کروماتوگرافی چیست

کروماتوگرافی

واژه ­ی کروماتوگرافی امروزه به دسته‌ ای از روش‌ ها اطلاق می‌ شود که در آن ­ها جداسازی بر اساس تمایل نسبی هر جزء به فاز ساکن است. گونه‌ ای که تمایل بیشتری به فاز متحرک دارد، با سرعت بیشتری حرکت ‌می‌ کند و بالعکس گونه‌ ای که به فاز ساکن تمایل بیشتری دارد، با سرعت کمتری در طول ستون حرکت می‌ کند. با روش­ های کروماتوگرافی می‌ توان جداسازی‌ هایی را که به روش‌ های دیگر خیلی مشکل می‌ باشند، انجام داد. زیرا اختلافات جزئی موجود در رفتار جزئی اجسام در جریان عبور آن­ ها از یک سیستم کروماتوگرافی چندین برابر می‌ شود‌. هر قدر این اختلاف بیشتر شود، قدرت جداسازی مواد بیشتر و برای انجام جداسازی مواد نیاز کمتری به وجود اختلافات دیگر خواهد بود. مزیت کروماتوگرافی نسبت به ستون تقطیر این است که نسبتاً آسان می‌ توان به آن دست یافت. با وجود اینکه ممکن است چندین روز طول بکشد تا یک ستون تقطیر به حداکثر بازده خود برسد، ولی یک جداسازی مواد کروماتوگرافی می‌ تواند در عرض چند دقیقه یا چند ساعت انجام گیرد. یکی از مزایای برجسته ­ی روش‌ های کروماتوگرافی این است که آن­ ها آرام هستند. به این معنی که احتمال تجزیه ­ی مواد جداشونده به وسیله این روش‌ ها در مقایسه با سایر روش‌ ها کمتر است. مزیت دیگر روش‌ های کروماتوگرافی در این است که تنها مقدار بسیار کمی از مخلوط برای تجزیه لازم است، به همین دلیل روش‌ های تجزیه‌ ای مربوط به جداسازی مواد کروماتوگرافی می‌ توانند در مقیاس میکرو و نیمه میکرو انجام گیرند. روش‌ های کروماتوگرافی ساده، سریع و وسایل مورد لزوم آن ­ها ارزان هستند. مخلوط‌ های پیچیده را می‌ت وان نسبتا به آسانی به وسیله این روش‌ ها بدست آورد. 

کروماتوگرافی گازی (GC) یکی از روش‌ های کروماتوگرافی است که برای بررسی و جداسازی مواد فرار بدون تجزیه ‏شدن آن ‏ها، به کار می‏رود. در کروماتوگرافی گازی، فاز گازی یک فاز بی اثر (هلیوم، نیتروژن، آرگون و دی­اکسیدکربن است) و به فاز متحرک گاز حامل نیز می ­گویند. فاز ساکن یک جسم جامد جاذب و یا لایه نازکی از یک مایع غیر فرار است که به دیواره ­ی داخلی ستون یا به صورت پوششی روی سطح گلوله ­های شیشه­ ای یا فلزی قرار داده شده است. در صورتی ­که فاز ساکن جسم جامد جاذب باشد، اصطلاحا کروماتوگرافی گازی گویند و اگر فاز ساکن مایع غیر فرار باشد، آن را کروماتوگرافی گاز مایع گویند. اما هر دو به کروماتوگرافی گازی معروف هستند. در کروماتوگرافی گازی، جداسازی اجزای یک مخلوط متناسب با میزان توزیع اجزای تشکیل ­دهنده ­ی مخلوط بین فاز متحرک گازی و فاز ساکن جامد یا مایع صورت می ­گیرد. در این روش گاز حامل مخلوط را درون ستون حرکت می­ دهد و در حالت تعادل اجزای تشکیل ­دهنده ­ی مخلوط بین دو فاز (گاز-مایع) توزیع می­ شوند. بنابراین، فاز متحرک اجزای تشکیل­ دهنده ­ی نمونه را به طرف بیرون ستون حرکت می­ دهد و هر مولکولی که با ارتباط سست ‏تر جذب ستون شده است، زودتر و جزیی که قدرت جذب بیشتری با ستون دارد، دیرتر از ستون خارج می ­شوند و بدین ­ترتیب اجزای مخلوط از یکدیگر جدا می ­شوند. به طور کلی، کروماتوگرافی گازی برای جداسازی و شناسایی اجزای تشکیل­ دهنده ­ی یک مخلوط و تجزیه­ ی کمی آن­ ها نیز کاربرد دارد.
انواع آشکارسازهای موجود در کروماتوگرافی گازی: یونش شعله­ای (FID): جهت شناسایی کمی و کیفی هیدروکربن­های سبک و سنگین (در حد ppm) و غلظت­های پائین CO و CO2 هدایت حرارتی (TCD): جهت شناسایی کمی و کیفی ترکیبات گازی معدنی غیرخورنده مانند O2 و N2 الکترون گیر (ECD): این دتکتور برای آنالیز ترکیبات هالوژن­دار از حساسیت بسیار بالایی برخوردار می­باشد. نیتروژن- فسفر (NPD): جهت آنالیز ترکیبات نیتروژن­دار و فسفردار کروماتوگرافی گازی با طیف­سنجی جرمی (GC-MS)  دستگاه GC-Mass مشابه دستگاه GC است، تنها تفاوت آن با GC معمولی این است که در این دستگاه دتکتور مربوطه دتکتور Mass است. کارایی این دستگاه جهت شناسایی ترکیبات آلی و آلی فلزی است که قابلیت جداسازی در کروماتوگرافی گازی را داشته باشند. این دستگاه دارای متعلقاتی همچون Head-Space بوده که جهت آنالیز ترکیبات فرار آلی از آن استفاده می­ گردد. دستگاه GC-MS از دو قسمت GC (گاز کروماتوگرافی) و MS (طیف سنجی جرمی) تشکیل شده است. در این دستگاه GC و Mass از هم جدا نمی­ باشند و وارد کردن نمونه به دستگاه Mass از طریق GC می­ باشد. در این روش، اجزای مختلف اسانس یا نمونه­ های فرار با نقطه­ی جوش پایین جداسازی می­ شود. طیف­ سنجی جرمی به عنوان آشکارساز امکان شناسایی پیک­ های کروماتوگرام گازی را میسر می­ سازد. از مقایسه ­ی الگوهای شکست پیوندها و طیف جرمی اسانس با طیف جرمی موجود در کتابخانه­ ی دستگاه، ساختار ترکیب مجهول را می­ توان تعیین نمود. کاربردهای این روش عبارتند از:  اندازه‌ گیری و شناسایی ترکیبات آلی و آلی فلزی شناسایی کیفی داروهای فرآوری مواد معدنی، داروها، مواد آلی فلزی شناسایی و اندازه‌ گیری سموم در محیط زیست
کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) کروماتوگرافی مایع یکی از انواع کروماتوگرافی است که فاز متحرک در آن مایع است. کروماتوگرافی گازی نیز روش دیگری است که در آن فاز متحرک گاز است. اگر فاز متحرک گاز و فاز ساکن مایع باشد، روش را کروماتوگرافی گاز- مایع می‌نامند. روش‌های کروماتوگرافی گاز- جامد، مایع- مایع و مایع- جامد نیز وجود دارند. کروماتوگرام، نموداری از پاسخ آشکارساز بر حسب زمان، حجم فاز متحرک یا فاصله است. اطلاعات مفیدی نظیر میزان پیچیدگی نمونه، تعداد اجزای موجود در نمونه، مشخصات کیفی اجزای نمونه، درک کمی از درصد گونه‌ها موجود در نمونه و مشخصه‌های کارایی ستون، به سادگی از کروماتوگرام قابل حصول هستند. در  HPLC  اغلب از ستون‌های پر شده با ذرات ریز فاز ساکن استفاده می‌شود. به همین علت سطح بیشتری از فاز ساکن در ستون در معرض اجزاء نمونه قرار می‌گیرد و در نتیجه راندمان جداسازی در این روش بیشتر از سایر روش‌ های کروماتوگرافی است. در سیستم HPLC با استفاده از یک سوزن مخصوص وارد پیش ستون مربوطه می‌شود. هم‌ زمان از یک حلال مخصوص جهت ترکیب شدن با نمونه استفاده می‌شود. سپس نمونه با حلال مورد نظر ترکیب شده و وارد ستون مربوطه می شود و بر اساس میزان قطبیت حلال و ترکیب از یکدیگر جدا می‌شوند. همچنین نمونه بر اساس زمان بازداری از یکدیگر تفکیک می‌شوند.

 در دستگاه HPLC سیستم پیچیده تری نسبت به دیگر روش­های کروماتوگرافی وجود دارد. اغلب از ستون‌های پر شده با ذرات ریز فاز ساکن استفاده می‌شود. به همین علت سطح بیشتری از فاز ساکن در ستون، در معرض اجزاء نمونه قرار می‌گیرد و در نتیجه راندمان جداسازی در این روش بالا است. این روش برخلاف روش GC و GC-MS برای نمونه های غیر فرار کاربرد دارد.

 

کاربردهای کروماتوگرافی مایع عبارتند از: 

• امکان شناسایی همزمان چندین عنصر
• امکان شناسایی و سنجش بیش از 70 عنصر در مقیاس ppt به صورت کیفی و نیمه کمی
• حذف کامل گونه­های تداخلی چند اتمی با استفاده از تکنولوژی DRC
• قابلیت آنالیز ایزوتوپی عناصر
• آنالیز نمونه های خاک، آب، مواد شیمیایی، نمونه های بیولوژیکی و باستانی، فلزات، نیمه رساناها و ... در مقادیر بسیار اندک
• آنالیز نمونه های مجهول به روش آنالیز نیمه کمی 

 

انواع آشکارسازها: 

• آشکارساز فرابنفش- مرئی: یکی از پرکاربردترین انواع آشکارسازها بوده که برای اجسامی که در ناحیه­ی فرابنفش- مرئی جذب داشته باشند، مورد استفاده قرار می­گیرد. در این آشکارساز با استفاده از تفاوت میزان جذب نمونه با منبع نوری اولیه و در نهایت با استفاده از قانون بیر لامبرت غلظت نمونه اندازه­گیری می­شود. در مواردی که از این آشکارساز استفاده می­شود، انتخاب طول موج مناسب یکی از مواردی است که می­بایست مد نظر قرار بگیرد. در طول موج انتخابی، نباید مزاحم­های موجود در نمونه و همچنین حلال جذب داشته باشند.
• آشکارساز ضریب شکست: اساس کار این آشکارساز بر مبنای تغییراتی است که در ضریب شکست سیستم حلال به تنهایی و سیستم حلال همراه با نمونه، ایجاد می­شود. پاسخ این آشکارساز به حرارت وابسته بوده و به همین دلیل معمولاً به ندرت از آن استفاده می­شود.
• آشکارساز فلورسانس: این آشکارساز از آشکارساز فرابنفش- مرئی حساس­تر است، ولی ترکیبات کمی موجودند که خاصیت فلورسانس داشته باشند. بنابراین کاربرد این آشکارساز نیز محدود است.
• آشکارساز الکتروشیمیایی: عملکرد این نوع آشکارساز بر پایه­ی واکنش­های اکسیداسیون و احیا می­باشد و شامل روش­های آمپرومتری، پلاروگرافی، کلون­سنجی و هدایت‌سنجی  می­باشد.
• آشکارساز طیف­سنج جرمی: امروزه، این آشکارساز به دلیل مزایای متعددی که دارد، به طور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله مزایای آن می توان به حد تشخیص بسیار پایین، حساسیت و گزینش پذیری بالا و امکان بررسی نمونه در حضور مزاحم های شیمیایی اشاره کرد. 

 

انتخاب بهترین روش کروماتوگرافی

انتخاب نوع روش کروماتوگرافی به جز در موارد واضح (مانند کروماتوگرافی گازی در جداسازی مواد گازها) عموما تجربی است. زیرا هنوز هیچ راهی جهت پیش­بینی بهترین روش برای جداسازی مواد، مگر در چند مورد ساده وجود ندارد. در ابتدا روش‌های ساده‌تر مانند کروماتوگرافی کاغذی و لایه نازک امتحان می‌شوند. زیرا این روش‌ها در صورتی که مستقیما قادر به جداسازی مواد نباشند، نوع سیستم کروماتوگرافی را که جداسازی مواد به وسیله آن باید صورت بگیرد، مشخص می‌کنند. آنگاه در صورت لزوم از روش‌های پیچیده‌تر استفاده می‌شود. در جداسازی‌ های مشکل زمانی­که که روش‌ های ساده فاقد کارایی لازم هستند، روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) می تواند جوابگو باشد.

 

تفاوت HPLC با GC

 1- چون اغلب مواد آلی ناپایدار و کم فرار هستند، برای کار با GC باید آن­ها را به مشتقات فرار تبدیل کرد که ایجاد مشتقات فرار و باقی ماندن جزیی از مشتق­ساز ایجاد پیک­هایی می­کند که نتایج آزمایش را مختل می­سازد، حال آنکه جداسازی این گونه مواد با HPLC به آسانی امکان­پذیر است.

2- دو فاز ثابت و متحرک در HPLC به طور رقابتی عمل می­کنند و جداسازی به وسیله­ی دو فاز انجام می­شود، در صورتی که در GC یک فاز یعنی فاز ثابت عمل جداسازی را انجام می­دهد.

3- یکی از مزایای HPLC وجود شناساگردهای آن است که برای هر دسته از ترکیبات شناساگرهای انتخابی ویژه وجود دارد که این تنوع شناساگرها از مزایای HPLC است. در صورتی­که در GC شناساگرها محدودتر می­باشد.

4- مدت آنالیز در HPLC فوق­العاده اندک است، آنالیز ترکیبات آلی ناپایدار و کم فرار مواد خوراکی، شیمیایی دارویی توسط HPLC امکان­پذیر است.

5- مواد بسیار قطبی را با GC نمی­توان آنالیز کرد در صورتی­که با HPLC می­شود.

6- در HPLC به سبب دو فاز رقابتی پیک ها معمولا به صورت متقارن هستند، در صورتی­که در GC اغلب پیک­ها به صورت نامتقارن هستند و محاسبه­ی مساحت زیر منحنی یا AUC با اشکال و خطا است. ولی در HPLC به سبب وجود تقارن محاسبه AUC دقیق انجام می­شود.

7- وجود آب در نمونه­های آزمایش در HPLC اشکال ایجاد نمی­کند، در صورتی­که در GC وجود اندک آب سبب تخریب آشکارساز می­شود.

8- وجود آب در شبکه­ی کریستالی، وجود مولکول­های هیدروژن آب در HPLC قابل تشخیص، ولی در GC قابل ارزیابی نیست.

9- وجود ناخالصی­ها به ویژه ناخالصی­های بسیار قطبی و یا با وزن مولکولی بالا در HPLC قابل تشخیص، ولی در GC قابل تشخیص نیست.

منبع:

http://daypetronic.com

انتخاب روش آزمون آماری مناسب

انتخاب صحیح آزمون آماری

آیا قصد دارید تحقیقی را انجام دهید؟ و یا اینکه در حال مطالعه یک تحقیق می باشید؟

چگونه میتوانید از صحت روش تجزیه و تحلیل داده ها اطمینان حاصل فرمائید؟ 

شاخه های مختلف علوم برای تجزیه و تحلیل داده ها از روش های مختلفی مانند روش های ذیل استفاده می نمایند:

الف) روش تحلیل محتوا

ب) روش تحلیل آماری

ج) روش تحلیل ریاضی

د) روش اقتصاد سنجی

ه) روش ارزشیابی اقتصادی

و) ... 

تمرکز این نوشتار بر روش های تجزیه و تحلیل سیستمهای اقتصادی اجتماعی و بویژه روش های تحلیل آماری می باشد. 

آمار علم طبقه بندی اطلاعات، علم تصمیم گیری های علمی و منطقی، علم برنامه ریزی های دقیق و علم توصیف و بیان آن چیزی است که از مشاهدات می توان فهمید. 

هدف ما آموزش درس آمار نیست زیرا اینگونه مطالب تخصصی را میتوان در مراجع مختلف یافت، هدف اصلی ما ارائه یک روش دستیابی سریع به بهترین روش آماری می باشد. 

یکی از مشکلات عمومی در تحقبقات میدانی انتخاب روش تحلیل آماری مناسب و یا به عبارتی انتخاب آزمون آماری مناسب برای بررسی سوالات یا فرضیات تحقیق می باشد. 

در آزمون های آماری هدف تعیین این موضوع است که آیا داده های نمونه شواهد کافی برای رد یک حدس یا فرضیه را دارند یا خیر؟

انتخاب نادرست آزمون آماری موجب خدشه دار شدن نتایج تحقیق می شود. 

دکتر غلامرضا جندقی استاد یار دانشگاه تهران در مقاله ای کاربرد انواع آزمون های آماری را با توجه به نوع داده ها و وبژگی های نمونه آماری و نوع تحلیل نشان داده است که در این بخش به نکات کلیدی آن اشاره می شود:

قبل از انتخاب یک آزمون آماری بایستی به سوالات زیر پاسخ داد:

1- چه تعداد متغیر مورد بررسی قرار می گیرد؟

2- چند گروه مفایسه می شوند؟

3- آیا توزیع ویژگی مورد بررسی در جامعه نرمال است؟

4- آیا گروه های مورد بررسی مستقل هستند؟

5- سوال یا فرضیه تحقیق چیست؟

6- آیا داده ها پیوسته، رتبه ای و یا مقوله ای Categorical هستند؟

قبل از ادامه این مبحث لازم است مفهوم چند واژه آماری را یاد آور شوم که زیاد وقت گیر نیست. 

1- جامعه آماری: به مجموعه کاملی از افراد یا اشیاء یا اجزاء که حداقل در یک صفت مورد علاقه مشترک باشند ،گفته می شود.

2- نمونه آماری: نمونه بخشی از یک جامعة آماری تحت بررسی است که با روشی که از پیش تعیین شده است انتخاب می‌شود، به قسمی که می‌توان از این بخش، استنباطهایی دربارة کل جامعه بدست آورد.

3- پارامتر و آماره: پارامتر یک ویژگی جامعه است در حالی که آماره یک ویژگی نمونه است. برای مثال میانگین جامعه یک پارامتر است. حال اگر از جامعه نمونه‌گیری کنیم و میانگین نمونه را بدست آوریم، این میانگین یک آماره است.

4- برآورد و آزمون فرض: برآوردیابی و آزمون فرض دو روشی هستند که برای استنباط درمورد پارامترهای مجهول دو جمعیت به کار می روند.

5- متغیر: ویژگی یا خاصیت یک فرد، شئ و یا موقعیت است که شامل یک سری از مقادیر با دسته بندیهای متناسب است. قد، وزن، گروه خونی و جنس نمونه هایی از متغیر هستند. انواع متغیر می تواند کمی و کیفی باشد.

6- داده های کمی مانند قد، وزن یا سن درجه بندی می شوند و به همین دلیل قابل اندازه گیری می باشند. داده های کمی نیز خود به دو دسته دیگر تقسیم می شوند:

الف: داده های فاصله ای (Interval data)

ب: داده های نسبتی (Ratio data)

7- داده های فاصله ای: به عنوان مثال داده هایی که متغیر IQ (ضریب هوشی) را در پنج نفر توصیف می کنند عبارتند از: 80، 110، 75، 97 و 117، چون این داده ها عدد هستند پس داده های ما کمی اند اما می دانیم که  IQ نمی تواند صفر باشد و صفر در اینجا فقط مبنایی است تا سایر مقادیر  IQ در فاصله ای منظم از صفر و یکدیگر قرار گیرند پس این داده ها فاصله ای اند.

8- داده های نسبتی: داده های نسبتی داده هایی هستند که با عدد نوشته می شوند اما صفر آنها واقعی است. اکثریت داده های کمی این گونه اند و حقیقتاً دارای صفر هستند. به عنوان مثال داده هایی که متغیر طول پاره خط بر حسب سانتی متر را توصیف می کنند عبارتند از: 20، 15، 35، 8 و 23، چون این داده ها عدد هستند پس داده های ما کمی اند و چون صفر در اینجا واقعاً وجود دارد این داده نسبتی تلقی می شوند.

9- داده های کیفی مانند جنس، گروه خونی یا ملیت فقط دارای نوع هستند و قابل بیان با استفاده از واحد خاصی نیستند. داده های کیفی خود به دو دسته دیگر تقسیم می شوند:

الف: داده های اسمی  (Nominal data)

ب: داده های رتبه ای  (Ordinal data)

10- داده های رتبه ای Ordinal: مانند کیفیت درسی یک دانش آموز (ضعیف، متوسط و قوی) و یا رتبه بندی هتل ها ( یک ستاره، دو ستاره و ...)

11- داده های اسمی (nominal ) که مربوط به متغیر یا خواص کیفی مانند جنس یا گروه خونی است و بیانگر عضویت در یک گروها category  خاص می باشد. (داده مقوله ای)

12- متغیر تصادفی گسسته و پیوسته: به عنوان مثال تعداد تصادفات جاده‌ای در روز یک متغیر تصادفی گسسته است ولی انتخاب یک نقطه‌ به تصادف روی دایره‌ای به مرکز مبدأ مختصات و شعاع 3 یک متغیر تصادفی پیوسته است.

13- گروه: یک متغیر می تواند به لحاظ بررسی یک ویژگی خاص در یک گروه و یا دو و یا بیشتر مورد بررسی قرار گیرد. نکته 1: دو گروه می تواند وابسته و یا مستقل باشد. دو گروه وابسته است اگر ویژگی یک مجموعه افراد قبل و بعد از وقوع یک عامل سنجیده شود. مثلا میزان رضایت شغلی کارکنان قبل و بعد از پرداخت پاداش و همچنین اگر در مطالعات تجربی افراد از نظر برخی ویژگی ها در یک گروه با گروه دیگر همسان شود.

14- جامعه نرمال: جامعه ای است که از توزیع نرمال تبعیت می کند.

15- توزیع نرمال: یکی از مهمترین توزیع ها در نظریه احتمال است. و کاربردهای بسیاری در علوم دارد.

فرمول این توزیع بر حسب دو پارامتر امید ریاضی و واریانس بیان می شود. منحنی رفتار این تابع تا حد زیادی شبیه به زنگ های کلیسا می باشد. این منحنی دارای خواص بسیار جالبی است برای مثال نسبت به محور عمودی متقارن می باشد، نیمی از مساحت زیر منحنی بالای مقدار متوسط و نیمه دیگر در پایین مقدار متوسط قرار دارد و اینکه هرچه از طرفین به مرکز مختصات نزدیک می شویم احتمال وقوع بیشتر می شود.

سطح زیر منحنی نرمال برای مقادیر متفاوت مقدار میانگین و واریانس فراگیری این رفتار آنقدر زیاد است که دانشمندان اغلب برای مدل کردن متغیرهای تصادفی که با رفتار آنها آشنایی ندارند، از این تابع استفاده می کنند. به عنوان  مثال در یک امتحان درسی نمرات دانش آموزان اغلب اطراف میانگین بیشتر می باشد و هر چه به سمت نمرات بالا یا پایین پیش برویم تعداد افرادی که این نمرات را گرفته اند کمتر می شود. این رفتار را بسهولت می توان با یک توزیع نرمال مدل کرد.

اگر یک توزیع نرمال باشد مطابق قضیه چی بی شف 26.68 % مشاهدات در فاصله میانگین، مثبت و منفی یک انحراف معیار قرار دارد. و  44.95 % مشاهدات در فاصله میانگین، مثبت و منفی دو انحراف معیار قرار دارد. و 73.99 % مشاهدات در فاصله میانگین، مثبت و منفی سه انحراف معیار قرار دارد.

نکته 1: واضح است که داده های رتبه ای دارای توزیع نرمال نمی باشند.

نکته 2: وقتی داده ها کمی هستند و تعداد نمونه نیز کم است تشخیص نرمال بودن داده ها توسط آزمون کولموگروف – اسمیرنف مشکل خواهد شد.

 16- آزمون پارامتریک: آزمون های پارامتریک، آزمون های هستند که توان آماری بالا و قدرت پرداختن به داده  های جمع آوری شده در طرح  های پیچیده را دارند. در این آزمون ها داده ها توزیع نرمال دارند. (مانند آزمون تی).

17- آزمون های غیرپارامتری: آزمون هائی می باشند که داده ها توزیع غیر نرمال داشته و در مقایسه با آزمون های پارامتری از توان تشخیصی کمتری برخوردارند.  (مانند آزمون من – ویتنی و آزمون کروسکال و والیس)

نکته3: اگر جامعه نرمال باشد از آزمون های پارامتریک و چنانچه غیر نرمال باشد از آزمون های غیر پارامتری استفاده می نمائیم.

نکته 4: اگر نمونه بزرگ باشد، طبق قضیه حد مرکزی جتی اگر جامعه نرمال نباشد می توان از آزمون های پارامتریک استفاده نمود.

حال به کمک جدول زیر براحتی می توانید یکی از 24 آزمون مورد نظر خود را انتخاب کنید:

هدف	داده کمی و دارای توزیعنرمال	داده رتبه ای و یا دادهکمی غیر نرمال	داده های کیفی اسمی Categorical
توصیف یک گروه	آزمون میانگین و انحراف معیار	آزمون میانه	آزمون نسبت
مقایسه یک گروه با یک مقدار فرضی	آزمون یک نمونه ای	آزمون ویلکاکسون	آزمون خی – دو یا آزمون دو جمله ای
مقابسه دو گروه مستقل	آزمون برای نمونه های مستقل	آزمون من - ویتنی	آزمون دقیق فیشر ( آزمون خی دو برای نمونه های بزرگ)
مقایسه دو گروه وابسته	آزمون زوجی	آزمون کروسکال	آزمون مک - نار
مقایسه سه گروه یا بیشتر (مستقل)	آزمون آنالیز واریانس یک راهه	آزمون والیس	آزمون خی - دو
مقایسه سه گروه یا بیشتر (وابسته)	آزمون آنالیز واریانس با اندازه های مکرر	آزمون فریدمن	آزمون کوکران
اندازه همبستگی بین دو متغیر	آزمون ضریب همبستگی پیرسون	آزمون ضریب همبستگی اسپرمن	آزمون ضریب توافق
پیش بینی یک متغیر بر اساس یک یا چند متغیر	آزمون رگرسیون ساده یا غیر خطی	آزمون رگرسیون نا پارامتریک	آزمون رگرسیون لجستیک

 

در رویکردی دیگر بر مبنای تعداد متغیر، تعداد گروه و نرمال بودن جامعه نیز می توان به الگوریتم آزمون آماری مورد نظر دست یافت:

یک متغیر:

انتخاب آزمون آماری برای یک متغیر	یک متغیر در یک گروه	یک متغیر در دو گروه	یک متغیر در سه گروه یا بیشتر
متغیر نرمال	آزمون میانگین و انحراف معیار	آزمون تی	آزمون آنالیز واریانس ANOVA
متغیر غیر نرمال	آزمون نسبت (دو جمله ای)	آزمون خی -دو	آزمون ناپارامتریک

دو متغیر

انتخاب آزمون آماری برای دو متغیر	هر دو متغیر پیوستههستند	یک متغیر پیوسته و دیگری گسستهاست	هر دو متغیر مقوله ایهستند
	آزمون همبستگی	آزمون آنالیز واریانس ANOVA	آزمون خی - دو

سه متغیر و بیشتر:

انتخاب آزمون آماری برای سه متغیر و بیشتر	یک گروه	دو گروه و بیشتر
	آنالیز کواریانس	تحلیل ممیزی
	آنالیز واریانس با اندازه های مکرر	آنالیز واریانس چند متغیره
	تحلیل عاملی و رگرسیون چند گانه

 

قابل ذکر است قبل از ورود به الگوریتم انتخاب آزمون آماری بهتر است به سوالات زیر پاسخ دهیم:

1- آیا اختلافی بین میانگین (نسبت) یک ویژگی در دو یا چند گروه وجود دارد؟

2- آیا دو متغیر ارتباط دارند؟

3- چگونه می توان یک متغیر را با استفاده از متغیر های دیگر پیش بینی کرد؟

4- چه چیزی می توان با استفاده از نمونه در مورد جامعه گفت؟

پس از انتخاب آزمون آماری مناسب حال می توان با هر یک از آزمون ها به صورت تخصصی برخورد کرد: 

آزمون کی دو (خی دو یا مربع کای) 

این آزمون از نوع ناپارامتری است و برای ارزیابی همقوارگی متغیرهای اسمی به کار می‌رود. این آزمون تنها راه حل موجود برای آزمون همقوارگی در مورد متغیرهای مقیاس اسمی با بیش از دو مقوله است، بنابراین کاربرد خیلی زیادتری نسبت به آزمونهای دیگر دارد. این آزمون نسبت به حجم نمونه حساس است.

آزمون  z  -  آزمون خطای استاندارد میانگین 

این آزمون برای ارزیابی میزان همقوارگی یا یکسان بودن و یکسان نبودن (Goodness of fit) میانگین نمونه ای و میانگین جامعه به کار می رود. این آزمون مواقعی به کار می رود که می خواهیم بدانیم آیا میانگین برآورد شده نمونه ای با میانگین جامعه جور می آید یا نه.  اگر این تفاوت کم باشد، این تفاوت معلول تغییر پذیری نمونه ای شناخته می شود، ولی اگر زیاد باشد نتیجه گرفته می شود که برآورد نمونه ای با پارامتر جامعه یکسان (همقواره) نیست.  این آزمون پارامتری است یعنی استفاده از آن مشروط به آن است که دو پارامتر جامعه که میانگین و انحراف معیار معلوم باشند. همچنین برای آزمون متغیرهای پیوسته (مقیاس فاصله ای) کاربرد دارد. تعداد نمونه بزرگتر  و یا مساوی 30  باشد و نیز توزیع متغیر در جامعه نرمال باشد.

آزمون استیودنت t

این آزمون برای ارزیابی میزان همقوارگی یا یکسان بودن و نبودن میانگین نمونه ای با میانگین جامعه در حالتی به کار می رود که انحراف معیار جامعه مجهول باشد. چون توزیع t  در مورد نمونه های کوچک (کمتر از 30) با استفاده از درجات آزادی تعدیل می‌شود، می‌توان از این آزمون برای نمونه های بسیار کوچک استفاده نمود. همچنین این آزمون مواقعی که خطای استاندارد جامعه نامعلوم و خطای استاندارد نمونه معلوم باشد، کاربرد دارد.  

برای به کاربردن این آزمون، متغیر مورد مطالعه باید در مقیاس فاصله ای باشد، شکل توزیع آن نرمال و تعداد نمونه کمتر از 30 باشد.

آزمون t در حالتهای زیر کاربرد دارد:

- مقایسه یک عدد فرضی با میانگین جامعه نمونه

- مقایسه میانگین دو جامعه

- مقایسه یک نسبت فرضی با یک نسبتی که از نمونه بدست آمده

- مقایسه دو نسبت از دو جامعه

آزمون F

این آزمون تعمیم یافته آزمون t است و برای ارزیابی یکسان بودن یا یکسان نبودن دو جامعه و یا چند جامعه به کار برده می‌شود. در این آزمون واریانس کل جامعه به عوامل اولیه آن تجزیه می‌شود. به همین دلیل به آن آزمون آنالیز واریانس (ANOVA) نیز می‌گویند. 

وقتی بخواهیم بجای دو جامعه، همقوارگی چند جامعه را تواما با هم مقایسه نماییم از این آزمون استفاده می‌شود، چون مقایسه میانگین های چند جامعه با آزمون t  بسیار مشکل است.  مقایسه میانگین ها و همقوارگی چند جامعه بوسیله این آزمون (F   یا ANOVA) راحت تر از آزمون t  امکان پذیر است.   

آزمون کوکران 

آزمون کوکران تعمیم یافته آزمون مک نمار است. این آزمون برای مقایسه بیش از دو گروه که وابسته باشند و مقیاس آنها اسمی یا رتبه ای باشند به کار می‌رود و همچون آزمون مک نمار، جوابها باید دوتایی باشند. 

برای آزمون تغییرات یک نمونه در زمان ها و یا موقعیت های مختلف (مثل آراء رای دهندگان قبل از انتخابات در زمانهای مختلف) به کار می‌رود. مقیاس می‌تواند اسمی یا رتبه ای باشد. به جای چند سوال می‌توان یک سوال را در موقعیت های مختلف ارزیابی نمود. همه افراد باید به همه سوالات پاسخ گفته باشند. چون پاسخ ها دو جوابی است، در بعضی از انواع تحقیقات ممکن است اطلاعات بدست آمده از دست برود و بهتر است از رتبه بندی استفاده کرد که در این صورت «آزمون ویلکاکسون» بهتر جوابگو خواهد بود. 

در صورت کوچک بودن نمونه ها آزمون کوکران مناسب نیست و بهتر است از «آزمون فرید من» استفاده شود.

آزمون فریدمن 

این آزمون برای مقایسه چند گروه از نظر میانگین رتبه های آنهاست و معلوم می‌کند که آیا این گروه ها می‌توانند از یک جامعه باشند یا نه؟

مقیاس در این آزمون باید حداقل رتبه ای باشد. این آزمون متناظر غیر پارامتری آزمون F است و معمولا در مقیاس های رتبه ای به جای F به کار می‌رود و جانشین آن می‌شود (چون در F باید همگنی واریانس ها وجود داشته باشد که در مقیاسهای رتبه ای کمتر رعایت می‌شود). 

آزمون فریدمن برای تجریه واریانس دو طرفه (برای داده های غیر پارامتری) از طریق رتبه بندی به کار می‌رود و نیز برای مقایسه میانگین رتبه بندی گروه های مختلف. تعداد افراد در نمونه ها باید یکسان باشند که این از معایب این آزمون است. نمونه ها باید همگی جور شده باشند.

آزمون کالماگورف- اسمیرانف 

این آزمون از نوع ناپارامتری است و برای ارزیابی همقوارگی متغیرهای رتبه ای در دو نمونه (مستقل و یا غیر مستقل) و یا همقوارگی توزیع یک نمونه با توزیعی که برای جامعه فرض شده است، به کار می‌رود (اسمیرانف یک نمونه ای). این آزمون در مواردی به کار می‌رود که متغیرها رتبه ای باشند و توزیع متغیر رتبه ای را در جامعه بتوان مشخص نمود. این آزمون از طریق مقایسه توزیع فراوانی های نسبی مشاهده شده در نمونه  با توزیع فراوانی های نسبی جامعه  انجام می‌گیرد. این آزمون ناپارامتری است و بدون توزیع است اما باید توزیع متغیر در جامعه برای هر یک از رتبه های مقیاس رتبه ای در جامعه بطور نسبی در نظر گرفته شود که آنرا نسبت مورد انتظار می نامند.

آزمون کالماگورف- اسمیرانف دو نمونه ای Two- Sample Kalmogorov- Smiranov Test 

این آزمون در مواقعی به کار می‌رود که دو نمونه داشته باشیم (با شرایط مربوط به این آزمون که قبلا گفته شد) و بخواهیم همقوارگی بین آن دو نمونه را با هم مقایسه کنیم.

آزمون کروسکال- والیس

این آزمون متناظر غیر پارامتری آزمون F  است و همچون آزمون F ، موقعی به کار برده می‌شود که تعداد گروه ها بیش از 2 باشد. مقیاس اندازه گیری در کروسکال والیس حداقل باید ترتیبی باشد.

این آزمون برای مقایسه میانگین های بیش از 2 نمونه رتبه ای (و یا فاصله ای) بکار می‌رود. فرضیات در این آزمون بدون جهت است یعنی فقط تفاوت را نشان می‌دهد و جهت بزرگتر یا کوچکتر بودن گروه ها را از نظر میانگین هایشان نشان نمی دهد. کارایی این آزمون 95 درصد آزمون F است.

آزمون مک نمار

این آزمون از آزمونهای ناپارامتری است که برای ارزیابی همانندی دو نمونه وابسته بر حسب  متغیر دو جوابی استفاده می‌شود. متغیرها می‌توانند دارای مقیاس های اسمی و یا رتبه ای باشند. این آزمون در طرح های ماقبل و مابعد می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد (یک نمونه در دو موقعیت مختلف). این آزمون مخصوصا برای سنجش میزان تاثیر عملکرد تدابیر به کار می‌رود.

ویژگی ها: اگر متغیرها اسمی باشند، این آزمون بی بدیل است اما اگر رتبه ای باشد می‌توان از آزمون t نیز استفاده کرد (در صورت وجود شرایط آزمون t) ، و یا آزمون ویلکاکسون استفاده نمود. از عیوب این آزمون این است که جهت و اندازه تغییرات را محاسبه نمی‌کند و فقط وجود تغییرات را در نمونه ها در نظر می‌گیرد.  

آزمون میانه

این آزمون همتای ناپارامتری آزمون های t – Z – F  است و وقتی دو یا چند گروه از میان دو یا چند جامعه مستقل با توزیع های یکسان انتخاب شده اند به کار برده می‌شود. در این آزمون مقیاس اندازه گیری ترتیبی است و بین داده ها نباید همرتبه وجود داشته باشد. این آزمون، هم برای گروه های مستقل و هم وابسته کاربرد دارد و لزومی ندارد که حتما حجم گروه های نمونه با یکدیگر برابر باشند.

آزمون تک نمونه ای دورها 

این آزمون مواقعی به کار می‌رود که توالی مقادیر متغیرها را بخواهیم آزمون نماییم که آیا تصادفی بوده و یا نه. در واقع آزمون کی دو و یا آزمون های دیگر که در آنها توالی متغیرها بی اهمیت است، در این آزمون مهم و اصل انگاشته می‌شود. به عبارت دیگر، برای اینکه بتوانیم در یک نمونه که در آن رویدادهای مختلف از طرف فرد و یا واحد آماری رخ داده است، آزمون نماییم که آیا این رویدادها تصادفی است یا نه، به کار برده می‌شود. هیچ آزمون دیگری همچون این آزمون نمی تواند توالی را مورد نظر قرار دهد. بنابراین برای این منظور منحصر به فرد می‌باشد.

آزمون علامت

این آزمون از انواع آزمونهای غیر پارامتری است و هنگامی به کار برده می‌شود که نمونه های جفت، مورد نظر باشد (مثل زن و شوهر و یا خانه های فرد و زوج و . . . ). زیرا در این آزمون یافته‌ها به صورت جفت جفت بررسی می‌شوند و اندازه مقادیر در آن بی اثر است و فقط علامت مثبت و منفی و یا در واقع جهت پاسخ ها و یا بیشتر و کمتر بودن پاسخ های جفت‌های گروه مورد تحقیق (نمونه آماری) در نظر گرفته می‌شود. 

هنگامی که ارزشیابی متغیر مورد مطالعه با روشهای عادی قابل اندازه گیری نباشد و قضاوت در مورد نمونه های آماری (که به صورت جفت ها هستند) فقط با علامت بیشتر (+) و کمتر (-) مورد نظر باشد ، از این آزمون می‌توان استفاده کرد. شکل توزیع می‌تواند نرمال و یا غیر نرمال باشد و یا از یک جامعه و یا دو جامعه باشند (مستقل و یا وابسته). توزیع باید پیوسته باشد. این آزمون فقط تفاوت های زوجها را مورد بررسی قرار می‌دهد و در صورت مساوی بودن نظرات هر زوج (مشابه بودن) آنها را از آزمون حذف می‌کند. چون مقادیر در این آزمون نقشی ندارند، شدت و ضعف و اندازه بیشتر یا کمتر بودن نظرات پاسخگویان (جفت ها) در این آزمون بی اثر است و در واقع نقص این آزمون حساب می‌شود.

آزمون تی هتلینگ (T)

آزمون T هتلینگ تعمیم یافته t استیودنت است. در آزمون t یک نمونه ای، میانگین یک صفت از یک نمونه، با یک عدد فرضی که میانگین آن صفت از جامعه فرض می‌شد، مورد مقایسه قرار می‌گرفت، اما در T  هتلینگ K متغیر (صفت) از آن جامعه (نمونه های جامعه) با k  عدد فرضی، مورد مقایسه قرار می‌گیرند. در واقع این آزمون از نوع آزمونهای چند متغیره است که همقوارگی (Goodness of fit) را بین صفت های مختلف از جامعه بدست می‌دهد. در T  هتلینگ دو نمونه ای نیز همچون T استیودنت دو نمونه ای، مقایسه دو نمونه است اما در این آزمون K صفت از یک جامعه (نمونه) با K صفت از جامعه دیگر (نمونه دیگر) مورد مقایسه قرار می‌گیرد.  

آزمون مان وایتنی U  

هر گاه دو نمونه مستقل از جامعه ای مفروض باشد و متغیرهای آنها به صورت ترتیبی باشند، از این آزمون استفاده می‌شود. این آزمون مشابه t استیودنت با دو نمونه مستقل است و آزمون ناپارامتری آن محسوب می‌شود. 

هرگاه شرایط استفاده از آزمونهای پارامتری در متغیرها موجود نباشد، یعنی متغیرها پیوسته و نرمال نباشند از این آزمون استفاده می‌شود. دو نمونه باید مستقل بوده و هر دو کوچکتر از 10 مورد باشند. در صورت بزرگتر بودن از 10 مورد باید از آماره های ‌‌Z  استفاده کرد (در محاسبات کامپیوتری، تبدیل به Z  به طور خودکار انجام می‌شود). در این آزمون شکل توزیع، پیش فرضی ندارد یعنی می‌تواند نرمال و یا غیر نرمال باشد.  

آزمون ویلکاکسون  

این آزمون از آزمونهای ناپارامتری است که برای ارزیابی همانندی دو نمونه وابسته با مقیاس رتبه ای به کار می‌رود. همچون آزمون مک نمار، این آزمون نیز مناسب طرح های ماقبل و مابعد است (یک نمونه در دو موقعیت مختلف)، و یا دو نمونه که از یک جامعه باشند. این آزمون اندازه تفاوت میان رتبه ها را در نظر می‌گیرد بنابراین متغیرها می‌توانند دارای جوابهای متفاوت و یا فاصله ای باشند. این آزمون متناظر با آزمون t دو نمونه ای وابسته است و در صورت وجود نداشتن شرایط آزمون t جانشین خوبی برای آن است. نمونه های به کار برده شده در این آزمون باید نسبت به سایر صفت هایشان جور شده (جفت شده) باشند.   

آزمون لون Levene

آزمون لون همگنی واریانس ها را در نمونه های متفاوت بررسی می نماید. به عبارتی فرض تساوی متغیر وابسته را برای گروه هائی که توسط عامل رسته ای تعیین شده اند، آزمون می کند و نسبت به اکثر آزمونها کمتر به فرض نرمال بودن وابسته بوده و در واقع به انحراف نرمال مقاوم است.

این آزمون در نظر می گیرد که واریانس جمعیت آماری در نمونه های مختلف برابر است. فرض صفر همگن بودن واریانس ها می باشد یعنی واریانس جمعیت ها با هم برابر است و اگر مقدار P-VALUE در اماره لون کمتر از 0.05 باشد تفاوت بدست آمده در واریانس نمونه بعید است که بر اساس روش نمونه گیری تصادفی رخ داده باشد. بنابراین فرض صفر که برابری واریانس ها می باشد رد می شود و به این نتیجه می رسیم که که بین واریانس ها در نمونه تفاوت وجود دارد.

منبع : http://labnews.ir

محلول سازی

محلول سازی

این مطلب از http://4800.blogfa.com گرفته شده است

محلول سازی یکی از ابتدایی ترین کارهای در ازمایشگاه است که لازمه هر کار ازمایشگاهی است به همین جهت در این جا روش های ساده ومختصری در مورد محلول سازی در ازمایشگاه برای شما جمع اوری کرده ام و امیدوارم که مورد استفاده قرار گیرد.

محلول سازی از محلول های غلیظ ازمایشگاه

معمولا در ازمایشگاه محلول ها به صورت غلیظ و با درصد خلوص مشخص و استانداردی وجود دارد و برای تهیه محلول های رقیق تر باید از ان ها استفاده کرد.

برای این کار از روابط رقیق سازی استفاده می کنیم :

در رابطه بالا نیاز است که نرمالیته یا مولاریته محلول غلیظ موجود در ازمایشگاه را تعیین کنیم. برای تعیین نرمالیته از فرمول زیر استفاده می کنیم :

 

 
نرمالیته محلول غلیظ را بدست اوردیم. در رابطه اول فقط حجم محلول غلیظ ( v2 ) مجهول است که محاسبه می شود و فقط کافی است این مقدار (v1)را از محلول غلیظ برداشته و به حجم مورد نظر ( v2 ) برسانیم.

برای تعیین نرمالیته و مولاریته محلول های ازمایشگاهی می توانید از جدول زیر استفاده کنید. که در این صورت فقط به رابطه اول نیاز خواهید داشت.

 مثال :

100cc محلول اسید سولفوریک 2N تهیه کنید ؟

اطلاعاتی نظیر دانسیته , درصد خلوص , جرم مولکولی و ... را می توانید از برچسب روی ظرف محلول بدست اورید.

مقدار 5.43mLاز محلول غلیظ اسید سولفوریک برداشته و به حجم 100cc برسانید. ( در بالون ژوژه 100cc )

تذکر : در مورد اسید های غلیظ و قوی مثل اسید سولفوریک همیشه اسید را به اب اضافه می کنیم. ( قبل از اضافه کردن اسید مقداری  اب مقطر در بالون بریزید و سپس اسید را اضافه کنید. )

محلول سازی از مواد جامد ازمایشگاه

برای محلول سازی از مواد جامد ازمایشگاه از رابطه زیر استفاده کنید :

فقط کافی است مقدار ماده جامد بدست امده را در مقداری اب مقطر حل کرده و به حجم مورد نظر برسانید.

مثال :

50cc محلول یک نرمال یدید پتاسیم تهیه کنید؟

(جرم مولکولی یدید پتاسیم : 166grگرم )

 اگر دقیقا ۸.3gr از یدید پتاسیم را در 50cc اب مقطر حل کنیم محلول یک نرمال بدست خواهد امد.

 تذکر : در مورد برخی مواد جامد که رطوبت جذب می کنند باید دقت شود که از فرمول نوشته شده بر روی برچسب ظرف ماده جرم مولکولی محاسبه شود . مثلا BaCl2 . 2H2O به جرم مولکولی ان دو ملکول اب ( 36gr ) اضافه شده است که باید در محاسبات لحاظ شود.

 تهیه چند محلول دیگر :

100cc محلول استات سدیم 10% ( وزنی - حجمی ) تهیه کنید؟

استات سدیم جامد است و در مورد جامدات فقط کافی است مقدار 10 گرم استات سرب را وزن کرده و به حجم 100cc برسانید.(واضح است که اگر 200ccمحلول بخواهیم باید 20gr گرم را در 200cc حل کنیم.)

نکته : در مورد مایعات حجم مربوط باید کم شود . در مورد جامدات به دلیل حل شدن ذرات جامد در بین حلال و نداشتن تاثیر ان چنان در تغییر حجم می توان از حجم ماده جامد صرفه نظر کرد اما مایعات این چنین نیست ( 10 سی سی محلول مورد نظر و 90 سی سی اب مقطر برای 10% حجمی - حجمی )

محلول 2:1  ( دو به یک ) اتانول تهیه کنید؟

یعنی به ازای یک سی سی اتانول دو سی سی اب مقطر اضافه کنید.

۱۰۰cc محلول اسید کلریدریک %25 از اسید کلریدریک غیظ %37 بسازید.

برای این کار طبق روش زیر محاسبه کنید و به اندازه مقدار بدست امده از محلول غلیظ برداشته و با اب مقطر به حجم مورد نظر برسانید.
 

 مقدار 67.5cc از اسید کلریدریک %37 برداشته و در یک بالون 100cc با اب مقطر به حجم برسانید.

=========================================
محلول سازی ، محلول سازی ، ساخت محلول ، ساختن محلول ، محلول سازی در ازمایشگاه  ، محلول سازی در آزمایشگاه ، محلول سازی از جامدات ، محلول سازی مایعات ، محلول سازی در آزمایشگاه شیمی ، طریقه محلول سازی ، اموزش محلول سازی ، رقیق سازی محلول ها ، رقیق سازی محلولها ، تهیه محلول ، تهیه محلولها ، محلول های ازمایشگاه ، محلولهای آزمایشگاه ، محلولهای آزمایشگاهی  

گزارش کارآموزی خانم میرشریفی از تصفیه خانه تهران

فهرست

بخش اول. 1

مقدمه. 2

تاریخچه آب تهران. 4

منابع تأمین آب... 6

تاریخچه تصفیه آب... 7

تصفیه‌خانه‌های آب تهران. 11

                              1. تصفیه‌خانه شماره یک(جلالیه) 11

                              2. تصفیه‌خانه آب شماره دو(کن) 12

                              3. تصفیه‌خانه‌های شماره سه و چهار(حکیمیه) 12

                              4. تصفیه‌خانه شماره پنج(مینی سیتی) 13

فرآیند تصفیه آب... 14

                             1. انتخاب فرآیندهای تصفیه بر پایه کیفیت آب خام. 14

 آشغالگیری.. 15

پیش ته‌نشینی.. 17

بهره‌برداری.. 18

کلرزنی آب خام. 19

                             2. انتخاب فرآیندهای تصفیه بر پایه کیفیت آب... 19

                             3. فرآیندهای مختلف یک تصفیه‌خانه. 20

شرح مراحل تصفیه و تأسیسات آب... 22

                             1. ایستگاه پمپاژ آب‌گیری و حوضچه‌ی شیرآلات ورودی.. 22

                              2. شیر کنترل آب خام. 22

                              3. اندازه‌گیری دبی آب ورودی به تصفیه‌خانه. 23

                              4. هوادهی.. 24

                              5. آهک زنی(تنظیم pH آب و حذف سختی) 25

                              6. اختلاط سریع. 26

                             7. واحد زلال‌ساز. 28

                                  زلال‌ساز با بستر لجن.. 29

                                 زلال سازهای پولساتور و ته صاف... 30

مزایا و معایب زلال‌ساز پولساتور. 32

                                  زلال‌ساز با تماس لجن.. 33

                                 فلوکلاریفایرها یا کلاریفلوکولاتور. 35

                              8. فرآیند انعقاد(کوآگولاسیون) 36

مکانیسم انعقاد‌سازی.. 37

انواع منعقد کننده‌ها 37

مواد منعقد کننده مورد نیاز در تصفیه‌خانه. 38

مقایسه کلروفریک و سولفات آلومینیوم(آلوم) 38

                              9. فرآیند لخته‌سازی.. 38

                               10. فرآیند ته‌نشینی.. 38

                               11. صاف‌سازی یا فیلتراسیون. 38

                                  صافی‌های شنی تحت فشار. 38

نحوه‌ شستشوی فیلترهای تحت فشار. 38

                                 فیلترهای شنی ثقلی کند. 38

مزایای صافی شنی کند. 38

                                  فیلتر شنی ثقلی تند. 38

مزایای صافی‌های شنی تند. 38

صافی‌های ویژه 38

صاف‌سازی در تصفیه‌خانه جلالیه. 38

                               12. سالم‌سازی آب (کلرزنی نهایی) 38

واحد کلر زنی.. 38

ویژگی‌های شیمیایی کلر. 38

مبانی کلرزنی.. 38

روش کلرزنی.. 38

چگونگی اثر گندزدایی کلر. 38

سیستم‌های کلرزنی.. 38

تجهیزات کلرزنی.. 38

فضاهای تشکیل دهنده واحد کلرزنی گازی.. 38

روش های تشخیص نشت گاز کلر در واحد کلرزنی.. 38

بخش دوم. 38

شرایط لازم برای آزمایشگاه تصفیه‌خانه. 38

آزمایش‌های مورد نیاز. 38

آزمایش‌های فیزیکیـ شیمیایی.. 38

                                  1. دما 38

                                  2. رنگ... 38

                                  3. بو. 38

                                  4. کدورت... 38

                                  5. کل جامدات معلق.. 38

                                    6. pH.. 38

                                  7. اندازه‌گیری اکسیژن محلول(DO) 38

                                 8. هدایت الکتریکی(EC) 38

                                  9. کل جامدات محلول(TDS) 38

                                   10. قلیائیت کل.. 38

                                   11. سختی کل.. 38

                                   12. سولفات(SO₄^-2) 38

                                   13. کلرید(Cl^-) 38

                                   14. سدیم(Na) 38

                                   15. آمونیاک(NH₃) 38

                                   16. نیترات و نیتریت(NO₃ و NO₂) 38

                                   17. کلر ازاد باقیمانده(Cl₂) 38

                                   18. آهن(Fe) 38

                                   19. منگنز(Mn) 38

                                   20. آلومینیوم(Al) 38

                                   21. آزمایش جار. 38

آزمایش‌های میکروبیولوژیکی.. 38

                                 1. آزمایشهای باکتریایی.. 38

                                 2. آزمایشهای زیست‌شناختی.. 38

آزمایش فلزات سنگین.. 38

آزمایش مواد کمیاب... 38

                                  1. فلورید(F^-) 38

                                  2. برومید(Br^-) 38

                                  3. مواد پاک‌کننده 38

آزمایشهای مواد آلی.. 38

آزمایشهای مواد پرتوزا 38

لوازم مورد نیاز. 38

احداث ایستگاه پایش کیفی پیوسته آب رودخانه کرج.. 38

استاندارد سازی.. 38

منابع. 38

انتقادات و پیشنهادات... 38

 

بخش اول

مقدمه

آب ماده‌ای فراوان در کره زمین است. به شکلهای مختلفی همچون دریا، باران، رودخانه و ... دیده می‌شود. آب در چرخه خود، مرتباً از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌شود اما از بین نمی‌رود. هر گونه حیات محتاج آب می‌باشد، انسانها از آب آشامیدنی استفاده می‌کنند یعنی آبی که کیفیت آن مناسب سوخت و ساز بدن باشد.

مجموعه عملیاتی که به منظور آماده کردن آب برای مصارف مورد نظر اجرا می گردد، «تصفیه آب» و مجموعه تأسیسات و تجهیزاتی که عملیات تصفیه آب را در بر می گیرد «تصفیه‌خانه» نامیده می‌شود بنابراین برای تهیه آبی مناسب برای شرب و مصارف عمومی شهری یک رشته عملیات در تصفیه‌خانه آب به اجرا گذارده می‌شود تا آب دریافتی از منابع آب را با کیفیتی قابل قبول در چهارچوب استاندارد «آب آشامیدنی» تحویل نماید.

آب آشامیدنی استاندارد به طور کلی آبی است که بیرنگ، بی‌بو و با طعم مطبوع و گوارا که مصرف آن حتی در دراز مدت هم به لحاظ عاری بودن از مواد مضر، ضرری برای سلامتی مصرف کننده نداشته و خسارتی به تجهیزات انتقال، توزیع و مصرف وارد نیاورد.

عملیاتی که در تصفیه‌خانه آب آشامیدنی در رابطه با تصحیح کیفیت آب اجرا می‌شود بستگی به کیفیت آب منابعی دارد که برای تأمین آب آشامیدنی در نظر گرفته می‌شود و طرح تأسیسات تصفیه‌خانه نیز با در نظر گرفتن اینکه آب تصفیه شده برای چه مصرفی در نظر گرفته خواهد شد پیش‌بینی می‌شود.

منابع آب که به منظور تأمین آب آشامیدنی و مصرف عمومی به کار گرفته می‌شوند، شامل؛

·        منابع آبهای سطحی؛ دریاها و دریاچه‌ها، آبگیرها و برکه‌ها، رودخانه‌ها و جویبارها

·        منابع آبها زیرزمینی؛ چاه‌ها، قنوات و چشمه‌ها، است.

که در بعضی از تأسیسات تصفیه آب از یک یا چند منبع مختلف آب دریافت و تصفیه می‌شود. به هر حال اقداماتی که در زمینه تصفیه آب منظور خواهد شد، آب دریافتی را به آب آشامیدنی تبدیل خواهد کرد و به همین جهت  مطالعه کیفیت فیزیکی، شیمیایی و میکروبیولوژیکی منابع مورد نظر تأمین آب آشامیدنی برای ایجاد یک سیستم تصفیه و توزیع آب سالم ضرورت پیدا می‌کند.

تاریخچه آب تهران

برخلاف اغلب شهرهای بزرگ دنیا, تهران در کنار رودخانه بنا نشده است،  به همین دلیل بخشی از آب مورد نیاز این شهر با ید از نقاط دور دست و رودخانه‌های اطراف تأمین و منتقل گردد. تا سال ۱۳۰۶، آب شهر توسط ۲۶ رشته قنات با مجموع آبدهی حدود ۷۰۰  لیتر در ثانیه تأمین می‌گردید. در این سال عملیات احداث کانال انتقال آب  رودخانه کرج به تهران آغاز شد. این کانال که ۵۳ کیلومتر طول داشت و آب را از روستای  بیلقان کرج به جمشیدآباد تهران منتقل می‌نمود طی چهار سال احداث گردید  و با توجه به اینکه بیست کیلومتر از این کانال سرپوشیده و بقیه رو باز بود لذا احتمال آلودگی و تلفات آب وجود داشت.

 از طریق این کانال مقدار ۵۳ سنگ به عنوان حق آبه و مقداری هم به عنوان سهمیه(نه هشتاد و چهارم) به آب تهران افزوده شد و به این ترتیب جمعاً قریب به یکصد سنگ (حدود ۱۶۰۰ لیتر در ثانیه) آب توسط جوی‌ها در شهر توزیع و به آب انبارهای منازل انتقال می‌یافت .در سال ۱۳۲۹ طرح اولیه لوله‌کشی تهران برای جمعیتی معادل نهصد هزار نفر به مرحله اجرا درآمد و دو خط لوله فولادی به قطر ۴۰ اینچ و با ظرفیت ۲۴۲۰۰۰ متر مکعب در شبانه روز برای انتقال آب از آبگیر بیلقان به اولین تصفیه‌خانه تهران(جلالیه) در نظر گرفته شد. بهره‌برداری از خط اول خطوط لوله فولادی و تصفیه‌خانه جلالیه در سال ۱۳۳۴ آغاز گردید. همچنین در سال ۱۳۳۳ به منظور مهار بارش‌های آسمانی، مطالعات ساخت سد امیر کبیر در ۴۰ کیلومتری شمال غربی تهران (از آبگیر خرسنگ کوه)، در حوالی کیلومتر ۲۳ جاده کرج به چالوس نزدیک به روستای واریان آغاز گردید.

ساختن این سد در سال ۱۳۳۷ شروع و در اوایل سال ۱۳۴۲ پایان یافت و بهره‌برداری از آن آغاز شد. به منظور پاسخگوئی به نیاز فزاینده تهران به آب شرب، تصفیه‌خانه شماره دو(کن) و دو خط لوله بتنی به قطر mm۲۰۰۰ جهت انتقال آب از آبگیر بیلقان به محل تصفیه‌خانه مزبور احداث گردید و از سال ۱۳۴۲ مورد بهره‌برداری قرار گرفت. رشد جمعیت و سیل مهاجرت به تهران همچنان ادامه داشت و نیازهای جدیدی را ایجاد می‌نمود، لذا متصدیان امر بر آن شدند که برای افزایش ظرفیت تأمین آب و توسعه تأسیسات  چاره‌اندیشی و اقدام نمایند. در این راستا استفاده از منابع آب زیرزمینی مورد توجه قرار گرفت تا در کنار آب قنوات و سد کرج، بخشی از نیاز آبی تهران، بویژه در ماه‌های اوج مصرف(خرداد، تیر، مرداد، شهریور) را جبران نمایند. از سال ۱۳۴۲ حفر چاه‌های عمیق آغاز شد و روز به روز بر تعداد این چاه‌ها افزوده گردید. در سال۱۳۴۰ مطالعه و ساخت سد لتیان در ۳۲  کیلومتری شمال شرق تهران به منظور مهار آب رودخانه جاجرود آغاز گردید. در طرح توجیهی ساخت این سد، تأمین بخشی از آب تهران و آب کشاورزی دشت ورامین مورد توجه قرار داشت. سد لتیان در سال ۱۳۴۶ به بهره‌برداری رسید و استفاده از آب آن که به وسیله تونل تلو(به طول ۹ کیلومتر و به قطر 7/2 متر) به حومه شرقی تهران می‌رسد، آغاز گردید. از همان زمان، ساخت سومین تصفیه‌خانه تهران در منطقه حکیمیه تهران پارس مطرح شد. این تصفیه‌خانه در سال ۱۳۴۷ در مدار بهره‌برداری قرار گرفت. عملیات توسعه تصفیه‌خانه سوم و احداث تصفیه خانه شماره چهار در سال ۱۳۶۳ به اتمام رسید و مورد بهره‌برداری قرار گرفتند. به دنبال افزایش نیازهای آبی تهران، مطالعات و ساخت یک سد خاکی روی رودخانه لار در شمال شرقی تهران در بلندیهای کوه کلان در دامنه قله دماوند در ناحیه‌ای به نام پلور در کیلومتر ۶۵ جاده هراز(تهران- آمل) در سال ۱۳۵۳ آغاز گردید. ساخت این سد در سال ۱۳۶۰ پایان یافت و بهره‌برداری از آن در سال ۱۳۶۳ آغاز شد.

یکی از اهداف ساخت سد لار تأمین بخشی از آب شرب تهران بود ولی به دلیل مشکل فرار آب، بهره‌برداری از سد مذکور به میزان ظرفیت اسمی آن میسر نگردید. آب ذخیره شده در مخزن این سد به وسیله تونل کلان (به طول۲۰ کیلومتر و قطر ۳ متر) تا سه کیلومتری دریاچه سد لتیان انتقال یافته و پس از برق‌گیری در دو نیروگاه کلان و لوارک جهت تغذیه سد لتیان از طریق رودخانه به این دریاچه می‌ریزد.
رشد بی‌رویه تهران وضعیتی را بوجود آورده که منابع آب موجود یعنی سدهای کرج، لتیان و لار و چاههایی که قرار بود فقط در ماه های اوج مصرف مورد استفاده قرار گیرند، دیگر کفاف مصرف شهروندان تهرانی را ننمایند و به ناچار برداشت از منابع زیرزمینی رو به افزایش نهاد. سقف مجاز برداشت از منابع زیر زمینی ۲۵۰ میلیون مترمکعب در سال تعیین شده است.

·  برداشت طراحی شده و سیستماتیک از منابع آب زیرزمینی تهران(شامل چند سفره کوچک در شمال شهر مانند نیاوران، دره مقصود آبیک و محمودیه و یک سفره بزرگ که از تپه های عباس‌آباد شروع شده و تا جنوب تهران ادامه دارد ) از سال ۱۳۴۲ آغاز گردیـده و نسبت آب تأمــین شده از منابع زیرزمــینی به کل آب تأمــین شده از 5/13 درصد در سال ۱۳۴۲ به ۴۹ درصد در سالهای اخیر رسیده است.

·        برداشت از سد کرج با ظرفیت ۲۰۵ میلیون مترمکعب، در سال ۱۳۴۲آغاز و در این سال مقدار۵۶ میلیون مترمکعب از آب مورد نیاز تهران از سد امیرکبیر تامین و حداکثر برداشت از سد مزبور به مقدار ۳۳۹ میلیون مترمکعب در سال ۱۳۷۳ بوده و در سال ۱۳۸۱ معادل ۳۳۰ میلیون مترمکعب از آب مورد نیاز شهر تهران از این سد تأمین شده است.

·        در آغاز بهره‌برداری از سد لتیان در سال ۱۳۴۷ مقدار 3/13 میلیون مترمکعب از آب مورد نیاز تهران از این سد تأمین شد و این مقدار تا سال ۱۳۶۳ به ۱۶۵ میلیون مترمکعب در سال افزایش یافت. با به بهره‌برداری رسیدن سد لار در سال ۱۳۶۳هر ساله مقداری از آب سد لار به دریاچه سد لتیان منتقل می‌شود.

منابع تأمین آب

ü     سد کرج؛ در حال حاضر منابع تأمین آب تهران عبارت از سدهای کرج، لار، لتیان و ۱۱۷۲ حلقه چاه عمیق است.

ü     آبگیر بیلقان؛ به دلیل طغیانهای موسمی و جریانهای شدید رودخانه کرج به ویژه در فصل بهار و گل‌آلود شدن آب، تاسیسات اولیه تصفیه آب در محل آبگیر بیلقان تأسیس گردیده است تا با رسوب دادن گل و لای آب و همچنین حذف مقادیر زیادی شن و ماسه و سنگریزه معلق و برخی اشیاء شناور, آب نسبتاً صافی به تصفیه‌خانه‌های ۱ و ۲ انتقال می‌یابد.

سد کرج                                                                آبگیر بیلقان

خصوصیات خطوط انتقال آب تهران از منابع تهیه آب به تصفیه‌خانه‌ها در جدول زیر آمده است؛

خطوط انتقال آب خام
کانال	۸کیلومتر	ابعاد 64/1×۲/۱
تونل	۲۸کیلومتر	قطر ۲۷۰۰ میلیمتر
لوله‌های فولادی	۷۳کیلومتر	قطر ۱۰۰۰ میلیمتر
لوله‌های بتنی	۶۷کیلومتر	قطر ۲۰۰۰ میلیمتر

تاریخچه تصفیه آب

ICP-MS

ICP-MS

ICP-MS Principal

سفری جالب به داخل یک قطره آب

در داخل یک قطره اب چه خبر است؟

ویدیو زیر را ببینید!

مقاله کامل در مورد تصفیه آب

با سلام

مقاله ذیل توسط محمد حسین بهرامی در سایت http://www.pazhoheshkade.ir منتشر شده است  مطالعه این مقاله باعث افزایش دانش شما در مورد اصول تصفیه اب و پساب های صنعتی خواهد شد. 

مفاهیم مندرج در این مقاله:

مقدمه-آلودگی آب شرب و اهمیت تصفیه-تصفیه آب صنعتی-” تاریخچه رزین های تعویض یونی”-تصفیه آب خانگی-تصفیه آب و فاضلابها-   منشاء آب- آبمعـدنی - روش های تصفیه آب خانگی- دستگاه های تصفیه آب خانگی- فناوری نانو در تصفیه آب- تصفیه آب به روش (EDR (Electro dialysis Reverse- • تصفیه آب به روش سیستم اسمز معکوس ( RO ) - سترون کردن آب با کلر- روشهای هوادهی- (Filtration)  فیلتراسیون - 

مقدمه

تصفیه آب برای مصرف بشر دارای سابقه‌ای بسیار طولانی و قدیمی است. بیکر Baker به منابعی اشاره می‌کند که بر طبق آن، تاریخ تصفیه آب به دو هزار سال پیش از میلاد می‌رسد.

تصفیه آب برای مصرف بشر دارای سابقه‌ای بسیار طولانی و قدیمی است. بیکر Baker به منابعی اشاره می‌کند که بر طبق آن، تاریخ تصفیه آب به دو هزار سال پیش از میلاد می‌رسد.

این مراحل تصفیه‌ای شامل جوشاندن و صاف کردن آب آشامیدنی می‌شده است. سیفون‌های فتیله‌ای که آب را از ظرفی به ظرف دیگر منتقل می‌نمایند، ناخالصی‌های معلق در فرایند را می‌گیرند. این عملیات در نقاشی‌های مصریان قرن ۱۳ قبل از میلاد مسیح نشان داده شده است. در کتاب‌های رومیان و یونانیان نیز به این امر اشاره شده است. این حقیقت که عملیات تصفیه آب در اسناد پزشکی زمان‌های قدیم دیده می‌شود بیان‌گر آن است که بین پاکیزگی آب و سلامتی بشر ارتباطی مشاهده شده است. بقراط که پدر پزشکی جدید شمرده می‌شود می‌گوید: هرکس که می‌خواهد به نحوی شایسته در پزشکی به بررسی و تحقیق بپردازد باید آب مورد مصرف ساکنین یک ناحیه را مورد توجه قرار دهد زیرا آب در سلامت انسان‌ها بسیار نقش دارد.
وسائل اولیه تصفیه آب در منازل افراد مورد استفاده قرار می‌گرفت و تا حدود سده نخست میلادی هیچ نشانه‌ای دال بر وجود عملیات تصفیه‌ای بر روی آب مصرفی جامعه وجود نداشت.

برخی از آبراه‌های رومیان به حوضچه‌هائی متصل می‌شد که در آنها عمل ته‌نشینی آب صورت می‌گرفت و مجهز به کانال آبگیر شنی بود. این آبراه‌ها دارای تعدادی شیر بودند که برای مصرف عمومی توسط مردم مورد استفاده قرار می‌گرفتند. در شهر ونیز که بر روی جزیره‌ای بدون منبع آب شیرین قرار گرفته است، آب حاصل از بارندگی از طریق حیاط‌ها و بام‌ها که متصل به آب‌انبارهای بزرگ بودند سرازیر می‌شد و در مسیر حرکت خود از فیلترهای شنی عبور می‌کرد.
اولین نوع از این آب‌انبارها در حدود ۵ قرن پس از میلاد مسیح برای تهیه آب جهت مصارف خصوصی و عمومی ساخته شد. این آب‌انبارها حدود ۱۳ قرن مورد استفاده قرار می‌گرفتند.
عملیات تصفیه‌ آب در قرون وسطی دچار رکورد گردید و مجدداً در قرن ۱۸ مورد توجه قرار گرفت. در فرانسه و انگلستان امتیازاتی انحصاری برای وسائل صاف کردن صادر گردید. درست مثل زمان‌های قدیم این وسائل برای مصارف شخصی خانگی، انستیتوها و یا کشتی‌ها مورد استفاده قرار می‌گرفت. در آغاز سده ۱۹ میلادی تصفیه مناقع آب برای مصرف عموم در مقیاس بزرگ آغاز گردید. شهر بیزلی در اسکاتلند به‌عنوان اولین شهری که آب مصرفی آن مورد تصفیه قرار گرفت شهرت دارد.
سیستم تصفیه آب متشکل از عملیات ته‌نشین‌سازی بود که متعاقب آن فیلتراسیون انجام می‌شد. این سیستم تصفیه در سال ۱۸۰۴ آغاز به کار کرد. به تدریج در اروپا استفاده از این سیستم متداول گردید و در پایان قرن ۱۹ بیشتر منابع عمده آب شهری فیلتر می‌شد. این فیلترها از نوع ماسه‌ای کند بودند.
توسعه عملیات تصفیه‌ آب در آمریکا پس از اروپا صورت گرفت. اولین تلاش برای فیلتراسیون در شهر ریچموند ایالت ویرجینیا در سال ۱۹۳۲ انجام گرفت ولی پروژه منجر به شکست گردید و چندین سال طول کشید تا تلاش مجددی برای انجام آن صورت پذیرد. پس از جنگ‌های داخلی تلاش‌های دیگری انجام شد تا از الگوی فیلتراسیون اروپائی پیروی شود اما تعداد کمی از آنها با موفقیت همراه بود. به‌طور مسلم ماهیت ذرات جامد معلق در رودخانه‌های اروپا تفاوت داشت و فرایند کند فیلتراسیون ماسه‌ای نمی‌توانست به خوبی مؤثر باشد. توسعه فیلترهای شنی تند که به‌صورت هیدورلیکی تمیز می‌شد رد اواخر قرن ۱۹ منجر به کارائی بیشتر فرایند تصفیه آب گردید، و با پایان این قرن کاربرد آن در مقیاس وسیع انجام می‌شد.