آب مقطر چیست؟
آب مقطر (Distilled Water) آبی است که از طریق فرآیند تقطیر، ناخالصی‌ها و مواد معدنی آن حذف شده است. به عبارت دیگر، آبی است که به بالاترین درجه خلوص ممکن رسیده و عاری از هرگونه املاح، مواد شیمیایی، باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر آلاینده‌هاست. این آب به دلیل خلوص بالا، رسانایی الکتریکی بسیار پایینی دارد.
تصور کنید آب معمولی شیر را که می‌نوشید، حاوی مقادیر کمی از مواد معدنی مانند کلسیم، منیزیم، سدیم و پتاسیم است. این مواد معدنی برای بدن مفید هستند، اما در برخی کاربردها نیاز به آبی داریم که هیچ‌گونه ناخالصی نداشته باشد. اینجا آب مقطر به کار می‌آید.
نحوه تولید آب مقطر
تولید آب مقطر عمدتاً از طریق فرآیند تقطیر انجام می‌شود که در آن آب ابتدا تبخیر شده و سپس بخار آب حاصله مجدداً متراکم می‌شود. این فرآیند چند مرحله‌ای است:
- گرمایش و تبخیر (Evaporation): آب خام (آب معمولی) در یک مخزن یا بویلر (Boiler) حرارت داده می‌شود تا به نقطه جوش برسد و به بخار تبدیل شود. در این مرحله، آب خالص به بخار تبدیل می‌شود، اما ناخالصی‌ها، املاح و مواد معدنی که نقطه جوش بالاتری دارند، در کف مخزن باقی می‌مانند.
- میعان و خنک‌سازی (Condensation): بخار آب خالص از مخزن گرمایش خارج شده و وارد یک کندانسور (Condenser) یا خنک‌کننده می‌شود. در کندانسور، بخار آب با عبور از یک مسیر خنک، دمای خود را از دست می‌دهد و مجدداً به حالت مایع (آب) تبدیل می‌شود. این آب مایع همان آب مقطر خالص است.
- جمع‌آوری (Collection): آب مقطر حاصله که اکنون بسیار خالص است، در یک مخزن جداگانه جمع‌آوری می‌شود.
چرا این فرآیند ناخالصی‌ها را حذف می‌کند؟
دلیل اصلی این است که نقطه جوش آب خالص پایین‌تر از نقطه جوش اکثر املاح و مواد معدنی موجود در آب است. وقتی آب تبخیر می‌شود، مولکول‌های آب به بخار تبدیل می‌شوند و ناخالصی‌های سنگین‌تر در فاز مایع باقی می‌مانند. سپس وقتی بخار آب خنک می‌شود، تنها مولکول‌های آب خالص متراکم شده و آب مقطر را تشکیل می‌دهند. این روش بسیار مؤثر است و می‌تواند تا ۹۹.۹% از ناخالصی‌ها را حذف کند.
کاربردهای آب مقطر
آب مقطر به دلیل خلوص بالای خود، کاربردهای بسیار متنوع و مهمی در صنایع مختلف و حتی در مصارف خانگی دارد:
- صنعت خودرو:
- باتری خودرو: یکی از رایج‌ترین کاربردهای آب مقطر، استفاده در باتری‌های اسیدی خودرو است. آب مقطر از رسوب‌گذاری املاح در صفحات باتری جلوگیری کرده و عمر مفید آن را افزایش می‌دهد. استفاده از آب معمولی باعث تجمع رسوبات شده و کارایی باتری را کاهش می‌دهد.
- سیستم خنک‌کننده (رادیاتور): در برخی موارد، برای جلوگیری از خوردگی و رسوب‌گذاری در رادیاتور و سیستم خنک‌کننده خودرو، از آب مقطر به همراه ضد یخ استفاده می‌شود.
- آزمایشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی:
- تهیه محلول‌های شیمیایی: در آزمایشگاه‌ها، برای تهیه محلول‌های شیمیایی با غلظت دقیق، از آب مقطر استفاده می‌شود تا از تداخل املاح موجود در آب با واکنش‌های شیمیایی جلوگیری شود.
- شستشوی ظروف آزمایشگاهی: برای اطمینان از عدم وجود آلاینده‌ها در ظروف شیشه‌ای، آن‌ها را با آب مقطر شستشو می‌دهند.
- دستگاه‌های تحلیلی: در دستگاه‌های حساس مانند HPLC، اسپکتروفتومتر و …، استفاده از آب مقطر ضروری است.
- صنایع داروسازی و پزشکی:
- تولید داروها و واکسن‌ها: در ساخت داروهای تزریقی و واکسن‌ها، از آب فوق خالص استفاده می‌شود تا از بروز عوارض جانبی ناشی از ناخالصی‌ها جلوگیری شود.
- ضدعفونی و استریل‌سازی: در بیمارستان‌ها و مراکز درمانی، برای استریل‌سازی ابزار و تجهیزات پزشکی، از آب مقطر استفاده می‌شود.
- لوازم خانگی:
- اتو بخار: استفاده از آب مقطر در اتو بخار از رسوب‌گذاری آهک و املاح در منافذ اتو جلوگیری می‌کند و عمر دستگاه را افزایش می‌دهد.
- رطوبت‌سازها (Humidifiers): در دستگاه‌های رطوبت‌ساز، آب مقطر مانع از پخش شدن ذرات املاح در هوا می‌شود.
- آکواریوم: در برخی آکواریوم‌ها، به خصوص آکواریوم‌های آب شیرین با گیاهان حساس، از آب مقطر برای کنترل دقیق کیفیت آب و جلوگیری از تجمع املاح استفاده می‌شود.
- صنایع آرایشی و بهداشتی:
- تولید محصولات آرایشی: در تولید کرم‌ها، لوسیون‌ها، شامپوها و سایر محصولات آرایشی، آب مقطر به عنوان حلال اصلی استفاده می‌شود تا خلوص و پایداری محصول حفظ شود.
- صنایع الکترونیک:
- تولید قطعات الکترونیکی: در ساخت قطعات الکترونیکی حساس مانند مدارهای مجتمع (IC) و نیمه‌رساناها، از آب فوق خالص برای شستشو و تمیزکاری استفاده می‌شود تا از آسیب دیدن قطعات در اثر وجود ناخالصی‌ها جلوگیری شود.
دستگاه آب مقطرگیری (Water Distiller)
دستگاه آب مقطرگیری، وسیله‌ای است که فرآیند تقطیر را به صورت خودکار انجام می‌دهد و آب مقطر تولید می‌کند. این دستگاه‌ها در اندازه‌ها و ظرفیت‌های مختلف، از مدل‌های کوچک خانگی گرفته تا مدل‌های صنعتی بزرگ، موجود هستند.
اجزای اصلی دستگاه آب مقطرگیری:
- مخزن آب خام (Boiling Chamber/Boiler): این بخش جایی است که آب معمولی (آب ورودی) در آن ریخته می‌شود. المنت حرارتی (Heating Element) در زیر این مخزن قرار دارد و آب را تا نقطه جوش گرم می‌کند.
- المنت حرارتی (Heating Element): وظیفه گرم کردن آب و تبدیل آن به بخار را بر عهده دارد. معمولاً از جنس فولاد ضد زنگ است.
- سنسور دما (Temperature Sensor): برای کنترل دمای آب و جلوگیری از افزایش بیش از حد دما یا خشک شدن مخزن به کار می‌رود.
- سیستم بخار (Steam Vent/Path): مسیری که بخار آب خالص از مخزن گرمایش به سمت کندانسور هدایت می‌شود. این مسیر معمولاً به گونه‌ای طراحی شده که از ورود قطرات آب غیرخالص به کندانسور جلوگیری کند.
- کندانسور (Condenser/Cooling Coils): مجموعه‌ای از لوله‌های خنک‌کننده است که بخار آب داغ را به آب مایع تبدیل می‌کند. این لوله‌ها معمولاً با آب سرد یا هوای خنک در تماس هستند تا فرآیند میعان به سرعت انجام شود. در مدل‌های خانگی، یک فن کوچک برای خنک‌سازی کندانسور استفاده می‌شود.
- خروجی آب مقطر (Distilled Water Outlet): مسیری که آب مقطر از کندانسور خارج می‌شود.
- مخزن جمع‌آوری آب مقطر (Collection Jug/Reservoir): ظرفی که آب مقطر تولید شده در آن جمع‌آوری می‌شود. معمولاً از جنس پلاستیک بدون BPA یا شیشه است.
- مخزن باقیمانده (Residue Collection): پس از اتمام فرآیند، ناخالصی‌ها و املاح در کف مخزن آب خام باقی می‌مانند که باید به صورت دوره‌ای تمیز شوند.
نحوه کار دستگاه آب مقطرگیری (مراحل گام به گام):
- پر کردن مخزن آب خام: ابتدا مخزن آب خام دستگاه با آب معمولی پر می‌شود.
- فعال‌سازی سیستم حرارتی: با روشن کردن دستگاه، المنت حرارتی شروع به گرم کردن آب می‌کند.
- تبخیر آب: آب به تدریج به نقطه جوش می‌رسد و شروع به تبخیر شدن می‌کند. بخار آب خالص به سمت بالا حرکت می‌کند و از ناخالصی‌های غیرفرار که در مخزن باقی می‌مانند، جدا می‌شود.
- ورود بخار به کندانسور: بخار آب خالص از طریق سیستم بخار وارد کندانسور می‌شود.
- میعان بخار: در کندانسور، فن یا سیستم خنک‌کننده باعث خنک شدن لوله‌های کندانسور می‌شود. بخار آب داغ در تماس با سطوح خنک، دمای خود را از دست داده و به قطرات آب مایع (آب مقطر) تبدیل می‌شود.
- جمع‌آوری آب مقطر: قطرات آب مقطر از کندانسور به سمت خروجی هدایت شده و در مخزن جمع‌آوری آب مقطر ریخته می‌شوند.
- تکمیل فرآیند و خاموش شدن: این فرآیند تا زمانی که تمام آب موجود در مخزن آب خام تبخیر شود و یا سنسور دما به حد مشخصی برسد (نشان‌دهنده خشک شدن مخزن)، ادامه می‌یابد. پس از اتمام، دستگاه به طور خودکار خاموش می‌شود.
- تمیز کردن مخزن: پس از هر بار استفاده، توصیه می‌شود مخزن آب خام را از باقیمانده املاح و رسوبات تمیز کنید تا کارایی دستگاه حفظ شود. برای این کار معمولاً از سرکه یا اسید سیتریک استفاده می‌شود.
مزایای دستگاه آب مقطرگیری:
- تولید آب فوق خالص: این دستگاه‌ها می‌توانند آبی با خلوص بسیار بالا تولید کنند.
- استقلال از منابع خارجی: نیازی به خرید مداوم آب مقطر از بیرون نیست.
- هزینه مقرون به صرفه در بلندمدت: با وجود هزینه اولیه دستگاه، در بلندمدت برای مصارف بالا اقتصادی‌تر است.
- کاهش آلاینده‌ها: حذف طیف گسترده‌ای از آلاینده‌ها، از جمله مواد شیمیایی، فلزات سنگین، باکتری‌ها و ویروس‌ها.