نمک و روش های تصفیه
مریم ثابت سروستانی
m_sabet59s@yahoo.com
چکیده
دراین مقاله ساختار نمک و روشهای تصویری نمک بیان شده است. آشنایی با ساختار و ترکیب هایی که در کریستال نمک موجب ناخالصی میشوند در تعیین روش های تصفیه (فیزیکی و شیمیایی) موثرند. استفاده از روشهای حذف ناخالصی به روش سالکس (salex) در تصفیه نمک باعث کاهش هزینه انرژی و مصرف آب و مواد شیمیایی جهت تسویه میشود و چنانچه ناخالصی ابتدا از نمک حذف شود محصولی با خلوص بالا را به دست خواهیم آورد.
مقدمه
تاریخ و فرهنگ استفاده از نمک متعلق به انسانهای اولیه است. انسان از نمک به عنوان یک ماده خوراکی برای خود و حیوانات استفاده کرده است. از دیرباز از نمک به عنوان طعمدهنده غذا، نگهدارنده مواد غذایی ( نگهداری گوشت) و استفاده در صنعت (دباغی پوست) استفاده شده است. در فرهنگ های متعدد نمک را به عنوان نماد، عفت، مهمان نوازی، ذکاوت، حکمت و خوش بیانی میدانستند.
بسیاری از کشورها نمک را به انحصار خود در می آورند. همچنین نمک به عنوان یک ماده غذایی مورد نیاز انسان محسوب میشود. سدیم در حرکت ماهیچه ها، قلب، حرکات دستگاه گوارش، نقش اساسی دارد و یک عنصر کلیدی برای انتقال پیام های عصبی محسوب میشود. یون کلراید نمک در HCI معده و هضم غذا و آمیلاز بزاق و تنظیم فشار اسمزی، تنظیم حرکت سیال از سلولی به سلول دیگر موثر است.
انواع نمک
نمک بسته بندی بسته به منشاء اولیه به سه دسته تقسیم میشود:
1- نمک تبخیری (نمک خورشیدی)
2- نمک سنگ
3- نمک حاصل از معادن آب نمک Brines
نمک خورشیدی (solar salt)
نمک خورشیدی از تبخیر آب دریا یا مدخل دریاچهها که در زمانهای بسیار قدیم تشکیل شده است به دست میآید. در کشورهای در حال توسعه از این نوع نمک زیاد استفاده می شود. نمک به وسیله گرمای خورشید و باد به دست میآید. در این فرآیند نمک با غلظت ثابت در استخر های مستطیل شکل جدا میشود. نمک حاصل از تبلور در دریا هم با کلریدها و سولفات های منیزیم، کلسیم و پتاسیم است. نمکهای بدست آمده در آب نمک سیر شده شسته می شوند و مواد حل نشدنی، نظیر ماسه و رس مواد و مواد زاید آن جدا میشود. نمک خام تولید شده دارای خلوص ۹۰_ ۹۵ درصد Nacl و 1 درصد کلسیم و ۱_۲ درصد نمک های منیزیم و ۵_ ۸ درصد آب می باشد، که پس از خشک کردن این نمک به درجه خلوص بالاتر از ۹۹ می رسیم که به این نمک ید افزوده میشود.
سنگ نمک (Rock salt)
در آمریکای شمالی، اروپا و آسیای مرکزی از حفر گودال هایی در چند صد متر تا ۱۰۰۰ متر سنگ های نمک استخراج میشوند. البته در مناطق کم عمق برتری دارند. این عمل شامل حرکت در راستای محور زمین به سمت پایین و انفجار و ترک دادن لایههای نمک می باشند و اگر نمک در لایه های عمیق باشد به این صورت عمل میکنند؛ که آب با فشار زیاد داخل یک لوله به لایه های نمکی تزریق میشود و با ایجاد یک حفره آب نمک اشباع توسط یک لوله متحد المرکز به سمت بالا هدایت میشود. معادن سنگ نمک معمولاً خلوص بالا دارند و مواد زائد چون منیزیم و سنگ گچ و مواد نامحلول کمی دارند ضمن اینکه رطوبت نمک سنگ، پایینتر از نمک خورشیدی است.
نمک حاصل از چشمهها و معادن آب نمک(Brine Salt)
این نوع معادن مربوط به آب های شور می باشد که این آبها از لایههای نمکی عبور کرده و حاوی در صد نمک می باشند.
نوع نمک مصرفی مناطق مختلف جهان
1- اروپا
کشورهای لهستان، آلمان، چکسلواکی، مجارستان و هلند منحصراً نمک سنگ، مصرف می کنند. کشورهای مثل ایتالیا و فرانسه، هم نمک سنگ و هم نمک خورشیدی را استفاده می کنند. روسیه، جمهوری بلغارستان و رومانی نمک خورشیدی را از دریای سیاه و Azov بدست می آورند. در ناحیه پشت چین خوردگی اسپانیا از چشمه های نمکی و آبگیرهای نمکی استفاده میکنند. در پرتغال به نسبت مساوی از نمک خورشیدی و سنگ استفاده میکنند.
2- آمریکای شمالی
در کانادا از نمک های رسوبی و معادن آب نمک استفاده میشود. در کالیفرنیا، یوتا و آریزونا از نمک خورشیدی استفاده میشود.
3- آسیا
در کشورهای خاورمیانه (سوریه، عراق، ایران) عمدتاً از نمک سنگ و ساحل رودخانه استفاده میشود. در ترکیه نمک خورشیدی مصرف میشود. در سالهای اخیر استفاده از نمک خورشیدی در ایران، ترکیه و عراق توسعه یافته است. کشورهایی چون اردن از نمک بحرالمیت استفاده میکنند. هندوستان، پاکستان، افغانستان مصرف نمک سنگ دارند. سری لانکا، بنگلادش، هند، تایلند، فیلیپین، کره شمالی، تایوان و ژاپن از نمک خورشیدی استفاده میکنند.
4- آمریکای جنوبی
مناطق مکزیک، برزیل، ونزوئلا، اروگوئه، باهاما، آمریکای مرکزی، کاستاریکا، گواتمالا، نیکاراگوآ، هندوراس و پاناما نمک دریا و خورشید را استفاده میکنند. در شیلی و پاراگوئه تولید نمک ندارند.
5- استرالیا
در استرالیا نمک سنگ و خورشیدی تواما مورد مصرف قرار میگیرد. در استرالیای غربی و زلاندنو از نمک دریا استفاده می شود.
6- آفریقا
کشورهایی همچون تونس و مراکش از نمک های خورشیدی استفاده میکنند، در حالیکه تانزانیا و کنیا از نمک دریاچه و آب نمک زیرزمینی استفاده میکنند.
مصرف نمک در جهان
کارخانه های مواد شیمیایی بزرگترین مصرفکننده نمک می باشند.( ۶۰ درصد) این کارخانجات نمک را به سود کلر، تبدیل می کنند و به غیر از آنچه در فرآیندهای پالایشگاهی نفت، پتروشیمی، تولید مواد آلی، تولید شیشه و غیره. دومین مصرف کننده نمک بشر می باشد. انسان ها ۳۰ درصد نمک تولیدی را جهت تأمین عملکردهای فیزیولوژیکی بدن خویش به صورت خوراکی به کار می برند. نمک به صورت خوراکی به طور معمول از هزاران منبع با صدها کیفیت به عنوان نمک سفره یا نمک آشپزخانه جهت طبخ غذا به مصرف می رساند. ۱۰ درصد نمک برای جاده ها به عنوان ضد یخ و برای بهسازی آب صنعتی و غیره مصرف می شود.
ساختار نمک کلرید سدیم
کلرید سدیم در شبکه مکعبی با وجود مرکز پر متبلور می شود. برای تصور آرایش وجوه مرکز پر، یون های سدیم و کلراید را جداگانه در نظر بگیرید. در این شبکه کاتیونها،راسها و مرکز وجه و آنیونها وسط یالها و مرکز سلول واحد را اشغال میکنند (یا برعکس) عدد کئوردیناسیون هر دو یون در شبکه برابر ۶ است و هر یون با آرایش ۸ و جی به وسیله ۶ و مخالفان می شود.
با توجه به اینکه، هر وجه در شبکه بلورین دو سلول مجاور و هر یال، بین چهار سلول مجاور به اشتراک قرار میگیرد و هر مکعب شش وجه و ۱۲ یال دارد، در مورد نسبت استوکیومتری یون ها در شبکه می توان گفت:
پس سهم هر سلول واحد 4 آنیون و 4 کاتیون و در نتیجه استوکیومتری بلور 1:1 است.
فاصله یونها در کلرید سدیم ۲/۸۱ انگسترم و درجه سختی برحسب Moh، 2/5است و چگالی آن ۲/۱۶۷ gr cm است. نقطه ذوب آن ۸۰۱ درجه سانتی گراد 1474F Nacl یک جامد یونی محسوب میشود، یونها با آرایش فضایی مکعبی در یک شبکه بلوری عظیم به وجود میآیند. این ماده در حالت جامد رسانای الکتریکی ، ( رسانهای الکترولیتی) بسیار کمی دارد، اما در حالت مذابیا محلول الکتریسیته را بسیار خوب هدایت میکند. جامدات یونی جز مواد بسیار سخت هستند و این سختی را میتوان به قدرت پیون یونی (نیروی جاذبه الکترو استاتیک) و انرژی شبکه بلور آنها که به نسبت زیاد است مرتبط دانست.
گاهی در ساختار بلور نمک ممکن است نقص ایجاد شود. (دگرگونی در نظم و آرایش ذره ها در بلور ) نقص هایی نظیر نقص استاتیکی در بلور سدیم که در آن تعداد برابر از موضعهای آنیون و کاتیون خالی باقی می ماند بدون اینکه استوکیومتری بلور تغییر کند.
نقص آنیونی نیز در شبکه بلور نمک رخ میدهد ( این نوع در ساختار آن دسته از بلورهای یونی دیده میشود که کاتیون در آنها قابلیت تغییر اعداد اکسایش ندارد) که در آن آنیون در شبکه کم می شود و کمبود بار منفی و خنثی ماندن شبکه از طریق جذب مقدار مناسبی الکترون به وسیله شبکه و جای گرفتن آنها در مواضع خالی آنیونها تامین میشود، این الکترونها میتوانند بر اثر گرما برخی از فوتونها نور مرئی را جذب کرده و رنگ معینی ایجاد کنند. مثلا رنگ کلرید سدیم زرد میشود.
نمک طعام
نمک از ۴۰ درصد سدیم و ۶۰ درصد کلراید تشکیل شده است هر انسان روزانه به یک گرم نمک نیاز دارد.
نمک طعام خوراکی به دو دسته تقسیم می شود:
1- نمک طعام سفره یا نمک نمکدان :
که مقدار کلرید سدیم آن بر اساس آخرین استاندارد 99/2 در صد میباشد
2- نمک آشپزخانه :
در ایران بر اساس استاندارد نمک 1195 برای نمک یددار، و ۲۶ برای نمک بدون ید و خوراکی اعمال میشود.
این مقاله ادامه دارد 428 (7)
منابع : مجموعه مقالات همایش ملی نمک