ما هو الماء النقي؟
الماء النقي، المعروف باللغة الإنجليزية بـ Pure Water، هو الماء الذي لا يحتوي على أي شوائب. يتكون من ذرات الهيدروجين والأكسجين فقط. في المقابل، يحتوي الماء الموجود في مصادره الطبيعية على مواد عالقة وأخرى مُذابة، مما يجعل وجود الماء النقي في الطبيعة نادرًا. وبالتالي تتطلب عملية الحصول على الماء النقي استخدام طرق تنقية متخصصة لجعله صالحًا للاستخدام في الطهي والشرب، فضلاً عن التطبيقات في المختبرات الكيميائية والدراسات العلمية.
أنواع الماء النقي
الماء المقطر
يُعتبر الماء المُقطَّر (بالإنجليزية: Distilled Water) هو الأكثر شيوعًا بين أنواع الماء النقي. يتم تحضيره عن طريق تبخير الماء الملوث الذي يحتوي على مركبات غير عضوية مثل المعادن (مثل الرصاص والنترات) وبعض الجسيمات غير المرغوب بها مثل الحديد، بالإضافة إلى المواد الصلبة الأخرى والجزئيات العضوية الكبيرة. عند الوصول إلى نقطة الغليان، يبدأ الماء في التبخر، تاركًا الملوثات خلفه. بعد ذلك، يُبرد بخار الماء الناتج ويُكثف للحصول على الماء النقي.
خلال عملية التقطير، يتم غليان الماء لقتل الكائنات الدقيقة مثل البكتيريا والفيروسات، فضلاً عن إزالة الأكسجين وبعض المعادن النادرة. ومع ذلك، يعتمد فعاليتها في إزالة المركبات العضوية على الخصائص الكيميائية لتلك المواد، مثل درجة الذوبان ودرجة الغليان. على سبيل المثال، بعض المركبات مثل البنزين والتولوين لها درجات غليان أقل من الماء، مما يعني أن هذه المواد الضارة قد تتصاعد مع بخار الماء وبالتالي تبقى في الماء المكثف.
الماء منزوع الأيونات
الماء منزوع الأيونات (بالإنجليزية: Deionized Water) يكتسب خصائصه من عملية فيزيائية تُستخدم لإزالة جميع الأيونات المعدنية مثل الحديد والكالسيوم والنحاس. يتم ذلك باستخدام راتنجات التبادل الأيوني، وهي طريقة أقل تكلفة من عملية التقطير لإنتاج الماء النقي.
أهم عمليات تنقية ومعالجة الماء
توجد العديد من الطرق التجارية والمنزلية التي يمكن استخدامها لتنقية الماء وإنتاج ماء آمن للاستهلاك البشري. تُشير تقديرات منظمة الصحة العالمية إلى أن أكثر من 2.1 مليار شخص يعانون من نقص الماء الصالح للشرب، وتعتمد الحكومات على المعايير الدولية لوضع مواصفات الماء الآمن للشرب. ونظرًا لاختلاف مصادر المياه، تختلف عمليات المعالجة من منطقة لأخرى. فيما يلي بعض عمليات معالجة المياه التي تُطبق عالميًا لضمان صلاحيتها للاستخدام:
- التخثُّر والتلبّد (بالإنجليزية: Coagulation & Flocculation)؛ حيث تتضمن إضافة مواد كيميائية موجبة الشحنة إلى الماء، مما يؤدي إلى تفاعلها مع جسيمات الماء السالبة الشحنة، وينتج عن ذلك تكوين جزيئات أكبر حجماً تعرف بالشوائب (بالإنجليزية: Floc) والتي يمكن إزالتها.
- الترسيب (بالإنجليزية: Sedimentation)؛ حيث تستقر الشوائب الناتجة عن المرحلة السابقة في قاع المصدر المائي، ثم تُفصل عن الماء النظيف.
- الترشيح (بالإنجليزية: Filtration)؛ يُمرّر الماء النظيف من خلال أنظمة ترشيح مصنوعة من الرمل والفحم والحصى، والتي تعمل على إزالة ملوثات متنوعة مثل الغبار والبكتيريا والفيروسات وبعض المواد الكيميائية.
- التطهير (بالإنجليزية: Disinfection)؛ تتضمن هذه المرحلة استخدام مواد كيميائية مطهرة مثل الكلور لضمان القضاء على البكتيريا والفيروسات المتبقية.
- طرق أخرى للتنقية؛ مثل الترشيح الكربوني، والتنقية باستخدام المسامية الدقيقة، والأكسدة باستخدام الأشعة فوق البنفسجية.
_____________________________________________________________________________
- راتنجات التبادل الأيوني (بالإنجليزية: Ion-Exchange Resins)؛ هي مركبات عضوية صناعية تُستخدم في عمليات التنقية من خلال جذبها لأيونات معاكسة الشحنة.