ارزيابي عملكرد شاخص هدايت الكتريكي در پايش فرايند نمك زدايي سفالينه هاي تاريخي

Use of Electrical Conductivity for Monitoring of Desalination Process of Historical Potteries

نمك هاي محلول از مهم ترين عامل هاي آسيب رسان به ساختار سراميك هاي تاريخي شناخته مي شوند كه بر اثر ايجاد فشار ناشي از بلورين شدن و هيدراسيون در چرخه هاي تر و خشك شدن، سبب ايجاد ترك ها و ريزترك ها، پوسته شدن و پودري شدن و سرانجام تخريب اثر مي شوند. با توجه به نياز به انجام عمليات نمك زدايي به منظورخارج كردن نمك هاي محلول آسيب رسان و اهميت اين مرحله به دليل تماس مستقيم سفالينه تاريخي با آب و پيامدهاي ناشي از آن، كوتاه كردن زمان تماس سفالينه - آب بسيار داراي اهميت است. در روش هاي مرسوم نمك زدايي، پايش كمي انجام نگرفته و درنتيجه سفالينه به طور معمول به مدت طولاني و غيرلازم در تماس با آب قرار مي گيرد. بنابراين دراختيار داشتن روشي دقيق، قابل اطمينان، سريع و دردسترس، براي پايش ميزان استخراج املاح، ضروري است. در اين مقاله، شاخص هدايت الكتريكي (EC) به عنوان روشي دقيق و ارزان براي پايش فرايند نمك زدايي معرفي شده است. در اين راستا با استفاده از روش طراحي آزمايش هاي سطح پاسخ، طي 52 آزمايش طراحي شده، رابطه ي ميان استخراج املاح از نمونه با هدايت الكتريكي، مورد بررسي قرار گرفت. متغيرهاي مستقل در اين پژوهش، دماي پخت قطعه، مدت زمان غوطه وري، سرعت هم زدن در سامانه غوطه وري، همچنين نوع و غلظت ماده فعال سطحي بوده اند. يون كلسيم (Ca2+) به عنوان شاخص غلظت املاح درنظر گرفته شد. ضريب همبستگي ميان EC و ميزان كلسيم خارج شده از شيء، ۰/۹۲۳ + با ۰/۰۰۰= p-value بوده و رابطه اي خطي با قابليت پيش بيني حدود 96 % بين اين دو پارامتر ديده مي شود. با توجه به اينكه در محل سايت هاي حفاري و كارگاه هاي مرمت، امكان دسترسي به دستگاه هاي آناليز شناسايي كمييون ها به طور معمول مقدور نيست، از اين رو سنجش هدايت الكتريكي روش مناسبي براي پايش فرايند نمك زدايي در سيستم غوطه وري است و تعيين نقطه پايان عمليات نمك زدايي را نيز به سادگي امكان پذير مي سازد.

The deterioration of ancient porous materials due to the dehydration and crystallization of water-soluble salts is a well-known phenomenon. Salt crystallization is an important factor in the deterioration of ancient ceramics and will almost always cause some degree of damage، ranging from exfoliation of the glaze to complete disintegration of the body. To avoid any ultimate damage of aggressive salts، it is very important the essential desalination process be accomplished within a short period of time because of the direct contact of the historical porous material with water. Since EC is proportional to the concentration of ions، therefore desalination process can be monitored by EC readings. In this paper، it was documented that Electrical Conductivity (EC) is an accurate، reliable، fast and simple method for monitoring of salt extraction during desalination process. To validate this method، 52 experimental runs، designed by Response Surface Methodology (RSM) have been performed. RSM is carried out by Minitab software، version 16. Independent parameters in this research are firing temperature، immersing time، agitation rate، type، and concentration of surfactant. Calcium ion was selected as an indicator of soluble salts and measured through Atomic Absorption Spectroscopy (AAS). Electrical conductivity and calcium ion concentration are measured as desirable responses. The correlation between Ca2+ concentration and EC readings was also investigated. Pearson correlation between EC and extracted Ca2+ is +0.923 with p-value = 0.000 and linear function between these parameters are observed with approximately 96% goodness of the fit. Therefore، EC is introduced as a suitable indicator for monitoring of salt removal efficiency in the immersing system method. This monitoring method is recommended for determining the end point of desalination process especially in archaeological sites and restoration workshops where a reliable، and fast method is most desirable.