الماء المقطر

يُستخلص ماء الشرب من مياه البحر بالتقطير منذ حوالي عام 200 ميلادي على الأقل، حين وصف الإسكندر الأفروديسي هذه العملية بوضوح . ^{[ 1 ]} ويعود تاريخها إلى ما قبل ذلك، إذ ورد ذكر تقطير الماء في كتاب أرسطو " الأرصاد الجوية" . ^{[ 2 ]} وقد ابتكر الكابتن إسرائيل ويليامز، قائد سفينة " فريندشيب " (1797) ، طريقةً لتقطير الماء، وصفها في مذكراته. ^{[ 3 ]}

حتى الحرب العالمية الثانية ، كان تقطير مياه البحر لإنتاج المياه العذبة عمليةً تستغرق وقتًا طويلاً وتستهلك وقودًا باهظًا. وكان يُقال: "يلزم جالون واحد من الوقود لإنتاج جالون واحد من الماء العذب". قبيل الحرب بقليل، طوّر الدكتور ر. ف. كلاينشميدت جهاز تقطير بالضغط، عُرف باسم جهاز كلاينشميدت، لاستخلاص المياه العذبة من مياه البحر أو المياه الملوثة. وبضغط البخار الناتج عن غليان الماء، أمكن استخلاص 175 جالونًا أمريكيًا (660 لترًا؛ 146 جالونًا إمبراطوريًا ) من المياه العذبة من مياه البحر مقابل كل جالون ( 3.8 لترات؛ 0.83 جالونًا إمبراطوريًا ) من الوقود المستخدم.         

خلال الحرب العالمية الثانية، أصبحت أجهزة التقطير من نوع كلاينشميدت معيارًا في سفن الحلفاء وعلى المقطورات المخصصة للجيوش. وقد شاع استخدام هذه الطريقة في السفن ووحدات تقطير المياه المحمولة ^{[ 4 ]} خلال النصف الثاني من القرن.

تستخدم السفن الحديثة الآن مبخرات من نوع التبخر السريع لغلي مياه البحر، حيث يتم تسخين الماء إلى ما بين 70 و80 درجة مئوية (158 و176 درجة فهرنهايت) وتبخيره في فراغ. ثم يتم جمع هذا الماء على شكل تكثيف قبل تخزينه.  

يؤدي تقطير الماء باستخدام المعدات التجارية إلى إزالة جميع المعادن الذائبة تقريبًا ، مثل الكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم والفلورايد والبوتاسيوم والحديد والزنك ، ليصبح إجمالي المواد الصلبة الذائبة أقل من 1 جزء في المليون، كما يقلل من موصليته الكهربائية إلى أقل من 2 ميكروسيمنز/سم. تتراوح الموصلية الكهربائية لمياه الصنبور العادية بين 200 و800 ميكروسيمنز/سم. ويكون الرقم الهيدروجيني للماء المقطر دائمًا أقل بقليل من 7 (متعادل) لأن الماء المقطر يمتص كميات ضئيلة من غاز ثاني أكسيد الكربون من الجو، مما يُكوّن آثارًا من حمض الكربونيك ويخفض الرقم الهيدروجيني للماء المقطر إلى حوالي 5.8 (حمضي ضعيف جدًا). ^{​​[ 5 ]}

يمكن تصميم وبناء أجهزة التقطير الشمسي بسهولة نسبية، باستخدام مواد رخيصة. ^{[ 6 ]}

يمكن استخدام الماء المقطر في مكاوي البخار لكيّ الملابس، مما يقلل من تراكم الترسبات الكلسية في المناطق ذات المياه العسرة، وبالتالي يقلل من عمر مكاوي البخار. تحتوي بعض مكاوي البخار على فلاتر مدمجة لإزالة المعادن من الماء، مما يتيح استخدام ماء الصنبور العادي.

تميل الأيونات الموجودة عادةً في مياه الصنبور إلى تقليل عمر بطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة في السيارات والشاحنات بشكل كبير. هذه الأيونات غير مقبولة في أنظمة تبريد السيارات لأنها تُسبب تآكل مكونات المحرك الداخلية وتستنزف المواد المضافة المضادة للتآكل والتجمد الموجودة في مانع التجمد . ^{[ 7 ]}

يمكن للماء المقطر أن يزيد من كثافة الهواء لمساعدة محركات الطائرات النفاثة المبكرة أثناء الإقلاع في ظروف جوية "حارة وعالية"، كما تم استخدامه في طائرة بوينغ 707 المبكرة . ^{[ 8 ]}

يمكن لأجهزة الترطيب منخفضة الحجم، مثل مرطبات السيجار ، استخدام الماء المقطر لتجنب ترسب المعادن. ^{[ 9 ]}

يُعدّ التحكم في الشوائب، بالإضافة إلى موثوقية المعدات، أمراً بالغ الأهمية في التطبيقات الطبية، حيث يُستخدم الماء المقطر، على سبيل المثال، في أجهزة ضغط مجرى الهواء الإيجابي المستمر (CPAP) لترطيب الهواء للتنفس. ولا يترك الماء المقطر أي ملوثات عند تبخيره بواسطة جهاز الترطيب في جهاز CPAP. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

تتطلب بعض التطبيقات البيولوجية التحكم في الشوائب، لا سيما في التجارب. فعلى سبيل المثال، يؤدي تقطير الماء قبل إضافته إلى حوض السمك إلى إزالة الملوثات غير المتطايرة المعروفة وغير المعروفة. تحتاج الكائنات الحية إلى معادن محددة؛ لذا فإن إضافة الماء المقطر إلى نظام بيئي، كحوض السمك، يقلل من تركيز هذه المعادن. ومن المتوقع أن تزدهر الأسماك والكائنات الحية الأخرى التي تطورت للبقاء في البحيرات والمحيطات ضمن نطاقات المعادن الموجودة في بيئتها الأصلية. ^{[ 12 ]}

تتوفر المياه المقطرة المعبأة عادةً في محلات السوبر ماركت والصيدليات، كما تتوفر أجهزة تقطير المياه المنزلية. وتُعدّ عملية تنقية المياه، كالتقطير مثلاً، بالغة الأهمية في المناطق التي لا تكون فيها مصادر المياه أو مياه الصنبور صالحة للشرب دون غليها أو معالجتها كيميائياً.

تحتوي إمدادات المياه البلدية عادةً على آثار من مكونات معينة بمستويات تخضع للرقابة لضمان سلامة استهلاكها. ^{[ 13 ]} وقد تنتج بعض المكونات الأخرى، مثل آثار الألومنيوم ، عن عملية المعالجة. ولا تُزال الفلورايد والأيونات الأخرى من خلال عمليات ترشيح المياه التقليدية. ومع ذلك، فإن التقطير يُزيل معظم الشوائب. ^{[ 14 ]}

كما يُستخدم الماء المقطر كمياه شرب في المناطق الساحلية القاحلة التي تفتقر إلى المياه العذبة الكافية، وذلك عن طريق تحلية مياه البحر. ^{[ 15 ]}

من الممكن لصانعي الجعة مزج الماء المقطر مع الماء العسر لمحاكاة المياه العذبة في بلزن . ^{[ 16 ]}