| رويدادها |
|
|
برخي كاربردهاي فناوري نانو در صنعت آب
برخي كاربردهاي فناوري نانو در صنعت آب
استفاده از فناوريهاي نوين به خصوص فناوري نانو در راستاي كاهشاثرات سوء آلودگيهاي زيست محيطي، بعنوان يكي از راهكارهاي مديريتي مطرح ميباشد.
استفاده از فناوريهاي نوين به خصوص فناوري نانو در راستاي كاهشاثرات سوء آلودگيهاي زيست محيطي، بعنوان يكي از راهكارهاي مديريتي مطرح ميباشد. يكي از مواردي كه اين فناوري كاربرد خود را متبلور مينمايد در ارتباط با منابع آبميباشد كه در نظر گرفتن چالشهاي پيش رو ضرورت استفاده از آن را پر رنگ تر نمودهاست. در اين مطلب برخي كاربردهاي فناوري نانو در صنعت آب اشاره شده است.
مقدمه
آب يكي از ضروري ترين عناصر حيات بر روي زمين است و اگر چهبيش از 70 صد از سطح كرة زمين با آب پوشيده شده است اما كمتر از 3 درصد از آن آبشيرين ميباشد. از اين مقدار 79 درصد به قلههاي يخي تعلق دارد، 20 درصد آن آبهايزير زميني است كه به راحتي قابل دسترسي نمي باشد و فقط 1 درصد آن شامل درياچه ها ورودخانه ها و چاهها ميباشد كه به راحتي به دست مي آيد.
اهميت كاربردفناوري نانو در صنعت آب
فناوري نانو طي مدت كوتاهي كه از ظهور آن ميگذرد كاربردهاي مختلفي در صنايع گوناگون يافته است. در نتيجه صنعت آب، بعنوان يكياز پايههاي حيات از اين مسئله مستثني نيست و در بخشهاي مختلف آن، شامل ساخت سدها،حفاظت خطوط لوله انتقال آب، تصفيه آب و پساب، شيرين سازي آب و غيره، فناوري نانوكاربرد يافته است.
امروزه در جهان بسياري از مردم به دلايل بلاهاي طبيعي، جنگ وزير ساختهاي ضعيف خالص سازي آب، به آب بهداشتي دسترسي ندارند.
حدود يكميليارد نفر به منابع آبي دسترسي ندارند. روزانه5000 كودك به علت مبتلا شدن بهامراض ناشي از مصرف آب غير بهداشتي ميميرند.
تمام تلاش محققين اين است كه باكمك روشها و فناوريهاي جديد بتوانند اين مشكلات را كاهش دهند. يكي از اين فناوريها،فناوري نانو است.
در مجموع كاربردهاي متعددي را ميتوان در زمينهاستفاده از فناوري نانو متصور بود كه اهم آنها در ذيل آمده است:
1-استفاده از ذرات نانو ساختار در تصفيه آلاينده ها
2-رنگزدايي از آب آشاميدني
3-نمك زدايي از آب
4-نانو پوشش ها
5-نانو لولههاي جاذب گازهاي سمي
6-نانو پليمرهاي متخلخل
7-استفاده از نانو ذرات در تصفيه پسابها
8-نانو فيلترها
9-حذف آرسنيك موجود در آب با استفاده از فناوري نانو
برخي كابردهايفناوري نانو درعرصه صنعت آب
فناوري نانو با روشهاي زير ميتواند درتهيه آب تميز كمك كند ؛
1. غشاهاي فيلتر اسيون نانو متري به منظور افزايشبازيابي آب
2. روشهاي سازگار با محيط زيست جهت تصفيه آبهاي زير زميني بهوسيله اجزاي معدني و آلي
3. نانو مواد براي بهبود كارايي فرايندهاي فتوكاتاليستي و شيميايي
3. نانو حسگرهاي زيستي جهت تشخيص سريع آلودگي آب
نانوفيلتراسيون
روش نانوفيلتراسيون طي چند سال گذشته رونق گرفتهاست. در نانو فيلتراسيون جدا سازي براساس اندازه مولكول صورت ميگيرد و فرآينديفشاري است. اساساً اين روش جهت حذف اجزاي آلي نظير آلوده كنندههاي ميكروني ويونهاي چند ظرفيتي ميباشد. از ديگر كاربردهاي نانو فيلتراسيون ميتوان به حذف موادشيميايي كه به منظور كشتن موجودات مضر به آب اضافه شده اند، حذف فلزات سنگين، تصفيهآبهاي مصرفي، رنگ زدايي و حذف آلوده كننده ها و حذف نيترات ها اشاره كرد.
نانوفيلتراسيون ميتواند تقريباً از هر منبع آبي، آب پاك به وجود آورد و تمامباكتريهايموجود در آب را حذف كند. در ضمن امكان استفاده آسان از روشهاي تصفيهرا براي عموم فراهم مي كند و بدون عمل شيميايي تصفيه را انجام ميدهد.
نانوحسگرها
اگر چه حسگرهاي مختلفي براي آشكار نمودن آلودگيها و مواد آلودهوجود دارند ولي فناوري نانو امكان ايجاد نسلهاي جديدي از حسگرهاي با توانايي بالارا فراهم مينمايد كه مواد آلاينده در مقادير و غلظتهاي كم را آشكار مينمايند.
br> BR>
|
|
معیارهای کیفیت آب 31/4/89
معیارهای کیفیت آب
درخواست برای آب با کیفیت بالا از دوران باستان وجود داشته و در دنیای کنونی این درخواست، به تنظیم استانداردهای ویژه برای سنجش درباره کیفیت آب منجر شده است. نشانگرهای کیفیت آب آشامیدنی را میتوان بدین شرح طبقهبندی کرد: ۱. کیفیت فیزیکی: مصرفکننده عادی، کیفیت آب را برحسب ویژگیهای فیزیکی آن میسنجند که عبارتاند از: الف ـ کدورت، از نظر زیباشناسی، آب آشامیدنی نباید کدورت داشته باشد. کدورت آب با انواع گوناگون کدورتسنج، اندازهگیری میشود. اسباب استاندارد برای اندازهگیری کدورت آب، کدورتسنج جاکسن ـ کندل (Turbidimeter Jackson Candle) نام دارد و حد مجاز کدورت آب کمتر از پنج واحد آن است. ب ـ رنگ، آبآشامیدنی باید بیرنگ باشد و آنرا میتوان برحسب واحد رنگسنج (Colormeter) سنجید که باید کمتر از پنج واحد آن باشد. ج ـ مزه، آبآشامیدنی باید خوشمزه و بدون مزه ناپسند باشد.
۲. کیفیت شیمیائی: الفـ همه آبها حتی آب باران هم کلر دارند: مقدار نمکهای آب در نزدیکی دریا بیشتر میشود. چون مقدار کلر در جاهای مختلف متفاوت است، بیش از هر چیزی لازم است مقدار عادی کلرورهای آبهای سطحی و زیرزمینی غیرآلوده در هر محل اندازهگیری شود. هرگونه افزایشی از طیف عادی، مشکوک به آلوده بودن آب است. مقدار مجاز کلرور آب ۲۰۰ میلیگرم در لیتر و بیشترین مقدار مجاز آن ۶۰۰ میلیگرم در لیتر است. بـ سختی آب: این واژه را میتوان بهصورت نیروی خراب شدن صابون در آب تعریف کرد. بهعبارتی اگر مقدار زیادی آب لازم شود تا صابون کف کند، آب را سخت به شمار میآورند. سختی آب بهطور عمده به سبب چهار جزء محلول در آن است. این اجزاء عبارتاند از: بیکربنات کلسیم، بیکربنات منیزیم، سولفات کلسیم و سولفات منیزیم. وجود هر یک از این ترکیبها سبب سختی آب میشود. البته مواد دیگری نیز هستند که سبب سختی آب میشوند ولی اهمیت کمتری دارند بهعنوان مثال ترکیبات آهن، منگنز و آلومینیوم هم سبب سختی آب میشوند، اما چون مقدار آنها بسیار کم است مرسوم نیست که برای سختی آب به شمار آیند.
آب آشامیدنی باید دارای سختی متوسطی باشد. البته مجموع سختی آب نباید از ۳۰۰ میلیگرم در لیتر بیشترباشد. جـ آمونیاک آزادو نمکهای آمونیاک: مقدار آمونیاک آب نشانگری عالی از آلودگی آب به فاضلاب است. مواد پروتئینی موجود در مدفوع، تجزیه و تبدیل به ازت میشود که خود بر اثر اعمال میکروبها تبدیل به آمونیاک میشود. آمونیاک آزاد و املاح آمونیاک در آب آشامیدنی نباید از پنجاه میلیگرم در لیتر باشد. دـ آمونیاک مواد سفیدهای: این نوع آمونیاک، وسیله اندازهگیری موادآلی تجزیه شده به اکسید شونده، است و در آبهای زیرزمینی نباید دیده شود. آمونیاک مواد سفیدهای در آب آشامیدنی نباید از یکدهم میلیگرم در لیتر بیشتر باشد. هـ نیتریتها: مقدار نیتریتهای آب آشامیدنی باید صفر باشد و بودن آنها نشانه آلودگی تازه است، اما در آب، چاههای عمیق ممکن است نیتریتها یافته بشوند.
بنابراین آبهای دارای نیتریت باشد مشکوک به شمار آیند مگر آنکه از چاه عمیق بهدست آمده باشند. وـ نیتریتها: نشانه پیشینه آب است و بودن آنها در آب، نشانه آلودگی پیشین است. به شرط آنکه نیتریت در آب نباشد. مقدار نیترات آب آشامیدنی نباید از یک میلیگرم در لیتر بیشتر باشد. زـ مقدار جذب اکسیژن جذب شده آب در ۳۷ درجه سانتیگراد و در مدت سه ساعت، نباید از یک میلیگرم در لیتر بیشتر باشد. ط ـ اکسیژن حل شده در آب نباید از یک میلیگرم در لیتر بیشتر باشد. ظ ـ موادسمی: بودن بعضی موادسمی به مقدار بیش از حدمجاز، میتواند دلیلی برای رد کردن آب مصرفی برای استفاده عموم باشد این مواد عبارتاند از: آرسنیک، کادمیوم، سیانید، سرب، جیوه و سلنیوم.
شایان ذکر است با آنکه آب میتواند از دیدگاه شیمیائی خالص باشد، اما نشانگرهای شیمیائی بیضرر بودن آب را برای مصرف انسان تضمین نمیکند و از اینرو آزمایشهای میکروبشناختی لازم است.
۳. آزمایشهای میکروبشناختی: این آزمایشها بر مبنای شناسائی میکروبهائی هستند که نشانه آلودگی آب به مدفوع است. این میکروبها عبارتند از: الفـ iE.Col و گروه کلیفرمها بـ استرپتوکوکهای مدفوع جـ کلستریدیوم پر فرجنس: گذشته از اینها، آزمایشهای راجع به شناسائی تکیاختهای انگلی و همچنین کرمها و لارو آنها نیز توصیه میشود. (الف)ـ کلیفرمها: شامل میکروبهای هوازی یا بیهوازی، بدون هاگ، متحرک، غیرمتحرک یا میلهای شکل هستند که میتوانند لاکتوز را در دمای ۳۵ تا ۳۷ درجه سانتیگراد در کمتر از ۴۸ ساعت تخمیر نمایند. کلیفرمها هم شامل میکروبهای مدفوعی و هم غیرمدفوعی هستند.
از دیدگاه کارهای عملی، همه کلیفرمها از گروه مدفوعی فرض میشوند مگر خلاف آنرا بتوان ثابت نمود. این میکروبها همیشه به مقدار انبوه در روده انسان هستند.
برآورده میشود که در هر یکروز یک انسان بهطور متوسط دویست تا چهارصد میلیارد از این میکروبها را دفع مینماید. لذا این میکروبها نباید در آب آشامیدنی باشند و از اینرو وجود آنها دلیل بر آلودگی آب به مدفوع است. کلیفرمها را با روشهای کشت به آسانی میتوان شناسائی نمود. (ب)ـ استرپتوکوکهای مدفوعی: بهطور منظم در مدفوع هستند ولی تعداد آنها بسیار کمتر از کلیفورم است. یافتن استرپتوکهای مدفوعی بهعنوان یک شاهد مهم از آلودگی اخیر آب به مدفعوع است. (ج)ـ کلستریدیوم پرفور جنس: این میکروبها هم بهطور منظم در مدفوع دیده میشوند ولی شمار آنها بسیار کمتر از کلیفرومها است. بودن این میکروب و نبودن گروه کلیفرم در آب، نشانه این است که آلودگی آب به مدفوع در مدت زمانی دور افتاده است.
۴. مواد پرتوزا، آلودگی مصرفی به مواد پرتوزا از نظر کیفیت آب خطر فزایندهای را دربردارد. در کارهای پرتوشناسی، مواد پرتوزا برحسب پیکوکوری در لیتر (PC/L) بیان میشوند. سازمان بهداشت جهانی حدود زیر را برای پذیرفتن مواد پرتوزا پیشنهاد نموده است. آلفا اکتیویتی ناخالص: ۳ پیکوکوری در لیتر. بتااکتیویتی ناخالص: ۳۰ پیکوکوری در لیتر.
منبع : سایت افتاب
دکتر امید بندرچی
br> BR>
|
|
مضرات نیترات در آب آشامیدنی و حذف آن توسط فرآیند اسمز معکوس
مضرات نیترات در آب آشامیدنی و حذف آن توسط فرآیند اسمز معکوس
از آنجائی که نیترات در آب بهصورت محلول وجود دارد. روشهای معلول تصفیه آب قادر به حذف آن نیستند از این رو نیاز به آن دسته از روشهای تصفیه پیشرفته میباشد که قادر به کاهش آلایندههای محلول هستند .
نیترات (NO۳ منفی) یکی از آنزیمهای معدنی است که در نتیجه اکسیداسیون نیتروژن عنصری حاصل میشود. این ماده یکی از عناصر بسیار ضروری برای سنتز پروتئین در گیاهان است و نقش مهمی را در چرخه نیتروژن دارد. نیترات از طریق اکسیداسیون طبیعی تولید و بنابراین در تمام محیط زیست یافت میشود.
فاضلابهای شهری، صنعتی، مواد دفعی حیوانی و گیاهی در شهرهای بزرگ که دارای نیتروژن آلی هستند به خاک دفع میشوند. در اثر فعالیت میکروارگانیزمهای خاک، نیتروژن آلی به یون آمونیوم (NH۴ مثبت) تبدیل شده که به این پدیده Amonification گفته میشود. خاک توانائی نگهداری این ترکیب را در خود دارد اما به مرور طی پدیده دیگری بهنام Nitrification، بخشی از یون آمونیوم ابتدا به نیتریت (NO۲ منفی) و سپس به نیترات تبدیل میشود.
لایه سطحی خاک قادر به حفظ و نگهداری این دو ترکیب نبوده و در نتیجه نیتریت و نیترات به آبهای زیرزمینی راه مییابند.
از آنجائی که نیترات در آب بهصورت محلول وجود دارد. روشهای معلول تصفیه آب قادر به حذف آن نیستند از این رو نیاز به آن دسته از روشهای تصفیه پیشرفته میباشد که قادر به کاهش آلایندههای محلول هستند از سوی دیگر چرخه نیتراتسازی در شهرهائی که دفع نادرست فاضلاب از طریق چاههای جذبی انجام میشود همچنان ادامه دارد و مشکل تولید پیوسته نیترات و انتشار آن به آبهای زیرزمینی را سبب میگردد.
● اثرات غیرسرطانزائی
نیتریت حاصل از احیاء نیترات معدنی و آلی پس از ورود به سیستم گردش خون، آهن هموگلوبین را اکسید نموده و از ظرفیت II به ظرفیت III تبدیل مینماید که در نتیجه هموگلوبین به متهموگلوبین تبدیل میشود. متهموگلوبین ظرفیت اکسیژنرسانی بسیار کمتری از هموگلوبین دارد و در نتیجه به بافتها اکسیژن کافی نمیرسد. بعد از مدتی رنگ پوست (در ناحیه دور چشم و دهان) به تیرگی میگراید و از اینرو به آن سندرم Blue Baby میگویند.
این عارضه اولین نشانه مسمومیت با نیترات است و نوزادان زیر شش ماه، آسیبپذیرترین گروه سنی در این مورد هستند. زیرا نوزادان برخلاف بزرگسالان، علاوه بر PH بالای معده و زیادی باکتریهای طبیعی احیاء کننده نیترات، فاقد آنزیم برگشتدهنده متهموگلوبین به هموگلوبین هستند. از دیگر علائم افزایش متهموگلوبین میتوان به سردرد، خوابآلودگی و اشکال در تنفس اشاره نمود.
● اثرات سرطانزائی
احتمال اینکه نیترات معدنی و یا آلی بهعنوان یک عامل سرطانزا عمل نمایند، بستگی به احیاء نیترات به نیتریت و واکنشهای بعدی نیتریت با سایر مولکولها بهخصوص آمینهای نوع دوم، آمیدها و کارباماتها دارد. که منجر به تشکیل ترکیبات - N nitroso میگردد.
مطالعات انجام شده در کلمبیا نشان داده که رابطه معنیداری بین شیوع سرطان معده و غلظت نیترات در آب آشامیدنی برداشت شده از چاهها وجود دارد.
اما بررسیهای اپیدمیولوژیکی در دیگر نقاط دنیا رابطه مطمئنی را در این زمینه نشان نداده است. در کشور آلمان تحقیقاتی بر روی جمعیت در معرض نیترات بالا در آب آشامیدنی انجام گرفت که رابطه معنیداری بین غلظت نیترات و افزایش تومورهای سرطانی مغز بهدست نیامد. مطالعات دیگر در دانشگاه نبراسکا نشان داد که رابطه معنیداری بین غلظت نیترات آب و افزایش شیوع یک نوع سرطان سیستم لنفاتیک در ساکنین شهر نبراسکا وجود دارد به این ترتیب که غلظت بالاتر از حد مجاز نیترات در آب آشامیدنی سبب افزایش شیوع این نوع سرطان به میزان دو برابر گردیده است.
اینطور بهنظر میرسد که تشکیل ترکیبات N - nitroso بستگی به احیاء نیترات به نیتریت، حضور پیشسازهای لازم با غلظت کافی، عدم حضور ترکیباتی که مایع از سنتز ترکیبات N -nitroso میشوند (مانند ویتامینهای E و C) و در هدایت وجود منبع خارجی از نیتروزآمینها دارد. با توجه به اینکه تعداد متغیرها در این مطالعات زیاد بوده است. رابطه منطقی بین افزایش نیترات در آب آشامیدنی و بروز سرطان یافت نشده است. در واقع دادههای موجود برای اظهارنظر قطعی کافی نیستند. اما ثابت شده است که ترکیبات N-nitroso در حیوانات آزمایشگاهی سرطانزا میباشند.
● استاندارد نیترات در آب آشامیدنی
با توجه به مطالعات بهعمل آمده توسط سازمان بهداشت جهانی در مورد نیترات، این سازمان حداکثر مجاز ۵۰ میلیگرم در لیتر (برحسب نیترات) را اعلام نموده است. استاندارد ملی ایران نیز برای نیترات همین مقدار میباشد. سازمان حفاظت محیطزیست ایالات متحده، حداکثر مجاز نیترات را ۱۰ میلیگرم در لیتر (برحسب نیتروژن) قرار داده که معادل با ۸۲/۴۴ میلیگرم در لیتر برحسب نیترات است.
● روشهای حذف نیترات
نیترات دارای حلالیت زیاد در آب و بدون بو و مزه است که بهسختی از آب قابل حذف میباشد. بنابراین کاهش نیترات اغلب با مشکلات و هزینه زیاد روبرو است. روشهای متفاوتی برای حذف نیترات از آب آشامیدنی وجود دارد که برخی از آنها در مقیاس بزرگ عملیاتی نیستند. متداولترین روشهای موجود برای کاهش نیترات در مقیاس بزرگ عبارتند از:
▪ رقیقسازی (Dilution)
▪ تبادل یون (Ion Exchange)
▪ اسمز معکوس (Reverse Osmosis)
● رقیقسازی
زمانی که برای تأمین آب جهت توزیع در یک سامانه آبرسانی، امکان استفاده از چند منبع آب خام یا کیفیتهای متفاوت وجود داشته باشد، بحث رقیقسازی قابل طرح خواهد بود. بهطور معمول غلظتهای بالاتر از حد مجاز نیترات در منابع آب زیرزمینی مشاهده میشود و در مقابل، آبهای سطحی اغلب دارای غلظت نیترات کمتری هستند. از این رو در یک سامانه آبرسانی میتوان از اختلاط آبهای سطحی با آبهای زیرزمینی که دارای غلظتهای متفاوتی از نیترات میباشند، برای تعدیل این آلاینده استفاده نمود.
گاهی بهدلیل گستردگی سامانه آبرسانی امکان فراهم نمودن شرایط اختلاط بهینه ممکن نیست. وجود مخازن متعدد و پراکنده در سطح شهر که از منابع چندانه تغذیه میشوند، مدل طراحی شبکه آبرسانی و سرعت مصرف آب در معامله توزیع، همه از عواملی هستند که دستیابی به اختلاط بهینه را دشوار میسازند.
از سوی دیگر با افزایش غلظت نیترات در منابع آب زیرزمینی، به همان نسبت به حجم بیشتری از آب خام دارای نیترات کم برای رقیقسازی نیاز خواهد بود. در شرایط ایدهآل (در دسترس بودن آب بدون نیترات) برای کاهش غلظت نیترات ۱۰۰ میلیگرم در لیتر (در یک حجم آب) به غلظت نیترات ۲۵ میلیگرم در لیتر، نیاز به ۳ حجم آب بدون نیترات میباشد. حال در صورتی که غلظت نیترات به ۲۰۰ میلیگرم در لیتر برسد، نیاز به ۷ حجم آب بدون نیترات برای رسیدن به آب دارای نیترات، ۲۵ میلیگرم در لیتر است.
در شرایط واقعی و بهطور معمول، آبهای سطحی نیز خود دارای مقداری نیترات میباشند که در نتیجه نیاز به حجم بیشتری از آب برای رقیقسازی است و بهخصوص زمانیکه منابع تولید و انتشار ترکیبات نیتروژن و فرآیند نیتراتسازی همچنان فعال باشند، عملیات رقیقسازی به مرور قابلیت خود را برای کاهش نیترات از دست میدهد و دیگر راهحل قابل اطمینانی نخواهد بود.
● تبادل یون تبادل یون
تبادل یون یک واکنش برگشتپذیر است که در آن یونهای یک محلول با یونهای دارای بار الکتریکی مشابه موجود روی رزین تعویض میگردند. نیترات در آب از بار منفی برخوردار است بنابراین میتوان آن را توسط رزینهای آنیونی از آب حذف نمود. وقتیکه رزین یونهای قابل تبادل خود را از دست داد، نیاز به احیاء دارد.
در این عمل با استفاده از یک محلول که دارای یونهای از دست رفته رزین به مقدار کافی میباشد، رزین دوباره به فرم فعال اولیه تبدیل میشود اما مقداری از ظرفیت تبادل خود را از دست میدهد، بهطور کلی هر چه ظرفیت یون بیشتر باشد یا تمایل بیشتری جذب رزین میگردد. بنابراین یون سه ظرفیتی و یون دو ظرفیتی بیش از یون یک ظرفیتی توسط رزین جذب میشود. حتی برای یونهای با ظرفیت یکسان نیز ضریب گزینش متفاوت است و اغلب هر چقر وزن مولکولی بیشتر باشد و با اندازه یون کوچکتر گردد، تمایل به جذب افزایش مییابد. وجود ضریب گزینش باعث میشود که یونها بهطور یکسان جذب رزین نشوند. ترتیب گزینش یونها در هنگام استفاده از رزینهای آنیونی رایج به ترتیب روبرو میباشد:
SO۴>NO۴>Cl>HCO۴
در نتیجه وقتی که نیترات یون موردنظر برای حذف باشد، قبل از آن بهطور اجتنابناپذیر، فسفات و سولفات مبادله شده و زمانی نیترات مبادله میگردد که دیگر یونهای مذکور بهصورت آزاد وجود نداشته باشند.
پس از کاهش ظرفیت رزین مشکل دیگری بهوجود میآید که آن مبادله دوباره یونهای نیترات جذب شده روی رزین با یونهای سولفات تازه وارد است که منجر به افزایش نیترات در آب خروجی میشود که به پدیده Nitrate Dumping معروف است. در این زمان مقدار نیترات در آب تصفیه شده بیش از مقدار نیترات در آب خام ورودی میگردد.
در سالهای اخیر رزینهائی ساخته شدهاند که نسبت به نیترات قابلیت جذب بیشتری دارند و به آنها رزینهای انتخابی میگویند. برای افزایش ضریب گزینش نیترات در این نوع رزینها، طول زنجیرههای استری (بهدلیل وجود گروه فعال تریاتیل و ری یونیل آمین) افزایش یافته تا ظرفیت نیترات برای احیاء زنجیرهها بیشتر شود. اما با افزایش طول این زنجیره، ظرفیت حجمی رزین کاهش مییابد، بنابراین رزینهای انتخابی در فواصل زمانی کوتاهتری نسبت به رزینهای معمولی نیاز به احیاء دارند.
مزایای روش تبادل یونی به اختصار شامل بهرهبرداری آسان، عدم نیاز به تخصص بالا و تجهیزات پیچیده، عدم نیاز به فضای زیاد جهت احداث و سرمایهگذاری اولیه کمتر نسبت به اسمز معکوس میباشد. معایب آن نیز عبارتند از اینکه یک روش تصفیه شیمیائی است و نیاز به مواد شیمیائی برای راهبری دارد، مشکل دفع و یا تصفیه پساب خروجی وجود دارد، حدود ۲ تا ۱۵ درصد آب ورودی صرف شستشوی معکوس و احیاء رزین میشود، قادر به حذف ذزرات، میکروارگانیسمها و سایر آلایندههای آب نمیباشد و هزینه بهرهبرداری آن در درازمدت زیاد است.
● اسمز معکوس (R.O)
در فرآیند اسمز معکوس آب با فشار زیاد از یک سری غشاء نیمه تراوا (Semi-PermeableMembrane) عبور داده میشود. این فشار خارجی از فشار اسمزی طبیعی بیشتر است در نتیجه مولکولهای کوچکتر از منافذ غشاء، عبور میکنند در حالی که مولکولهای بزرگتر، قادر به عبور از غشاء نیستند و سپس در جریانی جانبی از کنار غشاء عبور داده شده و دفع میگردند (شکل ۲). در این فرآیند میکروارگانیسمها نیز از آب حذف میشوند. بهطور کلی این فرآیند برای شیرین کردن آبهای شور بهکار میرود ولی در سالهای اخیر برای حذف آلایندههای خاص نظیر نیترات مورد توجه قرار گرفته است. اسمز معکوس یک روش تصفیه فیزیکی و نوعی فیلتراسیون است که نیاز به موادشیمیائی ندارد.
در اغلب منابع از روش اسمز معکوس بهعنوان روشی موفق و اقتصادی در درازمدت برای کنترل آلایندههای آب از جمله نیترات یاد شده است. در این روش علاوه بر نیترات، کل جامدات محلول (TDS) آب نیز کاهش مییابد. اگرچه فرآیند RO میتواند میکروارگانیسمها را نیز حذف کند، اما توصیه شده که آب پاک از نظر شاخص باکتریائی (بدون کلیفرم) به فرآیند RO وارد گردد. بهطور کلی فرآیندهای فیلتراسیون برای جداسازی آلایندهها به چهار گروه کلی قابل طبقهبندی هستند. میکروفیلتراسیون (MF)، اولترافیلتراسیون (UF)، نانوفیلتراسیون (NF) و اسمز معکوس که به هایپرفیلتراسیون (HF) شهرت یافته است. )
در برخی منابع قطر منافذ غشاهای صنعتی RO حدود ۰۰۰۵/۰ میکرون (۵۰۰ پیکومتر) و اندازه تقریبی منافذ غشاهای دستگاههای تصفیهٔ خانگی نیز تا ۰۰۰۱/۰ میکرون (۱۰۰ پیکومتر) ذکر شده است.
ضمن اینکه قطر مولکول نیترات بدون آب ۲۵۰ پیکومتر (۰۰۰۲۵/۰ میکرون) و نیترات هیدارته ۰۰۰۶/۰ میکرون اندازهگیری شده است. بهدلیل قابلیتهای چشمگیر غشاهای RO، امروزه در سیستمهای تصفیه در نقطه مصرف Point of Use) یا همان دستگاههای تصفیهٔ خانگی بسیار متداول شده است.
در این موارد نیز عملکرد فیلترهای RO بستگی مستقیم به کیفیت و فشار آب ورودی دارد و بهدلیل قرار گرفتن فیلتر کربن فعال در کنار فیلتر RO در این دستگاهها، قابلیت کاهش ترکیبات آلی فرار (VOCs) نظیر کلروفرم و ترکیبات نفتی و همچنین ترکیبات آلی محلول (SOCs) نظیر دیاکسینها و آفتکشها نیز فراهم آمده است.
● تئوریهای حذف در فرآیند اسمز معکوس
بهطور کلی حذف یونها، نمکها و مولکولها توسط روش اسمز معکوس، براساس چهار عامل بار ذرات، وزن مولکولی، اشاره ذرات و ساختار شیمیائی آنها میباشد. در واقع حذف ذرات توسط فرآیند اسمز معکوس تطبیقی از ۴ عام یاد شده است. اگر از نظر وزن مولکولی بررسی کنیم، MWCO یک فاکتور بسیار مهم برحسب دالتون است که نشان میدهد ۹۰ درصد ترکیبات با وزن مولکولی بزرگتر از آن توسط شاء حذف خواهند شد.
از نظر بار ذرات، آب ورودی شامل آنیونها و کاتیونهائی است که وقتی در مجاورت بار منفی غشاء قرار میگیرند، آنیونها از غشاء دفع میشوند و غلظت کاتیونها در غشاء از غلظت آنها در آب خروجی بیشتر میگردد. همزمان غلظت آنیونها در غشاء نسبت به آب خروجی کاهش یافته و در نتیجه یک پتانسیل الکتریکی بهنام پتانسیل دونان بین غشاء و محلول پدید میآید. این پتانسیل، کاتیونها را به سمت غشاء جذب کرده و بنابراین آنیونها دفع و درصد حذف آنها افزایش مییابد.
برطبق این تئوری حذف کلیهٔ نمکها بستگی به حذف آنیونها دارد به این ترتیب که هر چه بار منفی غشاء قویتر باشد، حذف نمکها نیز بهتر انجام میگیرد. از طرفی چون آنیونها و کاتیونها بهطور مداوم در حال حرکت هستند، گاهی اوقات به قدری بههم نزدیک میشوند که جذب یکدیگر شده و بار آنها خنثی میگردد که در نتیجه این ترکیبات میتوانند به آسانی از غشاء عبور کنند.
همچنین در فرآیند اسمز معکوس، ساختار شیمیائی ترکیبات نیتروژن تأثیر بسیار مهمی روی حذف آنها دارد. ترکیبات یونی نیتروژن مانند آمونیوم، نیتریت و نیترات نسبت به ترکیبات آلی آن بهعلت فعل و انفعالات الکتریکی با غشاء حذف بیشتری دارند.
فعل و انفعالات الکتریکی همانند اندازه ذرات نقش مهمی را در حذف ترکیبات دارند. هر چه بار ذرات بیشتر باشد میزان حذف نیز بهتر خواهد بود. با تخمین شعاع یونهای محلول به شعاع منافذ غشاء میتوان میزان حذف یونهای محلول را بهدست آورد. اگر میزان شعاع یونهای محلول به شعاع منافذ غشاء بزرگتر از ۸/۰ و پتانسیل دوتان بزرگتر از V پنج درصد باشد، حذف بسیار خوبی حاصل میگردد. در غیر اینصورت میزان حذف ضعیف خواهد بود. لذا اثرات الکتریکی برای حذف یونهای کوچک و مولکولها بسیار مهم است.
نیترات یک آنیون تکظرفیتی است. نمکهای نیترات بسیار محلول در آب بوده و برای سیستم RO به لحاظ ایجاد رسوب و جرم مشکلی ایجاد نمیکنند. با توجه به اینکه ترکیبات معدنی و نمکها براساس تئوری هیدراتاسیون در آب محلول هستند، یونهای دیسوسیه شده براساس بار یونی و شعاع یونی خود جذب مولکولهای آب شده و هیدراته میگردند. بسیاری از آنیونها که نسبت بار به شعاع یونی بزرگتری دارند (مانند SO۴ و CO۳) میتوانند در فیلتر اسمز معکوس ایجاد رسوب نمایند.
با افزایش PH بهدلیل اثر روی بار یونها، حذف نیترات بهتر انجام میگیرد.
کاهش PH، تعادل را از سمت یون تکظرفیتی نیترات به سمت مولکول اسید نیتریک (که بدون بار است) جابجا مینماید و در نتیجه چنین مولکول بدون بار و کوچکی، بهراحتی میتواند از غشاءهای RO عبور نماید. با افزایش PH سطوح غشاءها شدیداً دارای بار منفی شده که در نتیجه آنیونها طبق پدیده دوتان دفع میگردند. در مقایسه دو غشاء پلیآمیدی آروماتیک (PA) و استات سلولز (CA)، حذف یون نیترات توسط غشاءهای PA بهتر انجام میگیرد که این امر بهعلت تفاوت در خصوصیات شیمیائی سطح پلیمری غشاءها و کوچکتر بودن قطر منافذ PA میباشد.
نفوذپذیری مواد محلول توسط اثر دونان کنترل میگردد لذا دانستن شعاع یونی هیدراته برای یونهای مختلف جهت تعیین میزان نفوذپذیری الکترولیتهای یونی بسیار مفید است. بهطور مثال شعاع اندازهگیری شده یون نیترات برابر ۰۰۰۱۲۵/۰ میکرون است اما طبق جدول شماره ۲ شعاع یونی نیترات هیدراته حدود ۰۰۰۳/۰ میکرون میگردد که تقریباً بیش از دو برابر حالت بدون آب است.
● ساختار فیلتر اسمز معکوس
اغلب مواردی که در تهیه غشاءهای RO بهکار میروند. مخلوطی از لایه نازک پلیآمید (TFC) با انواع سلولزی آن مانند سلولز استات (CA) و یا سلولز تری استات (CTA) و یا مخلوطی از هر دو میباشند. مواد بهکار رفته در غشاها میتوانند به صورت یک الیاف مارپیچی دور یک لوله و یا فیبر توخالی که بههم گره خوردهاند، قرار گیرند که در نتیجه سطح وسیعی برای تصفیهٔ آب از داخل یک محیط استوانهای فشرده فراهم میآورند .
غشاهای CA/CTA دارای ظرفیت کافی برای اغلب مصارف خانگی هستند ولی اگر نیاز به تصفیه حجم زیادی از آب باشد، غشاهای TFC مورد استفاده قرار میگیرند. غشاهای RO براساس توانائیشان در حذف ترکیبات موجود در آب دستهبندی میگردند. اگرچه غشاءهای لایه نازک بسیار گران هستند ولی در عوض دارای دوام و استحکام بالائی میباشند. و میزان حذف TDS در آنها بیش از ۹۵ درصد است ولی در صورت استفاده از غشاهای سلولزی، میزان حذف حدود ۸۸-۹۴ درصد میگردد.
در مورد نیترات درصد حذف بهطور متوسط ۹۰ تا ۹۵ درصد میباشد که بسته به نوع غشاء متفاوت است.
عملکرد یک سیستم RO بستگی به نوع غشاء، کنترل جریان، کیفیت آب ورودی (مانند کدورت، TDS، PH) دما و فشار دارد. میزان کارآئی سیستم از طریق تقسیم کردن حجم آب تصفیه شده تولیدی به حجم آب ورودی به سیستم محاسبه میگردد. اگر طراحی سیستم RO مناسب نباشد، برای تولید آب تصفیه شده، مقادیر زیادی آب باید وارد سیستم گردد. اکثر سیستمهای RO خانگی برای کارائی ۲۰-۳۰ درصد طراحی شدهاند که افزایش این کارآئی ممکن است عمر غشاها را کاهش دهد در صورتیکه ناخالصیهای جدا شده فوراً به خارج از فیلتر منتقل نگردند، غشاءهای RO به آسانی آلوده میشوند.
اگر میزان جریان ورودی خیلی زیاد باشد، کارآئی سیستم کاهش یافته و آب خیلی زیادی به سمت پساب (Brine) هدایت شده و هدر میرود. در یک سیستم RO با عملکرد مناسب باید فشار آب ورودی کافی باشد. اگر فشار شبکه آب از حدی کمتر باشد، کارآئی سیتم افت نموده و در نتیجه میزان حذف ناخالصیها کاهش مییابد. به همین دلیل در اغلب سیستمهای تصفیه برای افزایش فشار و بهبود کارآئی از پوستر پمپهای کمکی استفاده میشود.
برای اطمینان از عملکرد بهینه، باید سسیتمهای RO بهخوبی نگهداری شوند. اگر آلودگی غشاء RO در مراحل اولیه تصفیه، شناسائی گردد، اغلب با تمیز کردن میتواند دوباره وارد مدار شود. روش تمیز کردن بسته به نوع غشاء و میزان آلودگی، متفاوت سات. در عین حال غشاءهای RO که مسدود و یا پاره شده باشند باید تعویض گردند. علاوه بر این، فیلترهای قبل و بعد از غشاء RO بسته به کیفیت آب ورودی و حجم آب ورودی، باید بهطور مرتب تعویض شوند. چون آسیبدیدگی غشاء RO بهراحتی قابل مشاهده نمیباشد بنابراین هدایت الکتریکی آب تصفیه شده باید بهصورت دورهای مورد آزمایش قرار گیرد.
برای برخی از آلایندههای خاص نظیر نیترات و یا سرب که دارای مخاطرات بهداشتی هستند، بهتر است که آب خروجی بهطور دورهای آزمایش شود.
▪ با توجه به آنچه گفته شد، مزایای روش اسمز معکوس به اختصار عبارتند از:
- یک روش تصفیه فیزیکی بدون استفاده از مواد شیمیائی است.
- گرچه فرآیند RO در اصل برای حذف جامدات محلول، سختی و رنگ بهکار میرود ولی علاوه بر اینها، نیترات، سولفات، سیم، میکروارگانیسمها، فلزات سنگین سمی نظیر سرب، رادیوم و آزبست را نیز بین ۵۰ تا ۹۰ درصد کاهش میدهد.
- هزینه نگهداری این سیستمها در درازمدت کمتر از سیسمهای تبادل یون است.
معایب روش اسمز معکوس نیز عبارتند از:
- محدودیت ظرفیت آبگذر سیستم وجود دارد که در واقع میزان بارگذاری حجمی سیسم غیرقابل انعطاف بوده و محدود میباشد.
- استفاده از این روش ممکن است سبب بر هم زدن تعادل نسبت کلسیم/ کربنات، کاهش اکسیژن محلول و تغییر مزه آب خروجی میشود که ممکن است نیاز به تنظیم مجدد یا هوادهی داشته باشد.
- بهدلیل حساسیت غشاءها، در صورت وجود رسوبات نیاز به یک پیش تصفیه ساده قبل از سیستمهای اسمز معکوس وجود دارد.
- برای دفع پساب که بهازاء هر یک حجم آب خروجی حدود ۵ تا ۱۰ درصد حجم پساب تولید میگردد، باید از قبل تدابیر خاص اندیشیده شود.
● مقایسه اقتصادی
بررسیها نشان داده که هزینه سرمایهگذاری اولیه برای احداث یک واحد اسمز معکوس نسبت به یک واحد تبادل یون در ظرفیت مساوی، بیشتر است. اما در ادامه، روش تبادل یون نیاز به هزینه بیشتری برای نگهداری (شامل هزینه عملیات احیاء و قیمت موادشیمیائی احیاء کننده و هزینه جایگزینی رزینهائی که کارآئی آنها کاهش یافته است) دارد.
از یون موارد یاد شده، قیمت مواد شیمیائی حدود ۷۰ درصد هزینههای بهرهبرداری و نگهداری روش تبادل یون را شامل میشود. از راههای دیگر برای کاهش هزینه بهرهبرداری سیستمهای تبادل یون، تأسیس واحدهای تولیدی مواد شیمیائی موردنیاز برای فرآیند، در کنار تصفیهخانه است که نیاز به سرمایهگذاری اولیه زیادی دارد در مقابل روش اسمز معکوس نیاز به انرژی فراوان دارد که کاملاً مرتبط با قیمت برق میباشد.
در سالهای اخیر با دستیابی به فناوری تولید غشاءهای فشار پائین، مقدار برق مصرفی سیستمهای اسمز معکوس بین ۳۰ تا ۶۰ درصد کاهش یافته است.
زیرا سیستمهای قدیمی با فشاری معادل ۴۰۰PSI تا ۶۰۰PSI کار میکردند و سیستمهای جدید با فشاری معادل ۲۵۰PSI (برای سیستمهای خانگی ۵۰PSI ـ ۱۰۰) بهرهبرداری میشوند بنابراین از آنجائی که میزان برق مصرفی رابطه مستقیم با فشار سیستم دارد. در نتیجه میزان برق مصرفی نیز کاهش مییابد.
در عین حال باید توجه نمود که هزینه مصرف برق هر سال افزایش پیدا میکند. با توجه به مصرف زیاد برق پمپهای سیستم اسمز معکوس، و هنگامیکه در مقیاس بزرگ از این سیستمها میخواهد استفاده شود، هزینه برق مصرفی باید به دقت مورد ارزیابی قرار گیرد).
br> BR>
|
|
اندازه گيري دما توسط سنسورهاي فيبرتوري و ديجيتال30/4/89
اندازه گيري دما توسط سنسورهاي فيبرتوري و ديجيتال
در ميان روش هاي اندازه گيري دما كه در صنايع شيميايي وجود دارد، روش هايي كه مبتني برفيبرنوري هستند جزو جديد ترين و جالب ترين روش ها محسوب مي شود.
ايمني در محيط هاي پرريسك، محافظت در برابرفركانس هاي راديويي و الكترومغناطيسي از نوع RFI و EMI ، سطح پايين اختلال در سيگنال كنترلي و دقت بالا از جمله مزاياي استفاده از اين روشهاست. استفاده از سيستم هاي فيبرنوري باعث كاهش هزينه هاي مربوط به كنترل نسبت به مدارهاي حاوي ترموكوپل ها و مقاومت هاي حرارتي(RTD) شده است.
فيبرهاي نوري مي توانند مدت زمان زيادي براي انتقال حرارت و دما از فرآيند كنترل شونده به پيرومتر نوري و يا ترمومتر از نوع مادون قرمز بكار روند. اين موضوع كار اندازه گيري را در فضاهاي كوچك آسان مي سازد و سبب ايزولاسيون وسيله اندازه گيري مورد استفاده مي شود.
نمونه هاي موجود چنين سيستم هايي از سري SA شبيه ترمومترهاي مادون قرمز توليدي در كمپاني ايركان (Ircon) است. در چنين سيستم هايي ابزار مورد نظر توسط يك كابل فيبرنوري- كه با لايه محافظي از جنس استيل پوشيده شده - به فرآيند مورد اندازه گيري متصل مي شود.
سنسورهاي فيبر نوري
برخي از طراحان سيستمهاي كنترل، طراحي خود را بر پايه كوچك كردن هر چه بيشتر سنسورها قرار داده اند بطوريكه اين سنسورها بتوانند در فيبر نوري جمع شوند. اين سيستمها بر مبناي ميزان طول موج ارسالي يا منعكس شده به وسيله سنسورها (نه طول موج ارسال شده از منبع) دماي هر بخش را اندازه گيري مي كنند.
سال گذشته كمپاني اولوما(Oluma) به سيستم سنسورهاي انتشار دهنده درجه حرارت(DTS) دست يافت كه از يك رشته فيبرنوري ساده براي اندازه گيري دما با خطايي در حدود0/9 درجه فارنهايت و فاصله100 الي2 هزار متر بهره مي برد. از جمله كاربردهاي اين سيستم تشخيص نشتي در سيستم لوله كشي و مونيتورينگ بسيار مناسب سيستم مربوط به روغن است. اين سيستم در بستر فرآيند قرار داشته و هر بخش فيبرنوري همانند يك سنسور نسبت به نقاط انعكاسي عمل مي كند. با توجه به آنچه »الوما« ارايه كرده ، اين ابزار جديد به اندازه كافي براي استفاده در سيستم هاي انتشار درجه حرارت، منطقي و مقرون به صرفه است.
كمپاني »ديويدسون« براي اندازه گيري دما در سيستم هاي فيبرنوري خود از تكنولوژي متفاوتي كه بنام سنسورهاي Faber-Perot شناخته مي شود، بهره مي برد. اين سنسورها از دو آينه داخلي براي ايجاد يك حفره رزونانسي استفاده مي كنند.
حال اگر فضاي موجود بين دو آينه با توجه به تغييرات حرارتي و يا نيروهاي اعمال شده تغيير كند، فركانس رزونانس سيستم تغيير مي كند. اين كمپاني از تكنولوژي موسوم به مايكرو الكترومكانيك(MEMS) براي ساخت سنسورهاي كوچك سيليكوني بهره مي برد. مي توان گفت ساده ترين ويژگي اين سنسورها اندازه گيري دماي32 نقطه از سيستم در ارتفاع47 فوت تا دماي500 درجه فارنهايت است.
سنسورهاي نوع سوم، سنسورهايBrag Grating است كه بر پايه جديدترين نمونه هاي سيستم Spectro Bay توسط شركت خدماتي »باير تكنولوژي« عرضه شده است. اين سنسور مي تواند دماي مربوط به30 نقطه مختلف را كه حداكثر در فاصله يك هزار متر از آن باشند برپايه بروشورهاي منتشر شده توسط شركت سازنده با خطايي در حد1/2 درجه فارنهايت اندازه گيري كند.
فيبر Brag نوعي تجهيزات نوري است كه با يكبار استفاده از ليزر قدرتمند ماوراي بنفش ايجاد مي شود. فضاي عبور نور انعكاس يافته، تنها5 ميلي متر طول دارد كه اين موضوع باعث مي شود تا برخي از نورهاي انعكاس يافته بازگردانده شود(شكل شماره2).
اين فيبر مي تواند با توجه به هر نقطه دلخواه در فيبرنوري كنترل شونده تعريف شود. اين مجموعه- يعني فيبر و سنسورهاي آن- توسط كمپاني آلماني AOS توليد شده است.
در يك سمت فيبرنوري، منبع نوري مادون قرمز وجود دارد كه
تبديل هاي سريع آن توسط سازنده نوري تعريف شده است و در سمت ديگر فيبرنوري يك ذره نوري قرارداردكه آن ذره چرخنده(Circulator) گفته مي شود و وظيفه اين ذره انتقال و هدايت نور از منبع به فيبر و سپس انتقال موج انعكاس يافته(بازگشتي) به اسپكترومتر است.
سنسورهاي مختلف مي توانند توسط اسپكترومتر تشخيص داده شوند چرا كه هر كدام از فيبرهايBrag برپايه يك طول موج مشخص ساخته شده است و هنگامي كه تغييراتي در آن مشاهده مي شود نشانگر آنست كه حتماً تغييرات دمايي ايجاد شده است.
در اين ميان آنچه ضروري بنظر مي رسدجلوگيري از تداخل طول موج اندازه گيري بين دو مقدار تعريف شده، براي اندازه گيري هر سنسور است. اين سيستم مي تواند در هر لحظه حداكثر به6 فيبر مجزا و جدا از هم متصل شود. اما با توجه به تعريف سيستم، دليلي براي اين محدوديت نداريم و در واقع بايستي پرسيد كه چرا ما قادر به استفاده از فيبرهاي نوري بيشتري نيستيم و يا اينكه چرا نقاط بيشتري از هر فيبر اندازه گيري نمي شوند؟
بر پايه طراحي هاي انجام شده در صنايع شيميايي، آنچه فيبرBrag ارايه مي دهد، جديد نيست و سيستم پيشنهادي Spectro Bay به مراتب جديدتر و به نيازهاي موجود در صنايع شيميايي نزديك تر است. بر پايه اطلاعات بروشورها، در يك مقايسه اقتصادي، اين سيستم به هيچ عنوان با سيستم
ساده اي كه در آن از ترموكوپل و مقاومت حرارتي بهره مي بريم قابل مقايسه نيست. ويژگي هايي كه باعث مي شود تا سيستم Spectro Bay مورد توجه قرارگيرد عبارتند از:
- نياز به بهره گيري از تعداد زيادي سنسور
- قابليت اتصال اين سنسورها به يكديگر
- قابليت كار در محيط هاي پرريسك
-قابليت ارتباط با سيستم فيبرنوري كه به منظور اندازه گيري همزمان و جمع آوري داده هاي مربوط به آنها استفاده مي شود.
هنگامي كه هزينه هاي مربوط به كابل كشي سيستم ها بسيار بالاتر از حد انتظار شد، جايگزيني سيستم ارزانتر و ساده تر جزو ملزومات قرارگرفت. سيستم انتقال بدون سيم(Wireless) برمبناي آنچه »كليف لوئيس« مي گويد:
»ارزانتر و بدون سوال و ابهام است«. ترانسميترهاي دماي Accutech كه مبتني بر انتقال بدون سيم است داراي يك باطري با عمر مفيد5 سال و محدوده عملكرد از500 تا2000 فوت است و با توجه به مقادير پروتكل MVP به ترانسميترهاي سيمي معمولي بسيار نزديك است. البته زمان پاسخ دهي اين ترانسميترها نسبت به ترانسميترهاي سيمي به ميزان1 تا5 ثانيه كندتر است. اين ترانسميترها در جايي كه دسترسي براي نصب و استفاده از ترانسميترهاي سيمي امكان پذير نيست كاربرد دارند. برج هاي بلند، تجهيزات متحرك مانند كوره هاي دوار و خشك كن ها برخي از اين موارد هستند.
سنسورها و ترانسميترهاي ديجيتال
گرچه با توجه به مزاياي گفته شده در بالا استفاده از سنسورهاي نوري و راه حل هاي كنترلي آنها مفيد است، ليكن بايد بپذيريم كه اين روش ها هنوز گران هستند و در اين بين ترانسميترهاي ديجيتال مي توانند راه حلي اقتصادي و منطقي باشند.
كامپيوترهاي قابل برنامه ريزي تحت Mod Bus ساخت كمپاني TMZ ، قابليت ارسال اطلاعات مربوط به سيگنال جريان يا ولتاژ ترموكوپل و مقاومت هاي حرارتي را تا32 ورودي توسط يك جفت سيم از نوع فيبر دارد.
(شكل شماره3)
سيستم فاكس بورو، دامنه وسيعي از ترانسميترهاي دما را كه سيگنالهاي ورودي ترموكوپل ها، مقاومت هاي حرارتي، مقاومت و منابع در حد
ميلي ولت را مي پذيرد، ارايه مي دهد. براي مثال ترانسميترRTT 15 I/A با قابليت Hart و بر مبناي فيلد باس H1 و پروفي باس PA طراحي شده است. سري RTT 20 نيز علاوه بر محدوده 4~20mA مي تواند تحت خروجي هاي منطقي مربوط به فاكس قرار گيرد و با اتصال ترمينال هاي آن به كامپيوتر و يا سري هاي ورودي و خروجي فاكس بورو فعال شود.
در ميان ترانسميترهاي آنالوگ، ترانس ميتر Sitranns TF ساخت شركت زيمنس به چشم مي خورد كه علاوه بر نمايش محلي مقادير اندازه گيري شده مي تواند با تبديل اين مقادير به سيگنال مناسب براي ورودي سيستم كنترل مركزي(DCS) بكار رود.اين ترانسميترها تحت استاندارد IP-65 هستند.
Reference:Chemical Engineering Magazine- May 2005
br> BR>
|
|
دمای یک سیستم ویژگی است که تعیین میکند آیا یک سیستم با سیستمهای دیگر در تعادل گرمایی قرار دارد یا خیر.
دید کلی
مفاهیم داغ و سرد برای انسان ، مانند هر موجود زنده دیگر ذاتی است و دمای محیط مجاور را بیلیونها عصبی که به سطح پوسته میرسند، به مغز خبر میدهند. اما پاسخ فیزیولوژیکی به دما اغلب گمراه کننده است و کسی که چشمش بسته است نمیتواند بگوید که آیا دستش با اتوی بسیار داغ ، سوخته یا به وسیله یک تکه یخ خشک شده است. در هر دو حالت احساسی پدید میآید، زیرا هر دو عینا پاسخ فیزیولوژیکی به آسیبی هستند که به نسج رسیده است.
یک آزمایش ساده
دو ظرف یکسان انتخاب کرده ، در یکی آب گرم و در دیگری آب سرد بریزید. حال یک دست خود را در آب گرم و دست دیگر را در آب سرد فرو برید. حال هر دو دست را در آب نیمگرم وارد کنید. احساس شما چیست؟
قطعا دستی که ابتدا در آب گرم بوده است، آب نیمگرم را سردتر و دست دیگر آن را گرمتر احساس خواهد کرد. بنابراین با این آزمایش ساده میتوان نتیجه گرفت که قضاوت ما در مورد دما میتواند نسبتا گمراه کننده باشد. علاوه بر این گستره حس دمایی ما محدود است و ما به یک معیار معین و عددی برای تعیین دما نیاز داریم.
دماسنجهای اولیه
نخستین وسیله واقعی علمی برای اندازه گیری دما در سال 1592 توسط گالیله اختراع شد. وی برای این منظور یک بطری شیشهای گردنباریک انتخاب کرده بود. بطری با آب رنگین تا نیمه پر شده و وارونه در یک ظرف محتوی آب رنگین قرار گرفته بود. با تغییر دما ، هوای محتوی شکم بطری منبسط یا منقبض میشد و ستون آب در گردن بطری بالا یا پایین میرفت. در این وسیله ، گالیله توجه نداشت که مقیاس برای سنجش دما بکار ببرد، بطوری که وسیله وی ، بیشتر جنبه دما نما داشت تا جنبه دماسنج.
در سال 1635 ، فردیناند توسکانی ، که به علوم علاقهمند بود، دماسنجی ساخت که درآن از الکل استفاده کرد و سر لوله را چنان محکم بست که الکل نتواند تبخیر شود. سرانجام ، در سال 1640 ، دانشمندان آکادمی لینچی ، در ایتالیا ، نمونهای از دماسنجهای جدیدی را ساختند که در آن جیوه به کار برده و هوا را دست کم تا حدودی ، از قسمت بالای لوله بسته خارج کرده بودند.
توجه به این نکته جالب است که در حدود نیم قرن طول کشید تا دماسنج کاملا تکامل یافت و حال آنکه میان کشف امواج الکترومغناطیسی و ساختن نخستین تلگراف بیسیم ، یا میان کشف اورانیوم و نخستین بمب اتمی چند سالی بیشتر طول نکشید.
اندازه گیری دما
برای تعیین یک مقیاس تجربی دما ، سیستمی با مختصات xy را به عنوان استاندارد که ما آن را دماسنج مینامیم، انتخاب میکنیم و مجموعه قواعدی را برای نسبت دادن یک مقدار عددی به دمای وابسته به هر کدام از منحنیهای همدمای آن ، اختیار میکنیم. به هر سیستم دیگری که با دماسنج در تعادل گرمایی باشد، همین عدد را برای دما نسبت میدهیم.
قوانین گازها
همان وقت که اسحاق نیوتن در کمبریج درباره نور و جاذبه میاندیشید، یک نفر انگلیسی دیگر به نام رابرت بویل ، در آکسفورد سرگرم مطالعه در باب خواص مکانیکی و تراکمپذیری هوا و سایر گازها بود. بویل که خبر اختراع گلوله سربی اوتوفون گریکه را شنیده بود، طرح خویش را تکمیل کرد و دست به کار آزمایشهایی برای اندازه گیری حجم هوا در فشار کم و زیاد شد.
نتیجه کارهای وی چیزی است که اکنون به قانون بویل-ماریوت معروف است و بیان میکند که حجم مقدار معینی از هر گاز در دمای معین با فشاری که بر آن گاز وارد میشود، بطور معکوس متناسب است با فشاری که بر آن گاز وارد میشود.
حدود یک قرن بعد ، ژوزف گیلوساک فرانسوی ، در ضمن مطالعه انبساط گازها ، قانون مهم دیگری پیدا کرد که بیان آن این است: فشار هر گاز محتوی در حجم معین به ازای هر یک درجه سانتیگراد افزایش دما ، به اندازه 273/1 حجم اولیهاش افزایش مییابد. همین قانون را یک فرانسوی دیگر به نام ژاک شارل ، دو سال پیش از آن کشف کرده بود و از این رو اغلب آن را قانون شارل-گیلوساک مینامند. این دو قانون مبنای ساخت دماسنجهای گازی قرار گرفت.
img/daneshnameh_up/e/ec/thermometer1.jpg
انواع دماسنجها
دماسنج گازی
جنس ، ساختمان و ابعاد دماسنج در ادارات و موسسات مختلف سراسر دنیا که این دستگاه را بکار میبرند، تفاوت دارد و به طبیعت گاز و گستره دمایی که دماسنج برای آن در نظر گرفته شده است، بستگی دارد. این دماسنج شامل حبابی از جنس شیشه ، چینی ، کوارتز ، پلاتین یا پلاتین ـ ایریدیم ، ( بسته به گستره دمایی که دماسنج در آن بکار میرود )، میباشد که به وسیله یک لوله موئین به فشارسنج جیوهای متصل است. این دماسنج براساس دو قانون ذکر شده در مورد گاز کامل کار میکند.
دماسنج با مقاومت الکتریکی
دماسنج مقاومتی به صورت یک سیم بلند و ظریف است، معمولا آن را به دور یک قاب نازک میپیچند تا از فشار ناشی از تغییر طول سیم که در اثر انقباض آن در موقع سرد شدن پیش میآید، جلوگیری کند. در شرایط ویژه میتوان سیم را به دور جسمی که منظور اندازه گیری دمای آن است پیچید یا در داخل آن قرار داد.
در گستره دمای خیلی پایین ، دماسنجهای مقاومتی معمولا از مقاومتهای کوچک رادیویی با ترکیب کربن یا بلور ژرمانیوم که ناخالصی آن آرسنیک است و جسم حاصل در درون یک کپسول مسدود شده پر از هلیوم قرار دارد، تشکیل میشوند. این دماسنج را میتوان بر روی سطح جسمی که بمنظور اندازه گیری دمای آن است سوار کرد یا در حفرهای که برای این منظور ایجاد شده است، قرار داد.
دماسنج مقاومتی پلاتین را میتوان برای کارهای خیلی دقیق در گستره 253– تا 1200 درجه سانتیگراد بکار برد.
ترموکوپل
ترموکوپل وسیله دیگری است که برای اندازه گیری دما مورد استفاده قرار میگیرد. در این نوع دماسنج از خاصیت انبساط و انقباض اجسام جامد استفاده میگردد. گستره یک ترموکوپل بستگی به موادی دارد که ترموکوپل از آن ساخته شده است. گستره یک ترموکوپل پلاتنیوم ـ رودیوم که 10 درصد پلاتینیوم دارد، از صفر تا 1600 درجه سانتیگراد است.
مزیت ترموکوپل در این است که بخاطر جرم کوچک ، خیلی سریع با سیستمی که اندازه گیری دمای آن مورد نظر است، به حال تعادل گرمایی در میآید. لذا تغییرات دما به آسانی بر آن اثر میکند، ولی دقت دماسنج مقاومتی پلاتین را ندارد.
واحد اندازه گیری دما
* کلوین: کلوین مقیاس بنیادی دما در علوم است که سایر مقیاسها بر حسب آن تعریف میشوند.
* سلیسیوس یا سانتیگراد: مقیاس سلیسیوس بر اساس نقطه سه گانه آب میباشد. اگر t نشاندهنده دمای سلیسیوس و T نشاندهنده دمای کلوین باشد، در اینصورت داریم: 273.15 - t =T
* فارنهایت: این مقیاس هنوز هم در بعضی از کشورهای انگلیسیزبان به کار میرود و در کارهای علمی استفاده نمیشود.
br> BR>
|
|
گرمازدگی 2
یکی از بیماریهای مهم در ایّام گرم سال گرمازدگی است ضمن اینکه براحتی و سریع می توان این بیماری را تشخیص داده درمان نمود، می تواند خطرناک و کشنده نیز باشد،این بیماری در ایّام گرم سال شایع بود و درصد زیادی از بیماران مراجعه کننده به مطب ها را تشکیل می دهد.
بیماریهای ناشی از گرما (گرمازدگی)، انواع و درمان آنها
بیماریهای ناشی از گرما در فصول گرم سال یکی از بیماریهای رایج در جهان خصوصاً در کشور ماست و در مناطق گرم و خشک، مناطق گرم و مرطوب نیز به فراوانی دیده می شود.
بیماریهای ناشی از گرما یه یک سری از بیماریهای گفته می شود که بدن نمی تواند خود را با افزایش دمای محیط تطبیق دهد، طیف بیماریهای ناشی از گرما شامل موارد زیر است:
گرمازدگی
1.
ادم گرمایی (Heat Edema)،
2.
عرق سوز (Heat Rush)
3.
، گرفتگی عضلانی ناشی از گرما (Heat Cramp)،
4.
تتانی ناشی از گرما (Heat Tetany)،
5.
سنکوپ گرمایی (Heat Syncope)،
6.
ضعف و خستگی مفرط حاصل از گرما (Heat Exhaustion)
7.
گرما زدگی (Heat Stroke)
پاتوفیزیولوژی(Pathophysiology)
با توجّه به اینکه گرمازدگی در صورت سهل انگاری بیمار یا اطرافیان بیمار، اشتباه در تشخیص، شروع تأخیری درمان می تواند ۲۰ % مرگ و میر در جوانان و ۷۰ % در افراد مسن داشته باشد. در این مقاله سعی شده است ضمن بیان مکانیزم کنترل گرما توسط بدن، به زبان ساده نحوه پیشگیری، مراقبت و درمان گرمازدگی بیان گردد.
علیرغم تغییرات وسیع دمای محیط، انسان و سایر پستانداران می توانند دمای بدن خود را توسط اتلاف یا ایجاد گرما در محدوده ثابتی نگهدارند. زمانیکه افزایش دمای بدن از مکانیسم دفع حرارت پیشی می گیرد، دمای بدن افزایش پیدا کرده و علائم مهم گرمازدگی بروز می کنند. گرمای بیش از حد بدن سبب تخریب (Denature) پروتئین شده و فسفولیپیدها، لیپوپروتئین ها و لیپیدهای محلول در آب غشای سلولها را بی ثبات نموده، منجر به کولاپس قلبی و عروقی، نارسائی ارگان ها، و نهایتاً مرگ می شوند. دمای دقیقی که سبب کولاپس قلبی و عروقی شود در افراد مختلف متفاوت است و این به دلیل بیماریهای همراه، داروها، سایر فاکتورهایی که ممکن است سبب تشدید و یا تخفیف بیماری شود، است. بهبود کامل در بیمارانیکه دمای بدن آنها تا ۴۶ °C بوده مشاهده شده و مرگ نیز در بیمارانیکه دمای پایین تری داشته اند نیز گزارش شده است. دمای بدن بیش از ۴۱٫۱ °C نقطه خطر بوده (Catastrophic) بایستی هر چه سریع تر اقدام درمانی صورت پذیرد.
دمای بدن از راه های مختلفی تولید می شود، در حالت متابلیسم پایه در بدن انسان (یعنی در حالت استراحت) تقریباً ۱۰۰Kcal (کیلو کالری) در ساعت یا ۱ Kcal/kg/h حرارت یا گرما تولید می کند و در صورتی که به دالایلی دفع حرارت بدن مختل شود همین حالت باعث افزایش ۱٫۱ ۰C/h خواهد شد. در فعالیّت شدید بدنی تولید حرارت می تواند تا ۱۰ برابر(۱۰۰۰ Kcal/h ) افزایش یابد. ضمن اینکه بیماریهای مثل تشنج، سپتی سمی، تیروتوکسیکوزیس، لرزیدن و بعضی از داورها نیز تولید حرارت در بدن را تشدید می نمایند.
در معرض قرار گرفتن مکرّر در آب و هوای گرم می تواند قدرت دفع گرما از بدن را تا ۲۰ برابر افزایش دهد که بخشی از آن به دلیل افزایش جریان خون پوستی و بخش مهم تر آن به دلیل تغییر تنظیم دمای بدن است. در افرادی که در محیط گرم قرار می گیرند افزایش یک درجه سانتی گراد حرارت بدن باعث افزایش تعریق نیم L/h می شود و اگر دمای بدن نیم درجه دیگر اضافه گردد تعریق به ۲ L/h افزایش خواهد یافت.
معمولاً جهت عادت کردن در یک محیط گرم ۷ تا ۱۰ روز زمان نیاز است و بر عکس در عادت کردن در یک محیط سرد نیاز به ۲۰ تا ۴۰ روز است.
بدن انسان در حالت استراحت از طریق عروق خونی سطح پوست بدن تا حرارت ۳۲ ۰C محیط را به راحتی تحمّل می کند ولی هر گونه افزایش فعالیّت بدنی در این شرایط و یا افزایش دمای محیط می تواند فرد را در معرض گرمازدگی قرار دهد. ( Oxford Textbook of medicine Sec:8.5.1, 4th edition)
مکانیسم دفع حرارت در شرایط عادی در بدن شامل:
1.
Radiation یا تشعشعی (انتقال گرما بصورت امواج الکترومغناطیسی بین بدن و محیط اطراف، یا مادو قرمز) تأثیر این روش به نور آفتاب، فصل سال، وجود و عدم وجود ابر و سایر فاکتور دارد، مثلاً قرار گرفتن در نور آفتاب در طی تابستان باعث افزایش حرارت بدن تا مقدار ۱۵۰ Kcal/h می شود)
2.
Convection یا انتقالی یا همرفت (انتقال گرما ازسطح پوست بدن به محیط اطراف با وجود اختلاف دما)
3.
Evaporation یا تبخیر (تبدیل مایع به بخار آب)
4.
Conduction هدایتی یا تماسی ( انتقال حرارت بین دو سطح با اختلاف دما که در تماس مستقیم با هم باشند)
راه های دفع گرما از بدن در یک فرد سالم
گرمازدگی4
بخش عمدة دفع حرارت از بدن بصورت تشعشعی است که حدود ۶۵% دفع حرارت از بدن را شامل می شود و می تواند توسط لباس هایی که می پوشیم تحت تأثیر قرار گیرد. ولی اگر دمای محیط به ۳۷٫۲ (سی و هفت و دو دهم) C° برسد این مقدار به صفر می رسد و با افزایش دما از ۳۷٫۲ C° به بالا انتقال گرما از محیط اطراف به بدن صورت می گیرد. در حالت عادی ۲۰ درصد گرمای بدن از طریق تبخیر انجام می شود که در محیط های گرم این درصد افزایش یافته و مهم ترین عامل دفع حرارت می شوند . عمل تبخیر بعنوان یک مکانیسم دفع گرما به وضعیّت پوست بدن، غدد عرق، عمل ریه، دمای محیط، رطوبت، وزش هوا و اینکه شخص به آب وهوای گرم عادت کرده یا نه، بستگی دارد. بعنوان مثال وقتی رطوبت هوا از ۷۵ % بیشتر بشود عمل تبخیر انجام نخواهد شد و در افرادیکه در محیط آب و هوای گرم عادت نکرده اند کمتر مؤثر است. در فعالیّت های خیلی شدید بدنی عمل تعریق میتواند تا دو و نیم لیتر در ساعت برسد. رطوبت محیط، تعریق را کاهش می دهد. (Current Medical Treatment & Diagnosis 2007, )
یک بیمار گرمازده
یک فردی که در محیط گرم عادت نکرده است فقط می توانند در ساعت ۱ لیتر در ساعت عرق نمایند که معادل دفع ۵۸۰ Kcal/h گرما، در حلیکه در فرد عادت کرده در محیط گرم می تواند ۲-۳ لیتر تعریق داشته باشد که برابر با ۱۷۴۰ Kcal/h گرما می باشد. ظرف ۷-۱۰ روز می توان به آب و هوای گرم عادت نمود در این صورت آستانه شروع تعریق پایین آمده و تولید تعریق افزایش می یابد و ظرفیّت غدد عرق در جذب مجدد سدیم عرق نیز افزوده شده تا در مجموع دفع حرارت مؤثرتر واقع شود. (Saint Francis Medical Center Site )
در حالت طبیعی تولید گرما با اتلاف گرما در بدن توسط هیپوتالاموس کنترل می گردد بعبارتی نقش ترموستات بدن را دارد. رسپتور های حساس به حرارت در پوست، عضلات و نخاع وجود داشته و اطلاعات لازم را به قسمت قدامی هیپوتالاموس می فرستند و در این قسمت اطلاعات باصطلاح پردازش شده و رفتار لازم جهت کاهش حرارت بدن انجام می شود مثل: افزایش جریان خون درپوست است (تا ۸ لیتر در دقیقه)؛ دیلاتاسیون (گشادشدن) وریدهای پوستی و تحریک جهت ایجاد تعریق.
در افرادیکه ظرفیّت تطابق با محیط را نداردند مثل شیرخواران، افراد پیر و افرادی که بیماری مزمن دارند زمانیکه تولید حرارت از اتلاف حرارت پیشی می گیرد گرمازدگی کلاسیک اتفاق می افتد (Classic Heatstroke). کلاً افراد مسن و بیمارانیکه وضعیّت قلبی ریوی پایینی دارند قادر نیستند در مواقع حوادث گرمایی خود را با پاسخ های فیزیولوژیک بدنی تطابق دهند و در نتیجه درخطر گرمازدگی هستند.
در امریکا در سال های ۱۹۷۹ تا ۱۹۹۷، ۷۰۴۶ مورد مرگ ناشی از گرمازدگی گزارش شده است ( ۳۷۱ مرگ در سال) . مرگ و میر ناشی از گرما زدگی در تابستان با افزایش موج گرما افزایش می یابد مثلاً در سال ۱۹۸۰ (سالی که در آمریکا گرما شدید بود) ۱۷۰۰ مورد مرگ ناشی از گرمازدگی گزارش شده بود در مقایسه با سال بعد که ۱۴۸ مورد گزارش شده بود. افراد بالای ۶۵ سال ۴۴ % موارد مرگ را شامل می شدند.
مرگ و میر(Mortality/Morbidity)
مرگ و میر ناشی از گرمازدگی به مدّت زمان قرار گرفتن در معرض گرما بستگی دارد. زمانی که درمان گرمازدگی تأخیری بوجود آید مرگ ناشی از گرمازدگی به ۸۰ % می رسد با این وجود تشخیص زودرس و درمان سریع مرگ ناشی از گرمازدگی را به ۱۰ % می رساند. مرگ و میر در در افراد مسن، بیمارانی که بیماری زمینه ای دارند و بیماران بستری بیشتر است.
یک خرس گرما زده (Heat Exhaustion)!! سایت منبع
سن، جنس و نژاد (Race، Sex &Age )
در همه نژادها و در هر دو جنس یکسان است. منتها با توجّه به موقعیّت اجتماعی سیاه پوستان مرگ و میر در سیاه پوستان سه برابر سفید پوستان است. در مورد جنس نیز با توجّه به اینکه مردان در محیط های کاری سخت بیشتر کار میکنند، دو برابر بیشتر است. در مورد سن هم شیرخواران، بچه ها و افراد پیر در معرض خطری بیشتری قرار دارند.
علایم کلنیکی بیماریهای ناشی از گرما:
افزایش درجه حرارت محیط و یا بدن موجب طیف وسیعی از اختلالات می شود که از یک ضعف و بیحالی، سردرد وت هوع گرفته تا تشنج، نارسایی کلیه و مرگ متفاوت است که در زیر به ذکر آنها می پردازیم:
۱٫ادم حاصل از گرما (Heat Edema)
این حالت در افرادی که به آب و هوای گرم عادت ندارند رخ می دهد (معمولاً در زنان و افراد مسن) و بصورت ادم پشت پا و مچ پا، متعاقب نشستن یا ایستادن طولانی مدّت اتّفاق می افتد. علّت آن وازودیلاتاسیون عروقی و استاز خون وریدی و در نتیجه ادم بافت بینابینی می شود و نمایانگر بیماری قلبی یا لنفاتیک نیست. ادم حاصل از گرما نیاز به درمان خاصی نداشته و با عادت کردن آب و هوای آن منطقه (معمولاض ۲- ۳ روز) و بلند کردن پاها از سطح زمین برطرف می گردد.
۲٫عرق سوز (Heat Rash)
عرق سوز تحریک پوستی است که توسط تعریق زیاد که در آب و هوای گرم و با رطوبت بالا رخ می دهد. در هر سنی می تواند رخ دهد ولی در بچه ها و خردسالان شایع تر است. ظاهر عرق سوز بصورت بستری قرمز رنگ با طاول های کوچک می باشد.
۳٫گرفتگی عضلانی حاصل از گرما (Heat Cramps)
این حالت نیز در یک آب و هوای نسبتاً گرم اتّفاق می افتد ولی معمولاً در افراد جوان و سازگار، و متعاقب فعالیّت شدید عضلانی اتّفاق افتاده و در اثر تعریق زیاد شخص دچار دهیدراتاسیون می شود و اگر مایعات هیپوتونیک مصرف کند، ممکن است هیپوناترمی و هیپوکالمی ودر نتیجه کرامپ عصلانی رخ دهد که بیشتر در عضلات ساق پا و شانه ها رخ می دهد. دمای بدن در محدوده ی طبیعی بوده و بجز اختلالات الکترولیتی خفیف، نکته ی مثبت دیگری وجود ندارد. درمان این حالت شامل استراحت در یک فضای خنک و تجویز مایعات به صورت وریدی (نرمال سالین به میزان یک لیتر در طی ۳-۴ ساعت) یا خوراکی (یک چهارم قاشق چایخوری نمک در یک لیوان آب هر ۱-۲ ساعت به مدّت ۴-۸ ساعت) بوده و در طی چند ساعت برطرف می شود. ماساژ خفیف (بصورت مالش) عضلات تا حدودی کمک کننده است امّا باید از ماساژ شدید عصلات خودداری کرد (موچب افزایش تولید گرما می شود).
۴٫تتانی حاصل از گرما (Heat Tetany)
در برخی از افراد، متعاقب گرمای محیط و فعالیبت شدید، هیپرونتیلاسیون و آلکالوز تنقسی اتّفاق افتاده و سپس اسپاسم کارپوپدال حادث می شود. اگر چه در این بیماران ممکن است نشانه ی شوستوک (Chvostoke’s sign) وجود داشته باشد، ولی کلسیم و منیزیوم سرم طبیعی بوده و پس از استرحت در هوای خنک، خودبخود بر طرف شده و نیاز به درمان خاص دیگری ندارد (اگر چه بایستی کلسیم و در صورت امکان منیزیوم سرم اندازه گیری شود).
۵٫سنکوپ حاصل از گرما (Heat Syncope)
در برخی از افراد (خصوصاً افراد سن) که عادت به آب و هوای گرم ندارند، ممکن است هیپوتانسیون اورتواستاتیک و در نتیجه سنکوپ بروز کند. علّت آن، وازودیلاتاسیون عروق محیطی (بطور جهت کاهش دمای بدن) و دهیدراتاسیون است.درمان این حالت استراحت در هوای خنک و خواباندن بیمار و بلند کردن پاهای وی و گاهی تجویز مایعات خنک است.
۶٫ضعف و خستگی مفرط حاصل از گرما (Exhaustion Heat)
این حالت در اثر دهیدراتاسیون نسبتاً شدید و اختلال الکترولیتی متعاقب فعالیّت شدید در آب و هوای گرم و مرطوب اتّفاق افتاده و فرم شدیدتری از حالت های فوق الذکر بوده و می تواند بسرعت به طرف گرمازدگی پیشرفت کند. علائم و نشانه های آن ممکن است هر یک از حالات ذکر شده در بالا همراه با تهوع، استفراغ، ضعف و بیحالی، اضطراب، بیقراری، سردرد، سرگیجه، هیپرونتیلاسیون، تاکیکاردی و تب (معمولاً کمتر از ۳۹ oC ) باشد. آنچه که این اختلال را از گرمازدگی افتراق می دهد، طبیعی بودن وضعیّت دماغی بیمار است. موارد خفیف و ساب کلینیکال گرمازدگی (Heat Stroke) ممکن است مشابه Heat Exhaustion باشد. در چنین حالاتی اندازه گیری SGOT، SGPT و LGH به افتراق آن دو از یکدیگر کمک می کند. در این بیماران در صورت شک به گرمازدگی، بایستی درمان بر اساس گرمازدگی شروع شده و تا مشخص شدن بیماری ادامه یابد. درمان Heat Exhaustion شامل استراحت، تجویز مایعات (محلول ⅓⅔ نرمال سالین به میزان ۲-۸ لیتر)، خنک کردن محیط و بررسی فونکسیون کلیه است.
۷٫گرما زدگی (Heat Stroke)
گرمازدگی شدیدترین شکل بیماریهای ناشی از گرماست و با افزایش دمای بدن به بیش از ۴۱٫۱ (چهل و یک و یک دهم)°C همراه با اختلالات عصبی می باشد.گرمازدگی به دو شکل دیده می شود: گرمازدگی فعالیّتی (Exertional heatstroke (EHS)) که معمولاً در افراد جوانی دیده می شوند که به مدّت طولانی در یک محیط گرم فعالیّت بدنی شدید انجام می دهند. و گرمازدگی کلاسیک (Classic nonexertional heatstroke (NEHS)) که بیشتر در افراد پیر کم تحرّک، افرادیکه بیماری مزمن دارند و افراد کم سن و سال. گرمازدگی کلاسیک در مناطقی اتّفاق می افند که سالها موجی گرمایی نداشته اند. هر دو نوع گرمازدگی با مرگ و میر بالایی همراه است خصوصاً وقتی که در درمان تأخیری صورت گیرد.
گرما زدگی در دو حالت رخ می دهد یا به علّت افزایش تولید گرما ( مثل فعالیّت بدنی یا افزایش متابلیسم بدنی) و یا کاهش توانایی دفع گرما از بدن (مثل: پوشیدن لباس زیاد یا روزهای شرجی).
گرما زدگی بطور تی پیک با هیپرترمی (افزایش دمای بدن) بیش از ۴۱/۱ (چهل و یک و یک دهم) C°، عدم تعریق (Anhidrosis) همراه با اختلال حسی عصبی (Sensorium) همراه است. با این وجود ممکن است بیمار پس از قرار گرفتن در یک محیط با دمای پایین تر مثل قرار گرفتن در آمبولانس که محیط خنک تری دارد تب کمتری را نشان دهد که باید این مسئله را در نظر داشت و یا اینکه ممکن است بعضی از بیماران توانایی تعریق را داشته باشد بنابراین تأکید بی مورد در مورد وجود هر سه علائم در یک بیمار گرمازده ممکن است سبب تأخیر درمان و عوارض متعاقب آن منجر گردد.
همانطوریکه اشاره شد از نظر کلینیکی گرما زدگی به دو شکل رخ می دهد: گرمازدگی کلاسیک (Classic heatstroke) که در طی آن گرمای محیط افزایش یافته و در کودکان و جمعیّت سالخوده جامعه شایع تر است. گرمازدگی را بایستی در کودکان، افراد پیر و افرادی که بیماری مزمن همراه با اختلال حسی عصبی دارند مد نظر داشت. گرمازدگی کلاسیک به دلیل اختلال ناگهانی مکانیسم کنترل دمای بدن اتّفاق می افتد.
heat-stroke-exahaustion
نوع دیگر گرمازدگی، گرمازدگی فعالیّتی (EHS، Exertional Heat Stroke) است که معمولاً فرد جوانی را درگیر می کند که سالم بوده ولی فعالیّت فیزیکی شدیدی داشته است. این گرمازدگی نتیجه افزایش تولید گرما است که بدن قادر نیست گرمای حاصله را دفع نماید. در حالت طبیعی بدن می تواند ۳۰۰ تا ۵۰۰ Kcal گرما را دفع نماید ولی در فعالیّت های شدید تولید گرما بین ۳۰۰ تا ۹۰۰ Kcal افزایش می یابد .
گرمازدگی فعالیّتی (EHS)
* با هیپرترمی( تب شدید)، تعریق شدید، و اختلال حسی عصبی مشخص شده و در فردی که در یک محیط گرم فعالیبت شدید بدنی داشته بطور ناگهانی بروز می کند.
* یکسری از شکایات مثل دردشکمی، دردعضلانی، تهوع، استفراغ، اسهال، سردرد، سرگیجه، تنگی نفس، ضعف معمولاً قبل از گرمازدگی شایع بوده ممکن است تشخیص گرمازدگی را به تأخیر بیاندازد. سنکوپ و اختلال هوشیاری هم قبل از گرمازدگی مشاهده شده است.
* گرمازدگی فعالیّتی (EHS) معمولاً در جوانان، افراد سالم مثل: ورزشکاران، مأموران آتش نشانی، سربازانی دیده می شود که فعالیّت شدید بدنی داشته، گرمای تولید شده بر سیستم کنترل دمای بدن فائق آمده ایجاد هیپرترمی می کند. به دلیل اینکه اینگونه بیماران توانایی تعریق شان دست نخورده و سالم است پس از پایان فعالیّت فیزیکی دمای بدنشان پایین بوده و در هنگام معاینه دمای کمتر از ۴۱ °C دارند.
* ریسک فاکتورهایی(عوامل خطر) که احتمال بیماریهای ناشی از گرما را تشدید می کند شامل: عفونت ویروسی، دهیدراتاسیون (کم آبی)، خستگی، چاقی، کم خوابی، ضعف جسمانی، و عدم تطابق با محیط می باشند. گرچه عدم تطابق با محیط ریسک فاکتوری برای گرمازدگی است ولی در افرادی که در آب و هوای گرم هم عادت نموده اند نیز ممکن است با فعالیّت بدنی شدید گرمازدگی رخ دهد.
* گرمازدگی فعالیّتی (EHS) هم ممکن است به علّت افزایش فعالیّت ناشی از داروهایی مثل کوکائین، آمفتامین، و بعنوان عارضه ای از صرع ممتد (status epilepticus) باشد.
گرما زدگی کلاسیک (Nonexertional heatstroke)
* با هیپرترمی (تب شدید)، عدم تعریق (Anhidrosis)، و اختلال سیستم حسی عصبی مشخص شده که بطورناگهانی به دنبال افزایش طولانی مدت دمای محیط ( مثل موج گرما) در فرد ایجاد می گردد.دمای بدن بیشتر از ۴۱°C تشخیصی است گر چه گرمازدگی ممکن است در دمای بدن پایین تر هم رخ بدهد.
* شکایات مغزی از تحریک پذیری مختصر تا هذیان، توّهم و کما متغیر است
* عدم تعریق (پوست خشک و گرم) ناشی از عدم فعالیّت غدد عرق یک یافته تأخیری در گرمازدگی بوده و ممکن است در هنکام معاینه وجود نداشته باشد.
* سایر علایم مغزی شامل تشنج، اختلال مخچه ای و اپیستوتونوس(سفت شدن عضلات پشت).
* بیماران Classic NEHS در ابتدا برون ده قلبی بالایی دارند ولی در موارد شدید گرما زدگی دچار کاهش برون ده قلبی خواهند شد.
* گرمازدگی کلاسیک بیشترین شیوع را در طی دوره هایی که آب و هوای گرم طولانی مدّت دارد دیده می شود. این نوع گرمازدگی بیشتر در افرادی دیده می شود که قادر نیستند دمای محیط شان را کنترل و مایعات کافی دریافت کنند مثل شیرخواران، افراد مسن، افرادیکه بیماری مزمن دارند)، بیمارانی با دارای عملکرد ضعیف قلبی و عروقی هستند و افرادیکه دچار اختلال تعریق هستند مثل بیماریهای پوستی، مصرف داروهای آنتی کولینرژیک، و روانی. شیرخواران به دلیل عدم تکامل سیستم کنترل دما، و افراد مسن ضعیف و عدم توانایی تطابق در محیط گرم، کاهش ظرفیّت عرثق .
معاینه فیزیکی:
علایم حیاتی:
* دمای بدن:طور تی پیک دمای بدن بالای ۴۱ °C است ولی در صورت وجود تعریق و مکانیسم تبخیر و اقدام به خنک کردن مریض اغلب کمتر از ۴۱ °C است.
* نبض: تاکی کاردی، ضربان قلب معمولاً بالای ۱۳۰ ضربه در دقیقه است.
* فشار خون: بیماران معمولاً دارای فشارخون طبیعی همراه فشارنبض وسیع دارند. با این وجود کاهش فشار خون شایع بوده و ناشی از یک سری از عوامل مثل انبساط عروق پوستی، گیر افتاده خون در سیستم وریدی، و دهیدراتاسیون می باشد. کاهش فشار خون هم ممکن است ناشی از آسیب میوکارد قلب باشد که احتمال کلاپس قلبی عروقی را تقویت می کند.
CNS (مغزی):
* شکایات ناشی از اختلالات مغزی در بیماران گرمازده عموماً وجود داشته و از تحریک پذیری تا کما متفاوت ا ست.
* بیماران ممکن است با منگی (Delirium)، گیجی (Confusion)، هذیان (Delusion)، تشنج (Convulsion)، توهّم (Hallucination)؛ ناهماهنگی حرکتی (Ataxia)، رعشه (Tremor)، تکلّم ناهماهنگ (Dysarthria)، و سایر علائم مخچه ای بعلاوه اختلالات اعصاب مغزی و انقباضات تونیک و دیس تونیک عضلات نیز مراجعه کند.
* بیماران ممکن است با با وضعیّت دسربره (Decerebrate posturing) ، دکورتیکه (Decorticate posturing) نیز مرجعه نمایند.
* کما هم ممکن است ناشی از اختلالات الکترولیتی، هیپوگلیسمی، انسفالوپاتی هپاتیک، انسفالوپاتی اورمیک، یا اختلالات حادی مثل خونریزی حاد داخل مغزی ناشی از ضربه یا اختلالات انعقادی باشد.
* ادم و فتق مغزی هم ممکن است در جریان بیماری گرمازدگی رخ بدهد.
چشم ها:
* معاینه چشم ممکن است نیستاگموس، Oculogyric episodes، ناشی از آسیب مخچه را نشان دهد.
* مردمک ممکن است فیکس، گشاد، pinpoint، یا نرمال باشد.
قلبی و عروقی:
* استرس های گرمایی عوارض قلبی شدیدی بجا می گذارند. بیمارانی که اختلالات قبلی دارند نمی توانند استرس های گرمایی را به مدّت طولانی تحمّل کنند.
* بیماران عموماً با حالات هیپردینامیک، تاکی کاردیا، کاهش مقاومت عروق سیستمیک، و ایندکس قلبی بالا مرجعه می کنند.
* وضعیّت هیپودینامیکی که با مقاومت عروقی سیستمیک زیاد، ایندکس قلبی کم همراه باشد معمولاً در بیماران دارای بیماری قلبی وعروقی و حجم پایین داخل عروقی دیده می شود.
* وضعیّت هیپودینامیک در یک بیمار گرمازده ممکن است علامت کلاپس قلبی و عروقی باشد.
* فشار وردی مرکزی عموماً نرمال تا افزایش یافته است مگر اینکه حجم مایع داخل وریدی شدیداً پایینی داشته باشد.
ریه:
* بیماران گرمازده عموماً تاکی پنه، هیپرونتیلاسیون داشته که ناشی از تحریک مستقیم مغزی، اسیدوزیس، یا هیپوکسی می تواند باشد.
* هیپوکسی و سیانوزیس ممکن است متعاقب یکسری از اتّفاقات مثل آتلکتازی، انفارکتوس ریوی، پنومونی آسپیراسیون، و ادم ریوی ایجاد شده باشد.
دستگاه گوارش: خونریزهای گاسترو اینتستینال در بیماران گرما زده بطور شایع دیده می شود
کبد:
* بیماران عموماً علایمی از آسیب کبدی، مثل زردی و آنزیم های کبدی را نشان می دهند.
* بندرت نارسایی برق آسای کبدی، که همراه با آنسفالوپاتی، هیپو گلیسمی، و انعقاد داخل عروقی منتشر(DIC) و خونریزی باشد در بیمار گرمازده دیده می شود.
دستگاه عضلانی- اسکلتی(Musculoskeletal):
* دردعضلانی و کرامپ شایع است؛ رابدمیولیز عارضه شایع گرمازدگی فعالیّتی است.
* عضلات بیمار ممکن است سفت یا شل باشند. بیماران ممکن است الیگوری و تغییر رنگ ادرار داشته باشند.
کلیه:
* نارسایی حاد کلیه یک عارضه شایع گرمازدگی است و ممکن است ناشی از هیپوولمی، اوت پوت کم قلبی، و میوگلبینواوریا (Myoglobinuria) (ناشی از رابدمیولیز) باشد.
* بیماران ممکن است دچار الیگوری یا تغییر رنگ ادرار بشوند.
br> BR>
|
|
گرمازدگي 22/4/89
گرمازدگي عبارت است از بيماري ناشي از قرار گرفتن طولانيمدت در معرض حرارت زياد، نخوردن مايعات به حد كافي، يا خوب كار نكردن مكانيسمهاي تنظيم حرارت در مغز. اين حالت ميتواند در هر سني رخ دهد، اما در سالمندان شايعتر است.
علايم شايع
خستگي گرمايي:
منگي، خستگي، غش، سردرد
رنگ پريدگي و مرطوب بودن پوست
تند و ضعيف بودن نبض
تند و سطحي بودن تنفس
گرفتگي عضلاني
تنشگي زياد گرمازدگي:
غالباً قبل از اين مرحله، خستگي گرمايي و علايم آن وجود دارد.
داغ، خشك و بر افروخته بودن پوست
تعريق وجود ندارد.
بالا بودن درجه حرارت بدن
تند بودن ضربان قلب
گيجي
از دست دادن هوشياري
علل
خستگي گرمايي به علت نوشيدن آب به مقدار ناكافي، خوردن نمك به مقدار ناكافي، و كمبود توليد عرق به وجود ميآيد. (بدن به كمك عرق كردن و بخار شدن عرق خنك ميشود).
گرمازدگي در اثر قرار گرفتن بيش اندازه در حرارت شديد و كار نكردن مكانيسمهاي تنظيم حرارت بدن ايجاد ميشود. در اين حالت دماي بدن تا حد خطرناكي بالا ميرود (حتي تا حدود 5/41 درجه).
عوامل افزايش دهنده خطر
اثرات عمومي بالا رفتن سن
نوشيدن الكل يا سوءمصرف ساير مواد
بيماري مزمن مثل ديابت يا بيماري عروق
بيماري اخير كه باعث از دست رفتن مايع در اثر استفراغ يا اسهال شده باشد.
هواي داغ و پر رطوبت (شرجي)
كاركردن در محيط بسيار گرم
از دستدادن مايعات بدن در اثر تعريق و ننوشيدن مايعات كافي براي جايگزيني آب از دست رفته
پوشيدن لباس زياد، خصوصاً لباس تنگ
تب بالا
فعاليت در زمان ابتلا به اين بيماري بدني يا ورزش شديد در هواي داغ و پر رطوبت
پيشگيري
در هواي داغ، لباس سبك و گشاد بپوشيد.
مرتب آب بنوشيد و صبر نكنيد تا تشنه شويد و سپس آب بنوشيد.
اگر تعريق زياد داريد، آب بيشتر بنوشيد. اگر مقدار ادرار كم شود، ميزان آب دريافتي را زيادتر كنيد.
اگر زيادي گرمتان شده است، پنجره را باز كنيد، يا از فن يا تهويه مطبوع استفاده كنيد. اين كارها باعث راحتتر تبخير شدن عرق و در نتيجه خنك شدن پوست ميشوند.
سعي كنيد به هواي داغ عادت كنيد.
عواقب مورد انتظار
معمولاً با درمان سريع بهبودي كامل در عرض 2-1 روز حاصل ميشود.
عوارض احتمالي
ممكن است هر كدام از اعضاي مهم بدن دچار مشكل شوند (قلب، ريهها، كليهها، مغز)
با مدت زمان قرار گرفتن در معرض گرما و شدت آن، و نيز سرعت و اثربخشي درمان ارتباط دارد.
درمان
اصول كلي
اگر فردي علايم گرمازدگي را دارد و عرق نميكند: ـ وي را سريعاً خنك كنيد. لباسهاي وي را در آوريد و او را در آب سرد قرار دهيد، يا دور او ملحفه مرطوب بپيچيد. ترتيب انتقال او را به نزديكترين بيمارستان بدهيد. اين يك اورژانس است!
اگر فردي ضعيف و خسته است اما عرق ميكند: ـ وي را در يك جاي خنك بخوابانيد، مايعات خنك به او بدهيد (آب، آب ميوه، يا ساير نوشيدنيهاي خنك). ترتيب انتقال او را به نزديكترين بيمارستان بدهيد، مگر در موارد خفيف. توصيههاي پزشكي براي مراقبت مناسب از فرد را به وي يا همراهان وي ارايه دهيد.
داروها
براي اين اختلالات معمولاً دارويي مورد نياز نيست.
فعاليت در زمان ابتلا به اين بيماري
وقتي كه علايم وجود دارند، در حالتي كه پاهايتان بالا باشد استراحت كنيد.
با روبه بهبود گذاشتن علايم ميتوان كارهاي روزمره را تدريجاً از سر گرفت.
رژيم غذايي
رژيم خاصي توصيه نميشود.
درچه شرايطي بايد به پزشك مراجعه نمود؟
اگر شما يا يكي از اعضاي خانوادهتان علايم گرمازدگي يا خستگي گرمايي را داريد، يا اين كه علايم را در فردي ديگر مشاهده نمودهايد. بلافاصله اورژانس را خبر كنيد! اين اختلالات ممكن است جدي يا مرگبار باشند.
br> BR>
|
|