TDS آب چیست و روش های اندازه گیری و کاهش آن چگونه است؟

TDS مخفف Total Dissolved Solids به معنای “کل مواد محلول” است و به میزان املاح و مواد معدنی موجود در آب اشاره دارد. این املاح می‌توانند شامل کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم، بی کربنات، سولفات، نیترات و کلرید باشند. با توجه به اینکه آب یک حلال قوی در طبیعت است، توانایی بالایی در حل کردن مواد مختلف در مسیر خود را دارد که باعث ورود و افزایش TDS در آب می شود. نوشیدن آب با وجود صدها ناخالصی در آن می تواند نگران کننده باشد. در حالی که همه این جامدات مضر نیستند اما بسیاری از مردم می خواهند تا این مواد را حذف کنند. در این مقاله بهترین روش های کاهش TDS آب به اشتراک گذاشته شده است. با ما همراه باشید تا با آنها آشنا شوید.

نحوه اندازه گیری TDS آب

یکی از ساده ترین راه ها برای تشخیص کیفیت آب، اندازه گیری TDS آب است. با استفاده از این پارامترهای کیفیت آب، می توان آب شرب و آشامیدنی را استانداردسازی کرد. کل جامدات محلول یا به اختصار TDS شامل یون هایی از جمله نمک ها، مواد معدنی و فلزات می شوند که در هر منبع آب تصفیه نشده ای وجود دارد. دو روش آزمایشگاهی و خانگی برای اندازه گیری TDS آب وجود دارد. در روش آزمایشگاهی مواد و تجهیزاتی نیاز است که افراد عادی به آنها دسترسی ندارند، بنابراین روش خانگی که با استفاده از TDS سنج انجام میشود، انتخاب بهتری است.

تست کل جامدات محلول یک اندازه گیری کیفی از مقدار یون های محلول را نشان می دهد. اما نوع مواد محلول در این تست مشخص نمی شود. علاوه بر این، این تست اطلاعاتی در مورد مسائل خاص کیفیت آب مانند سختی، طعم شور، رنگ‌، بو، خورندگی یا وجود فلزات کمیاب و آلاینده های میکروبیولوژیکی ارائه نمی کند. بنابراین از آزمون کل جامدات محلول به عنوان آزمایش شاخص برای تعیین کیفیت عمومی آب استفاده می شود.

TDS سنج چیست؟

TDS سنج دستگاهی است که می تواند برای نشان دادن TDS یک منبع آب استفاده شود. تحقیقات نشان می دهد TDS سنج ها با قیمت های متفاوت با توجه به برند و دقت در بازار عرضه می شوند. جامدات محلول به طور طبیعی رسانایی آب را افزایش می دهند. بنابراین یک TDS سنج رسانایی یک نمونه آب را اندازه گیری می کند و از این طریق برای تعیین سطح TDS آب استفاده میکند. این سطح بر حسب قسمت در میلیون (ppm) یا میلی گرم در لیتر (mg/L) اندازه گیری می شود.

آنچه حائز اهمیت میباشد این است که در حالی که یک TDS سنج غلظت TDS را در آب اندازه گیری می کند، اما آلاینده هایی که در آب است را نشان نمیدهد. علاوه بر این، یک TDS سنج فقط می تواند جامدات محلول را اندازه گیری کند. برخی از آلاینده ها، مانند برخی از فلزات، مواد شیمیایی، داروها و آفت کش ها توسط دستگاه TDS متر مشخص نمیشوند. برای وضوح و دقت بیشتر در مورد آنچه در منبع آب وجود دارد، آزمایش آب باید در نظر گرفته شود.

بیشتر بخوانید: تجهیزات تصفیه آب

میزان TDS آب آشامیدنی چقدر باید باشد؟

میزان TDS در آب آشامیدنی با واحد میلی‌گرم در لیتر (mg/L) اندازه‌گیری می‌شود. طبق استانداردهای سازمان بهداشت جهانی (WHO) و مطابق با استاندارد 1053 آب آشامیدنی، بهترین میزان TDS برای آب آشامیدنی بین 250 تا 500 میلی‌گرم در لیتر است. به بیانی دیگر اگر جامدات محلول در آب برابر با 250 تا 500 میلی گرم در هر لیتر باشد، آب گوارا و قابل شرب می باشد. اگر TDS از این مقدار بیشتر باشد، املاح آب زیاد است و به نوعی آب شور به حساب می آید. همچنین اگر TDS آب کمتر باشد، (همچون آب مقطر)، در صورت جوشاندن، رسوب در آن تشکیل نمی شود.

آیا آب با TDS بالا مضر است؟

به طور کلی نباید با بالا بودن TDS آب، نتیجه گیری شود که آب مضر است. زیرا باید منبع TDS بالا مشخص شود. ممکن است دلیل TDS بالا وجود مواد معدنی درون آب باشد. بر اساس دستورالعمل EPA، مقدار TDS آب نباید بیش تر از ppm 500 باشد و آب دارای TDS بالای ppm 1000 نباید مورد استفاده قرار گیرد. اگر مقدار TDS آب بیش از 500 باشد، باید مورد آنالیز قرار بگیرد تا دقیقاً مشخص شود که چه چیزی باعث غلظت بالای TDS شده است.

اثرات TDS آب بالا

مزه آب: TDS بالا باعث ایجاد مزه تلخی در آب شده و بسته به اینکه چه نمکی در آب حل شده مزه شوری می دهد.
آشپزی: استفاده از آب با TDS بالا موجب تغییر در مزه و طعم غذا می شود.
شست و شو: غلظت بالای TDS در آب، باعث تشکیل لکه هایی بر روی ظروف، لباس ها و سایر وسایلی که در تماس با سطح می شوند که به سختی قابل تمیز شدن است.
سلامتی: عامل TDS ممکن است که مواد مغذی طبیعی نباشد، برخی از مواد محلول مانند مواد شیمیایی خطرناک و مواد معدنی موجود در آب برای سلامتی انسان ممکن است خطرناک باشد.
لوله کشی: وقتی آب از سیستم لوله کشی و وسایل برقی عبور می کند از خود رسوبات TDS بر جای می گذارد که موجب گرفتگی و آسیب به لوله ها و سایر وسایل می شود.

نکات مهم برای کاهش TDS آب

برخی از راه حل های رایج بین عموم مردم و یا در سایر روش های تصفیه به عنوان روشی برای کاهش TDS آب در نظر گرفته می شوند که به برخی از آن ها می پردازیم

جوشاندن هیچگونه اثری در کاهش TDS آب ندارد. فقط باعث می شود مقداری از آب تبخیر شود و همان مقدار TDS در آب کمتری باقی بماند.

استفاده از سختی گیر نیز تاثیر کمی در کاهش TDS آب دارد. چرا که در فرایند سختی گیری هدف حذف کلسیم و منیزیم از آب است. سختی گیر برای نرم کردن آب به کار می رود نه برای حذف TDS.

جدول مقایسه میزان TDS آب در انواع مایعات

نوع مایع	میزان TDS (میلی‌گرم در لیتر)	توضیحات
آب معدنی	30 تا 500	بسته به نوع و منبع آب معدنی، TDS می‌تواند در این محدوده متغیر باشد.
آب آشامیدنی از شیر آب	< 500	طبق استانداردهای سازمان بهداشت جهانی (WHO)، حداکثر TDS قابل قبول برای آب آشامیدنی 500 میلی‌گرم در لیتر است.
آب تصفیه شده با دستگاه‌های خانگی	< 100	میزان TDS آب تصفیه شده به نوع دستگاه و کیفیت آب ورودی بستگی دارد.
آب مقطر	< 1	آب مقطر تقریبا عاری از املاح و مواد محلول است و TDS آن بسیار پایین است.
آب میوه	100 تا 500	میزان TDS آب میوه به نوع میوه و نحوه تهیه آن بستگی دارد.
قهوه	50 تا 200	میزان TDS قهوه به نوع قهوه، رست و نحوه دم کردن آن بستگی دارد.
چای	50 تا 150	میزان TDS چای به نوع چای، کیفیت آب و نحوه دم کردن آن بستگی دارد.
سوپ	100 تا 500	میزان TDS سوپ به نوع مواد تشکیل دهنده و نحوه پخت آن بستگی دارد.
آبلیمو	200 تا 500	میزان TDS آبلیمو به نوع لیمو و نحوه تهیه آن بستگی دارد.
آب تصفیه شده با دستگاه RO صنعتی	< 10	دستگاه‌های اسمز معکوس صنعتی می‌توانند TDS آب را تا 99.7% کاهش دهند.
آب تصفیه شده با دستگاه RO نیمه‌صنعتی	< 50	دستگاه‌های اسمز معکوس نیمه‌صنعتی می‌توانند TDS آب را تا 90% کاهش دهند.

چگونه TDS آب را کاهش دهیم؟

با توجه به آشنایی با مباحث اولیه TDS در این بخش به بهترین راه های کاهش TDS پرداخته شده است.

راه حل اول: اسمز معکوس (RO)

روش اسمز معکوس بهترین و محبوب ترین راه حل برای کاهش TDS و حذف آن از آب است. دستگاه تصفیه آب صنعتی به روش اسمز معکوس می تواند بیش از 98 درصد TDS شامل نمک های محلول، مواد معدنی و مواد شیمایی تا ابعاد 0.0005 میکرون را حذف کند. یک دستگاه تصفیه آب صنعتی از چندین مرحله فیلتراسیون و یک غشای نیمه تراوا برای کاهش بیش از 99.9٪ TDS استفاده می کند. این نوع سیستم تصفیه، در تصفیه خانه های آب رایج است. در صورت کم بودن دبی آب ورودی می توان از دستگاه تصفیه آب نیمه صنعتی و یا خانگی استفاده کرد.

راه حل دوم: تقطیر

راه حل موثر بعدی برای کاهش TDS آب تقطیر است. در این روش آب جوشانده می شود تا تمام آن تبخیر شود. سپس بخار آب در امتداد یک سطح خنک حرکت می کند تا در اثر میعان دوباره درون یک مخزن جداگانه جمع آوری می شود.

بیشتر آلاینده های موجود در آب دارای نقطه جوشی بالاتر از آب دارند. بنابراین به صورت جامد یا مایع در ته مخزن اولیه باقی می ماند. سپس با یک شست و شوی ساده می توان همه آن ها را حذف کرد. اما مواد محلول دیگری که با آب تبخیر می شوند توسط یک فیلتر کربنی که در دهانه دستگاه تقطیر قرار می گیرد و باقی TDS را به دام می اندازد.

دستگاه آب مقطر همانند یک دستگاه تصفیه آب عمل می کند و می تواند به طور موثری TDS را حذف کند. اما این فرایند بسیار زمان بر است و برای تولید آب تصفیه شده باید مدت زمان زیادی سپری شود.

دستگاه تقطیر آب روش بسیار موثری برای حذف TDS از آب است. در حین تقطیر، آب را می جوشانند تا تبخیر شود. اکثر مواد جامد محلول قادر به تبخیر با آب نیستند و در محفظه جوش باقی می مانند. سپس آب میعان شده و به یک مخزن تمیز و آماده برای نوشیدن تبدیل می شود.

راه حل سوم: یون زدایی یا دیونیزه کردن

دیونیزه کردن به فرآیندی اطلاق می شود که آب به درون الکترودهای مثبت و منفی ارسال می شود. این فرایند باعث می شود که یون های مثبت از آب جدا شوند و توسط الکترود منفی جذب شوند. آب دیونیزه شده با راندمان بالایی تصفیه شده چرا که تمامی یون های مثبت و منفی آن حذف شده اند. با این وجود، دیونیزه کردن آلاینده های خنثی و بدون بار را نمی تواند حذف کند. بنابراین معمولا آب پیش از تصفیه توسط دستگاه اسمز معکوس با این روش تصفیه می گردد. دیونایزر در مقایسه با دو روش گفته شده راندمان بیشتری در کاهش TDS آب دارد.

یون زدایی از یک فرآیند تبادل یونی استفاده می کند که در آن آب از بستر رزینی با بار مثبت و منفی عبور می کند، که هم کاتیون ها و هم آنیون ها را جذب می کند و آنها را از آب خارج می کند. یون زدایی فقط برای حذف آلاینده های یونی موثر است، بنابراین این فرآیند نیاز به استفاده از تصفیه کننده دیگری مانند سیستم اسمز معکوس برای حذف ناخالصی های غیر یونی دارد.

تفاوت TDS و TSS آب

TDS (Total Dissolved Solids): به معنای کل مواد جامد محلول است. این شاخص، میزان املاح و مواد معدنی حل شده در آب را نشان می‌دهد. این املاح شامل ذرات آلی و غیرآلی هستند و می‌توانند مواد معدنی مانند کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم، بی کربنات، سولفات، نیترات و کلرید باشند.
TSS (Total Suspended Solids): به معنای کل مواد جامد معلق است. این شاخص، میزان ذرات جامد ناحل و معلق در آب را نشان می‌دهد. این ذرات معمولا درشت‌تر از مواد محلول هستند و می‌توانند با چشم غیرمسلح دیده شوند یا با صاف کردن ساده آب از آن جدا شوند. ذرات معلق شامل مواردی مانند گل و لای، شن، رس، جلبک، باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر مواد آلی و غیرآلی ریز هستند.

تاثیر بر کیفیت آب:

TDS: میزان TDS بر طعم، بو و هدایت الکتریکی آب تاثیر می‌گذارد. مقدار بالای TDS می‌تواند باعث طعم نامطلوب آب شود.
TSS: میزان بالای TSS می‌تواند باعث کدر شدن آب، کاهش نفوذ نور و ایجاد مشکلات لوله‌کشی شود. همچنین TSS می‌تواند محل مناسبی برای رشد باکتری‌ها و سایر میکروب‌ها باشد.

فرق سختی آب TH (Total Hardness) و TDS

یکی از اشتباهات رایج این است که TDS را برابر با سختی آب می دادند. طبق تعریف هر کدام، سختی آب به کل مقدار یون های بی کربنات و کربنات (از جمله منیزیم و کلسیم) گفته میشود. در صورتی که TDS به کل جامدات آلی و غیر آلی گفته می شود. به عبارت دیگر سختی آب زیرمجموعه ای از TDS است. بدین منظور همیشه مقدار سختی آب کمتر یا مساوی TDS می باشد.

کاربرد:

TDS: برای ارزیابی کیفیت کلی آب آشامیدنی، آب صنعتی و کشاورزی کاربرد دارد.
TH: در مصارف خانگی برای بررسی سختی آب و تاثیر آن بر شستشو و رسوب‌گذاری، در صنایع برای جلوگیری از رسوب در دیگ‌های بخار و سیستم‌های خنک‌کننده کاربرد دارد.

شباهت‌ها:

هر دو شاخص از طریق آزمایشگاه اندازه‌گیری می‌شوند.
هر دو شاخص می‌توانند بر طعم، بو و کیفیت آب تاثیر بگذارند.

تفاوت‌ها:

دامنه: TDS شامل همه مواد محلول در آب (اعم از املاح معدنی و مواد آلی) می‌شود، در حالی که سختی کل فقط به کلسیم و منیزیم موجود در آب می‌پردازد.
واحد: TDS با واحد میلی‌گرم در لیتر (mg/L) اندازه‌گیری می‌شود، در حالی که سختی کل با واحد میلی‌گرم در لیتر (mg/L) یا درجه سختی (dH) اندازه‌گیری می‌شود.
تاثیر بر سلامتی:
- TDS: میزان بالای TDS می‌تواند برای سلامتی مضر باشد، اما شواهد قطعی در این زمینه وجود ندارد.
- سختی کل: سختی کل در مقادیر کم برای سلامتی مفید است، اما مقادیر بالای آن می‌تواند باعث ایجاد سنگ کلیه و مشکلات گوارشی شود.
تاثیر بر کیفیت آب: TDS بر طعم، بو و هدایت الکتریکی آب تاثیر می‌گذارد. سختی کل نیز می‌تواند بر طعم و همچنین ایجاد رسوب در لوله‌ها و ظروف آشپزی تاثیر بگذارد. در مقادیر کم، سختی کل برای سلامتی مفید است، اما در مقادیر بالا می‌تواند باعث ایجاد سنگ کلیه و مشکلات گوارشی شود.
ارتباط با یکدیگر: بخشی از املاحی که به سختی کل کمک می‌کنند، جزو TDS محسوب می‌شوند، اما تمام TDS جزو سختی کل نیست. به طور کلی، بین TDS و TH همبستگی وجود دارد، اما همیشه همبستگی مستقیمی نیست.

مثال:

آبی با TDS بالا و TH پایین می‌تواند حاوی مقادیر زیادی نمک (سدیم و کلرید) باشد.
آبی با TDS پایین و TH بالا می‌تواند حاوی مقادیر زیادی کلسیم و منیزیم سولفاته باشد.

تفاوت TDS و PH آب

یکی دیگر از رایج ترین اشتباهات این است که PH و TDS به یکدیگر مرتبط هستند. با توجه به تعریف هر کدام، PH نشان دهنده میزان غلظت یون هیدروژن (+H) می باشد. در صورتی که TDS مقدار املاح و جامدات محلول در آب را مشخص می کند. در نتیجه PH و TDS هیچ ارتباطی با یکدیگر ندارند.

فرق TDS و EC

TDS و EC هر دو شاخصی برای اندازه‌گیری مواد موجود در آب هستند، اما با هم تفاوت‌های کلیدی دارند.

EC (Electrical Conductivity):

تعریف: به معنای هدایت الکتریکی آب است. این شاخص، توانایی آب برای هدایت جریان الکتریکی را نشان می‌دهد. هر چه میزان املاح و یون‌های محلول در آب بیشتر باشد، هدایت الکتریکی آن نیز بالاتر خواهد بود.
واحد اندازه‌گیری: میکرو زیمنس بر سانتی‌متر (µS/cm) یا میکروموهو بر سانتی‌متر (µmho/cm)

تفاوت‌های کلیدی:

ماهیت اندازه‌گیری: TDS میزان کل مواد جامد محلول را اندازه‌گیری می‌کند، در حالی که EC توانایی هدایت جریان الکتریکی را می‌سنجد.
دقت اندازه‌گیری: TDS مستقیما میزان مواد محلول را نشان می‌دهد، در حالی که EC یک اندازه‌گیری غیرمستقیم است و به نوع و غلظت املاح موجود در آب بستگی دارد.
ارتباط با انواع املاح: TDS می‌تواند انواع مختلفی از املاح را در نظر بگیرد، در حالی که EC بیشتر تحت تاثیر یون‌های معدنی قرار دارد.

رابطه بین TDS و EC:

رابطه مستقیم: به طور کلی، بین TDS و EC یک رابطه مستقیم وجود دارد. یعنی با افزایش TDS، EC آب نیز افزایش می‌یابد.
عدم برابری کامل: این رابطه در غلظت‌های پایین املاح برقرار است، اما در غلظت‌های بالا ممکن است به دلیل تداخل یون‌ها، این رابطه خطی نباشد.
تخمین TDS از EC: در بسیاری از موارد، با استفاده از یک ضریب تبدیل تقریبی می‌توان TDS را بر اساس EC تخمین زد. اما این ضریب تبدیل برای آب‌های مختلف می‌تواند متفاوت باشد.

کاربرد:

TDS: برای ارزیابی کیفیت آب آشامیدنی، آب صنعتی و کشاورزی کاربرد دارد.
EC: در کشاورزی برای اندازه‌گیری میزان شوری خاک و آب آبیاری، در صنایع برای اندازه‌گیری غلظت مواد شیمیایی و در تصفیه آب برای بررسی عملکرد فیلترها کاربرد دارد.

منابع TDS در آب

تمامی جامدات محلول می توانند از هر نوع منبعی بدست بیایند. ممکن است از فاضلاب، مواد شیمیایی تصفیه آب، رواناب کشاورزی یا فاضلاب صنعتی وارد آب شوند.

منابع طبیعی مانند خاک و سنگ نیز ممکن است حاوی TDS باشند. رواناب شهری یا جریان آب باران در مناطق شهری می تواند حامل TDS باشد و حتی لوله ها و مواد لوله کشی مورد استفاده برای انتقال آب به خانه ممکن است منبع TDS باشند. لازم به ذکر است که TDS لزوما بد نیست.

مواد معدنی “مفید” را می توان در عوامل محیطی مانند ذخایر کربنی و چشمه های معدنی یافت. نمک ها که نوع رایجی از TDS هستند، ممکن است در نهایت در آب آشامیدنی ناشی از ورود آب دریا یا حتی از مواد یخ زدایی در جاده های شهری به یافت شوند.

بیشتر بخوانید: ناخالصی های موجود در آب

انواع جامدات محلول در آب

جامدات محلول در آب به چهار دسته کلی شامل مواد معدنی، نمک ها، فلزات محلول و سایر مواد آلی تقسیم بندی می شوند.

مواد معدنی

مواد معدنی مانند منیزیم، کلسیم و پتاسیم از منابع طبیعی وارد آب می شوند. هنگامی که آب از رودخانه ها، نهرها و دریاچه ها با سنگ های غنی از مواد معدنی تماس پیدا می کند، مقدار کمی از این مواد معدنی در آب حل می شوند. مواد معدنی طعم آب را بهبود می بخشد و به RDI (مصرف رژیم غذایی توصیه شده) روزانه شما کمک می کند.

نمک ها

سطوح پایین نمک ممکن است به طور طبیعی در آب های زیرزمینی وجود داشته باشد. نمک ها ممکن است تحت تأثیر فعالیت های انسانی مانند یخ زدایی جاده ها، استفاده از کود و نرم کننده آب، وارد آب ها شوند.

فلزات محلول

فلزات محلول عمدتاً از طریق آلودگی به آب راه می یابند. فعالیت های صنعتی و فعالیت های انسانی مانند معادن، هر دو می توانند منجر به شسته شدن فلزات به درون آب آشامیدنی شوند. مواد سنگ یا خاک ممکن است حاوی مقادیر کمی فلز باشند و برخی از انواع لوله های فلزی نیز می توانند در افزایش غلظت فلزات محلول در آب نقش داشته باشند.