حاسبة توازن الشحنات في تحليل المياه
تحقق مما إذا كانت الشحنات الأيونية الموجبة والسالبة في تحليل المياه متوازنة. في المياه المتعادلة كهربائيًا، يتساوى مجموع شحنات الكاتيونات مع مجموع شحنات الأنيونات عند التعبير عن كليهما بالمكافئات. تُستخدم هذه الحاسبة لإجراء فحص أولي لتوازن الشحنات؛ فالنتيجة المتوازنة وحدها لا تثبت صحة كل نتيجة تحليلية أو صلاحية المياه للاستخدام.
كيفية تفسير النتيجة
يُحسب خطأ ميزان الشحنات مع الإشارة الجبرية بالصيغة 100 × (C − A)/(C + A)، حيث يمثّل C وA مجموعَي الكاتيونات والأنيونات، على الترتيب، بوحدة meq/L. تعني النتيجة الموجبة أن شحنة الكاتيونات المُدخلة تتجاوز شحنة الأنيونات المُدخلة؛ وتعني النتيجة السالبة العكس. تساعد الإشارة على تحديد اتجاه عدم التوازن، لكنها لا تحدد أيّ قياس غير صحيح.
| مجموع الأنيونات A (meq/L) | معيار الفحص الأولي المستخدم هنا |
|---|---|
| 0 < A ≤ 3 | |C − A| ≤ 0.2 meq/L |
| 3 < A ≤ 10 | |خطأ ميزان الشحنات| ≤ 2% |
| 10 < A ≤ 800 | |خطأ ميزان الشحنات| ≤ 5% |
| A > 800 | لا يُصدر حكم تلقائي للفحص الأولي |
هذه معايير للفحص الأولي، وليست حدود قبول عامة لكل أنواع المياه أو طرق التحليل المختبري. يُستخدم في النطاق الأدنى فرق مطلق في الشحنات قدره 0.2 meq/L، وليس 0.2%. تُدرج هذه الحاسبة القيمتين الحدّيتين 3 و10 meq/L ضمن النطاقين السابقين لهما، كما هو موضح. ويستند الحكم إلى المجاميع غير المقرّبة.
تحويل وحدات التركيز
الوزن المكافئ هو الكتلة المولية مقسومة على مقدار الشحنة الأيونية: M/|z|. إذا كانت النتيجة بوحدة mg/L، فإن تركيز الشحنة بوحدة meq/L يساوي mg/L × |z|/M. وللقيم بوحدة mmol/L، يساوي mmol/L × |z|؛ وللقيم بوحدة mol/L، يساوي mol/L × |z| × 1000. تُضرب القيمة بوحدة eq/L في 1000، بينما تُستخدم القيمة بوحدة meq/L مباشرةً. على سبيل المثال، يساهم 1 mmol/L من الكالسيوم بمقدار 2 meq/L.
وحدة g/m3 تعادل mg/L. ويُعامل خيار ppm على أنه مساوٍ عددياً لوحدة mg/L، وهو تقريب للمياه المخففة. تُعرض النتائج كأعداد عشرية عادية بما يصل إلى ستة أرقام معنوية.
تحقّق من أساس التعبير عن النتائج
لا تُدخل العسر الكلي أو القلوية المعبّر عنهما على أساس CaCO3 مباشرةً في حقل mg/L الخاص بأيون منفرد. وبالمثل، يجب تحويل النترات المعبّر عنها على أساس النيتروجين إلى نترات قبل استخدام حقل NO3. عندما تكون البيكربونات هي المكوّن السائد في القلوية، فقد تمثّل معظم الشحنة المرتبطة بالقلوية؛ وقد تكون للكربونات والهيدروكسيد والمكوّنات الأخرى المساهمة أهمية أيضاً. لا تضف القلوية الكلية في خانة الأنيونات الإضافية إذا كانت مساهمة البيكربونات فيها قد أُدخلت بالفعل بصورة منفصلة.
ما يمكن لميزان الشحنات إظهاره وما لا يمكنه إظهاره
قد يشير عدم التوازن إلى إغفال أيون، أو خطأ في نقل البيانات أو في الوحدات، أو أساس غير صحيح للتعبير عن النتائج، أو مشكلة في التحليل. وقد يكون الخطأ قريباً من الصفر أيضاً عندما تعوّض الأخطاء بعضها بعضاً. أدرج الأيونات غير المدرجة ذات المساهمة الملحوظة، مثل الأمونيوم أو الفلوريد أو الكربونات أو الأيونات الفلزية، ضمن المجاميع الإضافية عند الاقتضاء. وقد تتطلب المياه الحمضية أو شديدة القلوية حسابات لأيونات الهيدروجين والهيدروكسيد وتوزيع الأنواع الكيميائية تتجاوز هذا الفحص البسيط. لا تساهم المواد الذائبة المتعادلة في الشحنة الأيونية، لذلك لا يقيّم هذا الاختبار جميع المواد الذائبة أو الكائنات الحية الدقيقة أو مأمونية المياه.
تعرّف بعض التقارير النسبة المئوية لعدم التوازن باستخدام متوسط C وA في المقام بدلاً من مجموعهما. ويعطي ذلك ضعف النسبة المئوية المعروضة هنا. قارن الصيغ وكذلك الأرقام عند مراجعة تقارير مختلفة.
مثال محلول
يُدخل زر المثال 22.99 mg/L من الصوديوم و35.45 mg/L من الكلوريد، مع ضبط بقية المدخلات على الصفر. ويساهم كل منهما بمقدار 1 meq/L، لذا يكون C = A = 1 meq/L ويكون خطأ ميزان الشحنات 0%. هذا مثال حسابي، وليس تحليلاً كاملاً نموذجياً للمياه.
المراجع: إرشادات NDEP بشأن ميزان الكاتيونات والأنيونات; مناقشة USGS لفحوصات الجودة باستخدام ميزان الشحنات.
حاسبات أخرى · تواصل مع Lenntech
تحذير: لا تتحمل Lenntech BV المسؤولية عن الأخطاء في الحساب أو البرنامج نفسه أو الشرح. للاستفسارات أو الملاحظات، يُرجى التواصل معنا.