سؤال الكبريت اليومي، 22 مايو------ شارك للفوز بـ3 نقاط، أجب بشكل صحيح للفوز بـ10 نقاط

أمونيا NH3 وأملاح الأمونيوم مثل (NH4)2CO3 وNH4HCO3

في المياه الحمضية، يوجد الأمونيا وثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون بشكل رئيسي في صورة NH4HS وNH4HCO3 وما إلى ذلك، وهي عبارة عن محلول من أملاح الأحماض الضعيفة والقواعد الضعيفة. يعتبر كل من H2S وNH3 وCO2 مكونات قابلة للتبخر في الحالة السائلة. ووفقًا لقانون هنري، يمكن خفض الضغط الجزئي لهذه المكونات باستخدام البخار، مما يسمح بنقل H2S وNH3 وCO2 من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. وهذه هي المبدأ الأساسي لعملية الإزالة بالبخار في المياه الحمضية. يمكن تمثيل عملية الاستخلاص في النظام الرباعي H2S─NH3─CO2─H2O باستخدام المعادلة التالية:
NH4+ + HS- → (NH4HS)?
(NH3 + H2S + H2O) (سائل) → (NH3 + H2S + H2O) (غاز)
يمكن تقليل محتوى الأمونيا في الماء المنقى عن طريق زيادة كمية البخار المستخدم في عملية الاستخلاص وزيادة عدد طبقات البرج، لكن انخفاض محتوى الأمونيا محدود؛ فحتى مع استخدام كميات كبيرة من البخار، لا يمكن خفض تركيز الأمونيا في الماء المنقى إلى أقل من 50 ملغ/لتر. من خلال تحليل شكل النيتروجين الأمونيومي الذي لا يمكن إزالته بواسطة عملية الستربتشرة التقليدية، يُعتقد أن هناك تفاعلات أخرى تحدث في المياه الملوثة، وهي: +-NH3 + H2O → NH4+ + OH-. كما تم اكتشاف وجود أيونات حمضية مثل SO3 وS2O3 وHSO3 وCN في المياه الملوثة، وهو ما يؤدي إلى تثبيت الـNH4 في صورة أملاح الأمونيوم، ولا يمكن إزالتها بمجرد زيادة عمق عملية الستربتشرة. لذلك، إذا تم تحويل الأمونيوم المرتبط إلى أمونيا حرة، فيمكن إزالتها باستخدام طريقة الاستخلاص بالبخار.

توجد في صورة أملاح الأمونيوم مثل NH4HS، و(NH4)2CO3، وNH4HCO3.

أمونيا مائية، أيون الأمونيوم، أملاح الأمونيا

من بين المواد الضارة الموجودة في المياه الحمضية، يأتي الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون في مقدمتها. تهدف طريقة الستربتشرة بشكل أساسي إلى إزالة واسترجاع الأمونيا وأول أكسيد الكبريت. نظام NH3-H2S-H2O الثلاثي هو نظام معقد يتسم بتعايش التوازن الكيميائي والتوازن الإلكتروني والتوازن الطوري. الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين والماء كلها أملاح قلوية سريعة التبخر، يمكنها أن تتفاعل مع بعضها البعض، كما يمكنها أن تتأين إلى أيونات؛ ويمكن للأمونيا وكبريتيد الهيدروجين أن يذوبا في الماء بدرجات متفاوتة. • NH3 + H2O → NH4+ + OH-
كما أن غاز الهيدروجين الكبريتي يتأين أيضًا في الماء إلى حد ما: H2S → H+ + HS-. عندما يتواجد كل من الأمونيا وغاز الهيدروجين الكبريتي في الماء، فإن ذلك يؤدي إلى تكوين أمونيوم هيدروجيد الكبريت، وهو ملح ناتج عن تفاعل حمض ضعيف وقاعدة ضعيفة. في الماء، يتم تحلل هذا الملح بشكل كبير، مما يؤدي إلى تكوين جزيئات الأمونيا وغاز الهيدروجين الكبريتي مرة أخرى، أي: NH4+ + HS- → (NH3 + H2S) سائل. أما جزيئات الأمونيا وغاز الهيدروجين الكبريتي في الحالة السائلة، فهي في حالة توازن مع جزيئات الأمونيا وغاز الهيدروجين الكبريتي في الحالة الغازية: (NH3 + H2S) سائل → (NH3 + H2S) غاز. باستخدام المعادلتين (3) و(4)، يمكن كتابة العملية كالتالي: NH4+ + HS- (أي NH4HS) → (NH3 + H2S) سائل → (NH3 + H2S) غاز. في الحالة الغازية: NH3 + H2S ↑↓، أما في الحالة السائلة: NH4+ + HS- → NH3 + H2S ↑↓. في المياه الملوثة، يوجد كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، وهو أيضًا قابل للذوبان في الماء، لكن درجة ذوبانه أقل من درجة ذوبان غاز الهيدروجين الكبريتي. وفي نفس درجة الحرارة، فإن ضغط بخاره أعلى من ضغط بخار غاز الهيدروجين الكبريتي، وبالتالي فإن قدرته على التبخر أكبر من قدرة غاز الهيدروجين الكبريتي. لذلك، فإن ثاني أكسيد الكربون يتبخر بشكل أسهل من الأمونيا وغاز الهيدروجين الكبريتي. لذلك، فإن وجود ثاني أكسيد الكربون لا يؤثر على تنقية المياه الملوثة. لكن من الجدير بالذكر أن وجود ثاني أكسيد الكربون، خاصة في درجات الحرارة المنخفضة، يمكن أن يتفاعل مع الأمونيا لتكوين أمونيوم فورمات. 2NH3(g) + CO2(g) = NH2CO2NH4(s) إنه ملح غير قابل للذوبان، ويمكن أن يتسبب في انسداد الأنابيب والصمامات. يجب الحفاظ على درجة حرارة خط القياس في طارد البخار لعملية الخط الجانبي للبرج الواحد فوق 138 درجة مئوية، والهدف المهم من ذلك هو تجنب تكوّن بلورات مثل أمونيوم كربامات وأمونيوم هيدروسلفيد التي قد تسبب انسدادًا.