کلر یک عنصر شیمیایی در دسته هالوژن ها است که به طور طبیعی به عنوان گاز Cl2 وجود دارد و یکی از واکنش پذیرترین عناصر روی زمین است. این عنصر بسیار اکسیداتیو است و در آزمایشگاه کاربرد زیادی دارد. کلر و مشتقات آن از مهمترین مواد ضدعفونی کننده برای ضدعفونی استخرها، شبکه های آب و مخازن آب هستند. نظارت منظم بر سطح کلر ضروری است زیرا کلر بیش از حد نه تنها بو و طعم آب را تحت تاثیر قرار می دهد بلکه می تواند خطرناک باشد. از کیت کلر سنج برای تشخیص کلر و پایش آن استفاده می شود.
کلر چیست؟
کلر آزاد و کلر ترکیبی (کلروآمین ها) با هم متفاوت هستند و به مجموع هر دو، کلر کل می گویند.
- کلر آزاد: کلر آزاد مجموع دو ماده بسیار واکنش پذیر و ضدعفونی کننده است که هنگام حل شدن گاز کلر در آب تشکیل می شود.
- کلر ترکیبی (کلرامین): کلرامین ها که معمولاً به عنوان کلر ترکیبی شناخته می شوند، زمانی تشکیل می شوند که کلر آزاد به آب حاوی آمونیاک اضافه شود.
- کلر کل: به مجموع همه گونه های کلر آزاد و ترکیبی کلر کل می گویند. اغلب تعیین می شود که سطح کلر ترکیبی با تفریق ارزیابی شود، زیرا اندازه گیری مستقیم کلر ترکیبی در دسترس نیست.
نحوه اندازه گیری کلر
کلر در آزمایشگاه به طور کلی با روش های رنگ سنجی کنترل می شود. با افزودن معرف ها و بافرهای خاص، کلر واکنش نشان می دهد و یک محصول رنگی تشکیل می دهد. شدت این رنگ متناسب با غلظت کلر است. سپس شدت رنگ به صورت بصری، بازتاب سنجی یا نورسنجی با نور سنج های فشرده یا طیفی تعیین می شود.
نوارهای تست کلر
ساده ترین و سریع ترین راه برای انجام اندازه گیری کلر، نوارهای تست کلر است. این نوارهای تست عملکرد سریع را با نتایج دقیق ترکیب می کنند. آنها بر اساس یک واکنش شیمیایی بین کلر و رنگ هستند. یک واکنش ردوکس انجام می شود و کیت های آزمایشی بسته به غلظت کلر در نمونه، شدت رنگ خاصی را ایجاد می کنند. نوارهای تست مختلف برای ارزیابی کلر آزاد یا کل استفاده می شود.
کیت های تست رنگ سنجی (تست های آسان DPD)
DPD (N,N-Diethyl-p-phenylendiamine) رایج ترین ماده مورد استفاده در کیت های تست کلر رنگ سنجی است. این ماده با کلر آزاد واکنش نشان می دهد و صورتی رنگ می شود. شدت رنگ متناسب با غلظت کلر آزاد است. در آزمایش های تصویری و رنگ سنجی، این نمونه صورتی رنگ با مقیاس رنگی مقایسه می شود تا غلظت مناسب تعیین شود.
کیت های تست فوتومتریک (تجزیه و تحلیل دقیق)
کیت های تست فتومتریک از همان شیمی DPD مانند کیت های تست رنگ سنجی استفاده می کنند. اما به جای تعیین مقدار با چشم، از نور سنج استفاده می شود. این روش می تواند شدت رنگ محلول را دقیق تر از کاربر تشخیص دهد. در نتیجه باعث افزایش دقت و صحت در تجزیه و تحلیل آزمایشگاه می شود.
در کجا از کیت کلر سنج استفاده می شود؟
تصفیه خانه و توزیع آب آشامیدنی
کلر یکی از پرکاربردترین مواد ضدعفونی کننده در تصفیه آب آشامیدنی است. همچنین به رسوب مواد معدنی و سایر مواد توسط اکسیداسیون قبل از فیلتراسیون کمک می کند. در بسیاری از کشورها و مناطق در سراسر جهان آب آشامیدنی باید قبل از توزیع ضدعفونی شود. این کار پس از فیلتراسیون با افزودن مکرر کلر انجام می شود. سطح کلر باید همراه با مقدار pH و دما در بسیاری از مراحل فرآیند کنترل شود.
بسته به میکروارگانیسم های موجود در آب، سطح کلر باقی مانده قبل از توزیع آب آشامیدنی تنظیم می شود. برخلاف بسیاری از اثرات مثبت کلرزنی، کلر همچنین می تواند با مواد آلی موجود در آب واکنش داده و به اصطلاح محصولات جانبی ضد عفونی کننده (DBP) را تشکیل دهد که می تواند برای سلامتی انسان مضر باشد. این دلیل دیگری است که چرا باید سطح کلر در طول تولید آب آشامیدنی به دقت کنترل شود.
تصفیه خانه های فاضلاب
در بسیاری از کشورها از کلرزنی به عنوان آخرین مرحله در تصفیه فاضلاب استفاده می شود. در این حالت آب تصفیه شده قبل از تخلیه به آبهای آزاد با کلر ضد عفونی می شود. دلیل کلرزنی جلوگیری از بیماری های منتقله از طریق آب از پاتوژن ها و میکروارگانیسم ها است. فرآیند کلر زدایی کامل برای کاهش اثرات مضر کلر باقیمانده در پساب بسیار مهم است.
سیستم های خنک کننده صنعتی
سیستم های خنک کننده صنعتی، مانند برج های خنک کننده، مستعد رشد جلبک ها و تشکیل لایه های زیستی در داخل لوله هستند. کلر برای جلوگیری موثر از رشد زیستی استفاده می شود. اما باید به دقت پایش شود، زیرا غلظت های بسیار کم کلر از رشد زیستی جلوگیری نمی کند و غلظت بیش از حد کلر می تواند باعث خوردگی و آسیب شود.