ماء الجير – المحلول العجيب

كمياء المياه
3K
0
sample-ad

محمد حسان – 22 مارس 2022

من الممكن أنك شاهدت والدتك أو جدتك تستخدمه أثناء صنع المخللات فهي تعطيها قوام وقرمشة فريدة، أو استخدمتها أثناء صنع الزبدة أو خبز التورتيلا، ولكن هل اخبرتك والدتك أن تستطيع استخدامه لحوض المارين الخاص بك؟
علي مدار جزئين سوف نتناول في هذ المقال كل ما تحتاج معرفته حول استخدام ماء الجير Limewater (المعروف أيضًا باسم الكالك أو kalkwasser أو هيدروكسيد الكالسيوم) للحفاظ على الكالسيوم والقلوية والـ PH في الأحواض البحرية، ويشمل المقال ماهية الكالك، وكيف يمد الاحواض بالكالسيوم والقلوية، ومن أين تشتريه، وكيفية استخدامه، وما هي الشوائب التي قد يحتويها.

ماهية الجير Lime:

وفقًا لجمعية الجير الوطنية National Lime Association، يُعرَّف “الجير” بأنه إما الجير الحي أو الجير المطفأ، ويتم تصنيع هذه المواد عن طريق تسخين كربونات الكالسيوم حتى يتم التخلص من ثاني أكسيد الكربون، مكونًا الجير الحي (أكسيد الكالسيوم):

CaCO3  →  CaO  +  CO2

ويمكن بعد ذلك إضافة الماء لتكوين الجير المطفأ (هيدروكسيد الكالسيوم)؛ سوف نشير إليه لاحقًا في هذه المقالة باسم الجير فقط:

CaO  +  H2O  →  Ca(OH)2

وهيدروكسيد الكالسيوم عبارة عن مسحوق أبيض عديم الرائحة يتم استخدامه في البيئات الصناعية، مثل معالجة مياه الصرف الصحي وإنتاج الورق ومواد البناء وتصنيع الأغذية، كما أن لها استخدامات طبية، فغالبًا ما تحتوي حشوات جذر الأسنان على هيدروكسيد الكالسيوم.
وكلاً من الجير المطفي والجير الحي مناسبان لصنع المياه الجيرية (kalkwasser) ويصلحان للعمل كإضافات للكالسيوم والقلوية في أحواض الشعاب المرجانية، وهناك بعض الاختلافات المهمة بين استخدام الجير المطفي والجير الحي سيتم مناقشتها لاحقاً، تتعلق هذه الاختلافات بأن الجير الحي أكثر قوة وفاعلية بقليل من الجير المطفي كما أنه يسخن وترتفع درجة حرارته عند إضافة الماء إليه (المعادلة 2).

وكلمة (Kalkwasser) هي ببساطة مرادف لكلمة (مياه الجير Limewater) باللغة الألمانية، وأي مادة صلبة تُباع على أنها “kalkwasser” هي إما جير مطفي أو جير حي، أما مصطلح جير المخلل (Pickling lime) في معظم الحالات هو عبارة عن هيدروكسيد الكالسيوم الغذائي.

طرق شراؤه والحصول عليه:

يمكن لهواة المارين شراء الجير من مجموعة متنوعة من الأماكن، في أغلب الأحيان تبيع شركات ومحلات مستلزمات الأحواض هيدروكسيد الكالسيوم تحت مسمي kalkwasser، وتدعي بعض هذه الشركات أن الكالك الخاص بها يوفر معايير عالية للنقاء مثل شركات (ESV وSeachem على سبيل المثال) وسيتم تفصيل هذه المعايير لاحقاً في هذا المقال.
ويمكن إيجاد جير المخلل في محلات البقالة الكبيرة، ومؤخراً اتجه العديد من الهواة إلى شراء الكالك من الشركات التوريدات أو شركات الجملة، فهي تبيع درجات مختلفة من الجير بما في ذلك الدرجات الغذائية، ويجب توخي الحذر عند استخدام الجير الزراعي أو من محلات مواد البناء، لأنه في كثير من الحالات لا يكون هو الجير المطلوب للأحواض، فعلى الرغم من تسميتها بالجير إلا أنها في الواقع تكون عبارة عن كربونات الكالسيوم، ومصطلح الجير هنا يشير للحجر الجيري، والحجر الجيري غير مناسب لصنع ماء الجير Limewater لأنه غير قابل للذوبان وعلاوة على ذلك في الدرجات الزراعية لهيدروكسيد الكالسيوم أو أكسيد الكالسيوم تكون درجة النقاء منخفضة ولا تصلح لأحواض الشعاب المرجانية.

درجات نقاء الكالسيوم هيدروكسيد:

يتم تصنيف الجير بعدة طرق، إحدى تلك الطرق تتعلق بكمية المغنيسيوم داخل الحجر الجيري، فهناك الجير عالي الكالسيوم High calcium quicklime وهو مشتق من الحجر الجيري (كربونات الكالسيوم) الذي يحتوي على 0-5٪ كربونات المغنيسيوم، وهناك الجير المغنيسي Magnesian quicklime وهو مشتق من الحجر الجيري الذي يحتوي على 5٪ -35٪ مغنيسيوم، وهناك جير الدولوميت Dolomitic quicklime وهو مشتق من الحجر الجيري الذي يحتوي على 35٪ – 46٪ كربونات ماغنسيوم، وأغلب منتجات الأحواض البحرية تستخدم النوع الأول High calcium quicklime ذو نسبة الكالسيوم العالية بسبب أن المغنيسيوم غير قابل للذوبان بشكل عام في مياه الجير.
وهناك طريقة أخرى لتصنيف الجير تتعلق بالشوائب الموجودة في الجير، فتجد الشركات المصنعة تشير إلى درجات النقاء بمجموعة متنوعة من الطرق، وتدعي أنها تفي بهذه المواصفات مثل شركات (Warner, ESV, Seachem, and Mrs. Wages).
وهناك شركات أخرى مثل (Kent, Coralife, and Two Little Fishies) لا تحدد درجات النقاء المستخدمة، والهاوي في هذه الحالة يعتمد علي سمعة وموثوقية الشركة في ضمان درجة النقاء المناسب.
وأكثر درجات نقاء الجير شيوعًا والمعترف بها على نطاق واسع هي:
1- FCC والتي تعني دستور الغذاء التجاري، وهي تنص على أن هذا النوع من الجير له درجة النقاء الغذائي، ويلبي الحد الأدنى من المعايير ليكون منتجًا غذائيًا وبهذا المعنى فإن لجنة FCC تضمن لك أن هذا المنتج له درجة نقاء قد لا تتمتع بها الدرجات الصناعية والزراعية الأخرى، يتم عرض مستويات الشوائب لمنتجات Mississippi Lime Company في الجداول التالية.
ويجب أن يفي أي نوع من الجير الغذائي بالمواصفات الواردة في الجدولين 1A, 1B كما هو موضح في الجدول 2 ، ويمكن أن تكون مستويات الشوائب في منتجات FCC أقل بكثير مما هو مطلوب، وتؤكد شركات مثل Seachem أنها تفي بهذه المواصفات.

2- USP وترمز إلى دستور الأدوية الأمريكي وNF تشير إلى كتيب وصفات الأدوية الوطني، ويمكن أن يحتوي هيدروكسيد الكالسيوم الخاضع لـ USP / NF على الشوائب الموضحة في الجدول 2 ,هذا التصنيف مشابه لتصنيف الدرجة الغذائية ولكن يتطلب اختبارات أقل من تلك الموجودة في تصنيف الدرجة الغذائية.

3- Analytical Reagent grade  تعني درجة الكاشف التحليلي كما وصفتها جمعية الكيمياء الأمريكية ACS، حيث يمكن أن يحتوي هيدروكسيد الكالسيوم وفقا لمعايير هذه الدرجة على الشوائب الموضحة في الجدول رقم 3 ويركز تصنيف الكاشف على السمات والجوانب التي تهم الكيميائيين، وهو أمر قد لا يكون مهمًا لهواة الأحواض البحرية، مثل انخفاض المغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم، كما أنه لا يركز على الشوائب السامة (لا يوجد اختبار للزرنيخ أو الرصاص على سبيل المثال) وإجمالي كمية المعادن الثقيلة المسموح بها مماثلة للدرجات الغذائية والدوائية وتصل درجة النقاء بها إلى 95% وأكثر.

4- دستور المواد الكيميائية للمياه Water Chemicals Codex هو الدرجة التي تم وصفها من قبل لجنة المواد الكيميائية لمعالجة المياه التابعة للمجلس القومي للبحوث، وتم وضع هذه الدرجة على وجه التحديد لكي تكون مناسبة لمعالجة مياه الشرب وبالتالي فإنها تركز على الشوائب السامة، والمواصفات هي نفسها بالنسبة لأكسيد الكالسيوم وهيدروكسيد الكالسيوم، وتدعي شركة ESV أنها تفي بهذه المواصفات.

ما هو ماء الجيرlimewater ؟

استخدم الهواة ماء الجير بنجاح كبير لسنوات طويلة، وهو يتكون من محلول مائي من أيونات الكالسيوم والهيدروكسيد يتم تصنيعه من خلال إذابة الجير الحي أو الجير المطفي في المياه العذبة RO، ولاحظ أن المياه يجب أن تكون مياه عذبة، لأن الجمع بين الجير والماء المالح يؤدي إلى حدوث ترسبات للمغنيسيوم وكربونات الكالسيوم والهيدروكسيد.
والاختلاف المتأصل بين أكسيد الكالسيوم وهيدروكسيد الكالسيوم هو أن إضافة جزيء من الماء إلى الجير الحي ينتج عنه الجير المطفي، مع توليد كمية كبيرة من الحرارة عند حدوث ذلك.

CaO  +  H2O  →  Ca(OH)2

Quicklime  +  Water  →  Lime

وبالتالي فإن إذابة الجير الحي يمكن أن يجعل الماء دافئ جدًا، وعند قيام بعض الهواة بهذا الأمر فقد يتسبب بإتلاف المعدات عن طريق إضافة كمية كبيرة من الجير الحي إلى كمية صغيرة من الماء، حيث يمكن للحرارة المنبعثة أن تسبب غليان الماء بسهولة وقد لا تتمكن بعض الأجهزة البلاستيكية من تحمل هذا المزيج الساخن المسبب للتآكل.
وتقوم أيونات الكالسيوم في المحلول بتزويد الحوض بالكالسيوم، وتقوم أيونات الهيدروكسيد بتزويد الحوض بالقلوية، ولكن الشعاب المرجانية تستهلك القلوية على شكل بيكربونات وليس على شكل هيدروكسيد، وهنا تحدث التدابير الإلهية، فعند وضع مياه الجير في الحوض فإنها تتحد بسرعة مع ثاني أكسيد الكربون المذاب والبيكربونات وتكوّن البيكربونات والكربونات:

OH  +  CO2  →   HCO3 

OH  +  HCO3  →  CO3  +  H2

وفي الأحواض ذات درجة الحموضة PH المقبولة، لا يوجد قلق من أن القلوية التي توفرها مياه الجير تختلف عن أي إضافات أخرى للقلوية، حيث يختفي الهيدروكسيد سريعاً في نظام البيكربونات / الكربونات، وبمعنى آخر فإن كمية الهيدروكسيد الموجودة في ماء الحوض هي في الحقيقة دالة على الرقم الهيدروجيني PH فقط، وفي أي درجة PH أقل من 9 فهي عامل غير مهم في اختبارات القلوية (أقل بكثير من 0.1 meq/L).
ويحتوي ماء الجير المشبع بهيدروكسيد الكالسيوم على PH تبلغ 12.54 عند 25 درجة مئوية ويكون الأس الهيدروجيني أعلى بشكل كبير عند درجات الحرارة المنخفضة (12.6 عند 20 درجة مئوية و13 عند 10 درجة مئوية)، وأقل عند درجات الحرارة الأعلى (12.2 عند 30 درجة مئوية و11.9 عند 40 درجة مئوية، وتحتوي على حوالي 808PPM من الكالسيوم و 40.8meq/l من القلوية.

طريقة إضافة جرعات الكالك:

مياه الجير أو الكالك لها صفة قاعدية قوية (PH أعلى من 12) لذلك يجب إضافتها للحوض ببطء أو دفعة واحدة بشرط ان تكون بجرعة صغيرة جداً، والسبب في ذلك هو منع الأس الهيدروجيني من الارتفاع بشكل كبير، حيث تسمح الإضافة البطيئة بخلط أسرع للمحلول مع ماء الحوض، وإعطاء فرصة لسحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء المحيط إلي داخل الحوض مما يقلل من ارتفاع الرقم الهيدروجيني، وكما ذكرنا يمكن إضافة جرعات صغيرة بشرط أن تضيف أقل من 0.2 meq/L من القلوية إلى الحوض، لكن الجرعات الأكبر سترفع درجة الحموضة بشكل عالي جدًا، وبالتالي فغالبًا ما يتم إضافة ماء الجير ببطء عن طريق التنقيط أو الضخ البطيء، ومن المشهور إضافته مع مياه تعويض البخر.
الطرق المناسبة لإضافة مياه الجير/الكالك:
1- من خلال الجرعات البطيئة من مياه الجير الصافية (بدون شوائب ورواسب) لتحل محل المياه المتبخرة من الحوض، حيث يتم إضافة هيدروكسيد الكالسيوم إلى جردل تعويض البخر بكمية محددة واذابته جيدا في المياه ثم تنتظر حتى تستقر كل الرواسب في اسفل الجردل وتقوم باستخدام الماء الصافى فقط الموجود أعلى الجردل وترك الرواسب البيضاء بالأسفل، بعد ذلك يمكنك استخدام قطارة المحاليل drippers أو دوزنج بامب أو نظام تعويض البخر الذي يعمل من خلال مضخة صغيرة وعوامة، ويفضل ان تكون المضخة من النوع البطيء لتقليل احتمالية الجرعات الزائدة.
2- إضافة جرعات مياه الجير بدون تصفية milky limewater، للحصول على كمية أكبر من الكالك في الحوض ولكن يعيب هذه الطريقة نقل الشوائب أو الجسيمات الصلبة للحوض، والتي بدورها يمكن أن تتفاعل أو تؤثر على الكائنات الحية في الحوض قبل أن تذوب بشكل تام.
3- إضافة جرعات مياه الجير الممزوج بالخل، حيث يسمح الخل ويساعد على ذوبان أجزاء الجير الصلبة في الماء بشكل أكبر، ويقلل من قوة ال PH والحد الأقصى الذي يمكن أن يصل إليه في الحوض، ومن عيوب هذه الطريقة احتمالية زيادة نمو البكتيريا بسبب الأسيتات الموجودة في الخل؛ ويجب إضافة هذا المحلول ببطء أيضاً، لأن تقليل ال PH بسبب الخل يتم بعد استقلابه بواسطة البكتيريا، كما هو موضح لاحقًا في هذا المقال.
4- إضافة كميات قليلة من مياه الجير دفعة واحدة، في البداية يجب أن تعلم بأن إضافة 1.25٪ من حجم الحوض (4 لتر من ماء الجير لكل 400 لتر من ماء الحوض) مرة واحدة يمكنها أن ترفع ال PH بمقدار 0.6 إلى 0.7 وحدة، وهي تعتبر زيادة كبيرة جداً، لذا إذا فكرت في إضافة جرعات من مياه الجير دفعة واحدة فيجب أن تكون كمية صغيرة، ستؤدي إضافة 0.25٪ من حجم الحوض (1 لتر من ماء الجير لكل 400 لتر من ماء الحوض) إلى رفع ال PH بمقدار 0.1 إلى 0.2 وحدة ما لم يكن الرقم الهيدروجيني مرتفعًا (> 8.4) قبل الإضافة، وهذه الكمية تعتبر مقبولة، كما يجب اضافة الجرعات بعيدًا عن الكائنات الحية، وفي مناطق عالية التيار لتسهيل وتسريع الخلط.
5- إضافة مياه الجير باستخدام رياكتور، يسمى رياكتور الكالك أحيانًا بـ رياكتور نيلسن، وفي هذا الطريقة يتم إضافة الماء العذب إلى حجرة صغيرة تحتوي على هيدروكسيد الكالسيوم الصلب، حيث يتم الاختلاط مع الجير ويتكون محلول “ماء الجير”، ويتم ضخ الجزء السائل إلى الحوض، وغالبًا ما يتم الخلط بواسطة محرك صغير خارجي مع قطعة مغناطيسية داخل الرياكتور تقوم بالدوران للإتمام عملية الخلط، وعادة ما تتكرر عملية الخلط عدة مرات في اليوم، ولكن ليس بشكل مستمر، ومن الصعب تقنيًا استخدام الخل معها، وهي تعتبر طريقة مناسبة للاستخدام في الأماكن ذات المساحة المحدودة.

Nielsen kalkwasser Reactor

وعند هذا الحد نكتفي بما تناولناه في هذا الجزء، وفي الجزء الثاني سنتناول بعض الأمور الشيقة المتعلقة بماء الجير مثل تأثير الخل علي ماء الجير وأنواع الشوائب التي قد يحتويها ماء الجير، وهل لماء الجير تأثير علي تقليل الفوسفات من مياه الحوض ونواحي الأمن والسلامة الواجب توافرها اثناء تحضير ماء الجير وغير ذلك من الأمور الأخرى.

مع تحيات موقع هوايتي

sample-ad

تعليقات الفيسبوك

التعليقات مغلقة