه فرابنفش یکی از روش‌های نوین پاکسازی آب و فاضلاب به شمار می آید. اشعه فرابنفش می‌تواند باعث از بین رفتن میکروارگانیسم های بیماری زای موجود در آب های تصفیه نشده شود. از نظر اجرایی، سیستم گندزدایی با اشعه فرابنفش، داخل لوله آب نصب شده و با تابش اشعه به جریان داخل لوله، عمل گندزدایی آب را انجام می‌دهد.

اشعه ماوراء بنفش (Ultraviolet)، بخشی از طیف نوری است که در طبیعت توسط خورشید تولید می‌شود. طیف این اشعه دارای فرکانسی بالاتر از نور مرئی و پایین‌تر از اشعه ایکس است و به همین دلیل با چشم غیرمسلح نیز قابل مشاهده است. طول موج اشعه فرابنفش به‌طور کلی در ناحیه ای بین 100 و 400 نانومتر قرار می‌گیرد. این بازه نیز خود به سه بخش UVA، UVB و UVC تقسیم‌بندی می‌شود.

این بازه، مقادیر بین 320 تا 400 نانومتر را شامل شده و از لحاظ علمی موج بلند یا نور سیاه نامیده شده که توسط لایه ازون جذب نمی ‌شود.

طول موج UVB که مربوط به بازه 290 تا 320 نانومتر است می‌تواند باعث ایجاد سوختگی در پوست انسان شود. بیشتر این موج متوسط در طبیعت توسط لایه ازون جذب می ‌شود.

طول موج کوتاه که دارای مقداری بین 220 تا 290 نانومتر است و تقریبا به‌طور کامل توسط لایه ازون و جو زمین جذب می‌شود. این طول موج دقیقا همان مقداری است که در آن پیوند مولکولی DNA میکروارگانیسم ها از بین رفته و در نتیجه تشکیل پیوندهای مولکولی جدید، امکان رشد و تکثیر بسیاری از باکتری ها و ویروس ها غیرممکن می‌شود. لامپ های یو وی ضدعفونی آب دارای طول موج UVC هستند.

پودر کلر یکی از مواد شیمیایی صنعتی بسیار پرکاربرد در صنعت تصفیه آب است. این ماده به دلیل اثربخشی بسیار بالا در از بین بردن میکروب ها، به عنوان یک گندزدا و ضدعفونی کننده بسیار حائز اهمیت است. برای تولید مواد غذایی، حشره کش ها، دارو، پلاستیک، مواد کاغذی، فرآورده های نفتی، تولید مواد ضدعفونی کننده و تصفیه آب های آشامیدنی از کلر استفاده می‌شود.

به‌طور معمول برای ضدعفونی آب استخر از کلر پودری یا قرص های کلر استفاده می‌شود. در حال حاضر انواع پودر کلر هندی، ایرانی، ژاپنی، چینی و قرص کلر به دو صورت آنزیم دار و ساده ۹۰ درصد در وزن های ۲۰ و ۲۰۰ گرمی با حلالیت ۱۰۰ % در آب و بدون ته نشینی برای ضد عفونی کردن آب استخرهای شنا، جکوزی و آبنماها در بازار مواد شیمیایی به فروش می‌رسد. در ادامه به مقایسه سه راهکار استفاده از قرص کلر در استخرهای شنا می‌پردازیم.

استفاده از کلرزن شناور، یکی ازشیوه‌های بسیار مرسوم برای اضافه کردن کلر به استخراست. کلرزن شناور، ساختاری شبیه به یک سبد دارد و در سطح آب غوطه ‌ور می‌شود. قرص کلر در داخل این .سیله قرار گرفته و در نتیجه حرکت کلرزن به قسمت های مختلف استخر، کلرزنی انجام می‌شود.

• سهولت در استفاده
• قیمت پایین

• احتمال برخورد و گیر کردن آن به نردبان و پله‌های استخر
• پخش همیشگی بوی کلر در فضای استخر

اسکیمر بخشی از سیستم فیلتر انتقال و گردش آب استخر است. در این روش قرص کلر داخل اسکیمر قرار گرفته و در نتیجه عبور جریان آب، در آن حل می‌شود. آب کلرزنی شده در ادامه از مجاری ساخته شده وارد استخر می‌شود.

• انتشار یکنواخت کلر در آب

• نیاز به سیستم انتقال و گردش آب
• باقی ماندن قرص کلر در داخل اسکیمر چنانچه سیستم تصفیه و پمپ خاموش باشد می ‌تواند باعث خورده شدن اجزای دستگاه شود.

دستگاه کلریناتور که به سیستم فیلتر و تصفیه آب اضافه می‌شود یکی ازشیوه های جدید پخش قرص کلر در استخر است. کلرزن اتوماتیک طبق زمانی بندی، مقدار کلر تعیین شده را به صورت خودکار وارد آب استخر کرده و به شما این امکان را می‌دهد که سرعت حل شدن قرص های کلر را کنترل کنید.

• کلرزنی دقیق
• امکان کنترل سرعت و حجم کلر

• نیاز به سیستم انتقال و گردش آب
• قیمت بالا

• به خاطر داشته باشید قرص کلر به هیچ وجه نباید با مواد دیگر مخلوط شود، چراکه ممکن است با آن‌ها وارد واکنش شیمیایی شده و مواد سمی خطرناکی را تولید کند.
• در هنگام کار با کلر از محافظ های چشم و بینی استفاده شود.
• به دلیل تحریک کننده بودن گاز کلر، پس از استفاده باید با مایع دستشویی، دست را شستشو دهید.
• ظروفی که قرص های کلر در آن نگه‌داری می‌شود باید به گونه ای باشند که بوی آن‌ها در فضا پخش نشود.

اگرچه استفاده از دستگاه‌های تصفیه آب مبتنی بر روش اسمز معکوس (Reverse Osmosis) امروزه در منازل و ادارات بسیار رایج شده است، اما این فناوری در تصفیه آب استخر به دلیل هزینه بالای نصب و نگه‌داری هنوز محبوبیت چندانی ندارد.

اسمز معکوس فرایندی است که طی آن مواد جامد معدنی محلول (مانند نمک) از محلول (مانند آب) خارج می‌شوند. این فرایند، با فشاری که آب را از یک غشای نیمه تراوا عبور می‌دهد، انجام می‌شود. غشاء موردنظر، فقط به آب اجازه عبور می‌دهد، بنابراین ناخالصی ها یا آلودگی ها (مانند کلسیم) پشت غشاء باقی می مانند. پس از انجام این مراحل، آب استخر تا حد قابل قبولی ضدعفونی می‌شود.

متعادل نگه داشتن مواد شیمیایی در استخر وکنترل سختی، pH و سطح کلر آب از اصول مهم نگه‌داری استخرهای شنا هستند. آب سخت حاوی مقدار زیادی کلسیم و منیزیم است که در طولانی مدت می‌تواند باعث ایجاد رسوب سفید در اطراف استخر، روی پله ها شود و به تجهیزات استخر آسیب برساند. استفاده از اسمز معکوس، راهکار مناسبی برای به حداقل رساندن اثرات آب سخت است.

محققین، هر تحقیق و پژوهشی را که در آزمایشگاه انجام می‌دهند، از ابزار و مواد شیمیایی خاصی برای پیشبرد پروژه استفاده می‌کنند. دقت در اندازه گیری عاملی مهم در انجام آزمایش‌ها است و به همین دلیل تجهیزات آزمایشگاهی خاصی برای اندازه گیری های گوناگون تولید شده‌اند.

کیت اندازه گیری یا سنجش کلر یکی از تجهیزات آزمایشگاهی برای اندازه گیری میزان کلر موجود در آب است. این وسیله برای افرادی که مسئول کنترل ایمنی منابع آب در استخرهای عمومی و خصوصی و سایر منابع یا مخازن هستند، بسیار مهم و کاربردی است. با استفاده از این دستگاه کلر را می‌توان به‌راحتی در آب تشخیص داده و اندازه گیری کرد.

متعادل نگه داشتن مواد شیمیایی در استخر وکنترل سختی، pH و سطح کلر آب از اصول مهم نگه‌داری استخرهای شنا هستند. دستگاه‌های دیجیتالی ارزیابی آب، نسل نوین کیت های سنجش کلر و PH آب هستند که به آسانی و در مدت زمان کوتاهی وضعیت آب استخر را بررسی و اعلام می‌کنند.

در این نوع از کیت های سنجش کلر از معرف های مایع استفاده می‌شود. این مایعات به صورت قطره چکانی هستند. برای استفاده از این کیت، ابتدا مقداری از نمونه آب درون یک ظرف ریخته شده و سپس چند قطره مایع معرف به آن اضافه می‌شود. سپس با استفاده از دستورالعمل های موجود در این کیت، رنگ مورد نظر را پیدا کرده و میزان کلر اندازه گیری می‌شود.

تست های نواری ساده ترین راه برای تشخیص میزان کلر هستند. برای استفاده از این کیت ها، نیازی به نمونه برداری نبوده و تنها کافی است آن‌ها را به‌طور مستقیم وارد آب کنیم. پس از چند ثانیه، رنگ نوار تست تغییر می‌کند. در دستورالعمل های مربوط به استفاده از تست نواری، هر رنگ نشان‌دهنده سطح متفاوتی از کلر است.

با گسترش اینترنت و نقش فناوری‌های کامپیوتری در زندگی روزمره ما، کاربردهای جدیدی از تکنولوژی را شاهد هستیم که حتی تصور آن‌ها در گذشته غیر ممکن بود. اینترنت اشیاء (Internet of Thing) یا به اختصار IoT به معنی ارتباط هوشمند بین اشیاء گوناگون است. در این ساختار وسایل مختلف که به یکدیگر متصل شده و به انتقال داده می پردازند. دستاور بزرگ اینترنت اشیاء هوشمند سازی مکان های مختلف است. در این شرایط کاربر می‌تواند به آسانی بسیاری از وسایل را کنترل یا برنامه‌ریزی کند. در ادامه به معرفی برخی از موارد استفاده IoT در یک استخر هوشمند می‌پردازیم.

پمپ‌ها از جمله وسایل پرمصرف در استخرها به شمار می آیند. استفاده بی رویه از پمپ نه‌تنها باعث افزایش هزینه برق می‌شود بلکه عمر دستگاه را نیز کاهش می‌دهد. برخلاف استخرهای عادی که در آن‌ها پمپ‌ها به صورت دستی خاموش و روشن می‌شوند، در یک استخر هوشمند، پمپ تنها زمانی آغاز به کار می‌کند که حسگرهای موجود در استخر، با آنالیز مواردی مثل، آلودگی آب و دما، درخواست فعال شدن پمپ‌ها را ارسال می‌کنند. در نتیجه اجرای این ساختار، پمپ تنها در زمان مورد نیاز فعال می‌شود و مصرف انرژی کاهش می یابد.

همان‌طور که پیش تر مطرح شد استفاده از دستگاه کلریناتور ، یکی از روش‌های کلزرنی آب استخراست. در یک استخر هوشمند، سطح کلر و PH آب به صور پیوسته اندازه گیری می‌شود. اطلاعات جمع آوری شده با مقادیر از پیش تعریف شده برنامه مدیریت استخر مقایسه شده و چنانچه نیاز به کلرزنی باشد، این عمل با دقت بالا انجام می‌شود.

امکان تغییر دما به صورت هوشمند یا متناسب با سابقه ثبت شده از سلیقه کاربر، یکی دیگر از امکانات قابل ارایه در استخرهای هوشمند است. این سیستم می‌تواند با توجه به داده‌های هواشناسی یا نیازمندی های کاربران، دمای آب را به صورت اتوماتیک تنظیم کند.

زیبایی استخر یکی از موارد بسیار مهم به‌ویژه در استخرهای عمومی است. با هوشمندسازی استخر، سیستم نورپردازی می‌تواند لذت شنا را چندین برابر کند. در استخرهای روباز، نورپردازی با توجه به ساعت شبانه روز یا ابری و آفتابی بودن آسمان، نورپردازی استخر تغییر می‌کند.

برخی از استخرهای روباز دارای سقف متحرک هستند. به‌طور معمول باز یا بسته شدن این سقف ها توسط افراد به‌طور دستی یا فعال کردن موتورهای باز و بسته کردن آن‌ها انجام می‌شود. استخرهایی که در آن‌ها IoT پیاده‌سازی شده است، به صورت خودکار و در نتیجه کنترلرهای مربوط به آب‌و‌هوا، سقف ها باز یا جمع آوری می‌شوند.

کلام پایانی

اگرچه بدیهی است که آب استخر برای نوشیدن مناسب نیست اما این احتمال وجود دارد که مقداری از آب هنگام شنا توسط شناگران بلعیده شود. به همین دلیل بهره‌مندی از راهکارهای مناسب برای تصفیه آب استخر امری ضروری در راستای حفظ سلامت افراد است. با گسترش کاربردهای فناوری‌های نوین در زمینه های مختلف، مدیریت استخر نیز دستخوش تغییرات بسیار زیادی شده است که در این مقاله به برخی از آن‌ها اشاره شد. بهره‌مندی از ظرفیت های منحصربه فرد اینترنت اشیاء و هوشمندسازی استخرها نیز موضوع مهم دیگری است که می‌تواند نقش قابل توجهی در بهینه‌سازی منابع و کاهش هزینه های نگه‌داری و استفاده از استخرها داشته باشد.