SU ŞARTLANDIRMA


kimya

 

 

 

SU ŞARTLANDIRMANIN TEMEL PRENSİPLERİ NELERDİR ?

 

Su kimyasal olarak iki atom hidrojen ve bir atom oksijenin birleşmesi ile meydana gelmiştir.

H2 + 1/2 O2 ——> H2O + ISI ( Q = 57,798 kal / mol gr)

Reaksiyon sonucu ortaya çıkan ısı suyun oluşum ısısıdır. Kimyaca H2O şeklinde ifade edilen su doğada saf halde bulunmaz. Saf su çok iyi bir çözücüdür. Bir destilasyon olayı görünümünde olan, suyun buharlaşıp tekrar yoğunlaşarak yağmur meydana gelmesi olayı ile saf su yapısında yağmur suyu oluşur. Oluşan bu su öncelikle atmosferde bulunan gazları çözerek saflığını yitirir. Atmosferde bulunan O2 ve CO2 yanında sanayi gazları (SO2 vd.) da su tarafından çözülerek , suyun saflığı yeryüzüne inmeden önemli ölçüde kaybedilmiş olur. Su yeryüzünde temasta olduğu ortamdan birçok maddeyi de bünyesine alır. Suya çözünme yolu ile katılan bu kirlilik yanında biyolojik yaşam ve çevre kirliliği nedeni ile karışan atıklar ve süspans katı taneciklerde suyu kirleten faktörler olarak karşımıza çıkmaktadır. Suyu kirleten faktörleri incelediğimizde suyun elde edildiği kaynak ve ortamın özelliğine göre farklı yapı gösterecektir. Suyun kullanım amacına göre yapısının tam bilinmesi ve istenmeyen unsurların giderilmesi gereği vardır. Teknolojinin vazgeçilmez unsurlarından olan su doğadan elde edildiği şeklinde kullanılmaz. Suyun bünyesinde taşıdığı kirlilikten arıtılması ünite özelliğine göre hazırlanması gereği vardır.

 

SUYUN TANIMINDA KULLANILAN TERİMLER :

 

1) SERTLİK : Su iyi bir çözücü olduğundan geçtiği ortamda karşılaştığı tuzları çözerek bünyesine alır. Böylelikle suda Ca+2, Mg+2, Fe+2 gibi iyonların varlığı suya sertlik olarak adlandırılan bir özelliği verir. Sertlik erecesi (+2) değerlikli minerallerin CaCO3 veya CaO cinsinden ifadesidir. En çok kullanılan sertlik derecesi birimi Fransız sertliğidir. 1 Fr sertlik derecesi 1 lt suda çözünmüş 10 mg CaCO3′ ı belirtir.
10 mg/lt CaCO3 (ppm) = 1 Fr
Diğer bir sertlik derecesi de Alman sertlik derecesidir. (dH)
1 dH sertlik derecesi 1 lt suda çözünmüş 10 mg CaO belirtir.
1 Fr = 0.56 dH
Sertlik genel olarak tuzların yapısına göre şu şekilde sınıflandırılabilir.
a) Geçici sertlik b) Kalıcı sertlik

GEÇİCİ SERTLİK : Geçici sertlik, suda çözünmüş Ca ve Mg bikarbonatların varlığını belirler. Bu sertlik basit olarak kaynatma ile giderilebilir. Isı ile bikarbonat tuzları bozunarak suda çözünmeyen CaCO3 oluşturur. Böylelikle sertlik yapıcı katyonlar çökerek CO2 şeklinde ortamdan ayrılır.

Ca (HCO3 )2 —–> CaCO3 + CO2 + H2O

KALICI SERTLİK : Suyun kaynatılması ile giderilmeyen sertlik olarak tanımlanır. Sertlik veren katyonların bikarbonat dışında CI , SO4 , NO3 vb. gibi anyonlarla verdiği tuzlar kalıcı sertliği meydana getirir. Geçici ve kalıcı sertliğin hepsi birden sertlik bütününü oluşturur ve TOPLAM SERTLİK olarak adlandırılır.

2) ALKALİTE : Alkalite suyun bazlık ögelerinin bir ölçümüdür. Suyun kuvvetli asitleri nötürleştirme kabiliyeti olarak tanımlanır. Sudaki toplam alkaliliği, genel olarak OH, CO3 ve HCO3 iyonları oluşturur. Uygun sınırlar içinde alkalite sıhhi bir ölçüme sahip değildir. Fakat koagülasyon, yumuşatma ve korozyon ile ilgili olarak çok önemlidir. Sudaki toplam alkaliliğin tayininde iki temel unsur kullanılır.
a) Fenolftalein alkalitesi (P) b) Toplam alkalite (M)

a) FENOLFTALEİN ALKALİTESİ (P) : Alkalilik asitleri nötürleştirme kabiliyeti olduğundan bir suyun alkaliliğini ölçmek için kuvvetli asit eriyikleri kullanılır. Asit ile titrasyonun ilk aşamasında fenolftalein indikatörü kullanılır. Bu indikatörle asit alanı pH=8.3′ ün altındadır ve alkali alanı bu değerin üstüdür. Fenolftalein ilavesi ile pembe renk alan su (numune) asit ilavesi ile renksizleştiği an pH 8.3 ‘dür. Bu an sudaki OH iyonlarının tamamı ve CO3 iyonlarının yarısı nötürleştirilir. Böylece fenolftalein kullanılarak bulunan ilk aşama alkaliliğe, fenolftalein alkaliliği adı verilir.
b) TOPLAM ALKALİTE (M) : P alkalitenin belirlenmesinden sonra suya metiloraj indikatörü ilave edilir. Su sarı renk alır ve titrasyona bu noktadan devam edilir. Bu indikatörle asit alan pH 8.3 – 4.6 arasıdır. Sarı renk oraj renge dönüştüğü andaki suyun pH’ı 4.6 kabul edilerek asit damlatılması durdurulur. Metiloranj kullanılanılarak bulunan alkaliteye toplam alkalite adı verilir.

3) pH : Suyun pH derecesi, su içindeki hidrojen iyonları konsantrasyonunu gösterir. Su çok zayıf bir şekilde kendisini oluşturan H ve OH iyonlarına ayrışır.

HOH —–> H+ + OH –
Yapılan ölçümler 1 lt saf suyun sadece 1/107 gr hidrojen iyonu içerdiğini gösterir. Kullanım güçlüğünden dolayı böyle bir kesir yerine tam bir sayı oluşturmak için , hidrojen iyonu konsantrasyonunun (-) logaritması alınarak ph değeri düzenlenmiştir. Bu durumda;

pH = – log H + pH = – log 10- 7 pH = 7

Bu sebeple saf suyun pH değeri 7’dir. Saf su içinde OH iyonu konsantrasyonu H iyonu konsantrasyonuna eşittir ve

pOH = – log OH- pOH = – log 10 -7 pOH = 7

pH + pOH = 14 (sabit) bağıntısı vardır.

Suda çözünmüş tuzlar, asitler, bazlar, asit oksitler suyun pH derecesinin değişmesine sebep olurlar. Ancak yinede her zaman pH + pOH = 14 değeri sabit kalır. pH değeri 7 olan sular nötr karekter gösterir. pH değerinin 7 ‘ nin altına düşmesi ortama asit, üzerine çıkması ise alkali özellik verir. Burada şunu söylememiz gereklidir. pH değeri suyun asitlik veya alkalilik değeri demek değildir. Asidite ve alkalite suyun nötürleştireceği alkalilik veya asitlik kapasitesidir . Alkalite ve asidite deyimleri bize sudaki HCO3, CO3, OH gibi alkali, SO4, CI, NO3 gibi asit köklerinin miktarı hakkında bilgi verir. Oysa pH değeri yalnızca ortamdaki hidrojen iyonu konsantrasyonunu gösterecektir.

Yapılan su analizlerinde pH değerinin kontrolu aşağıdaki amaçlar için yapılır;
1- Korozyonun önlenmesi
2- Kazan suyu şartlandırmasının kontrolü
3- Koagülasyonda kullanılacak malzemelerin hesaplanması
4- Yaşama ortamını bozarak sudaki hayvansal ve bitkisel çoğalmayı kontrol etmek

4) RENK VE BULANIKLIK : Saf halde su renksizdir. suyun rengi içinde bulunan yabancı maddelerden ileri gelir. Bu maddeler organik ve inorganik olmak üzere iki grupta incelenebilir. Suyun rengi, suda askıda bulunan katı maddeler uzaklaştırıldıktan sonra bulunan ” Gerçek renk ” ve gerçek renkle birlikte askıda bulunan katı maddelerin sebep olduğu ” Görünen renk ” olmak üzere ikiye ayrılır. Renk, renk veren maddelerin ağırlığının bir ölçüsü değil, onların renk üretme özelliğinin bir ölçüsü olduğundan ppm olarak değil birim olarak ölçülür. Standart birim bir potasyum-hegza-kloroplatinat ve kobalt klorür çözeltisindeki 1 mg/lt platinin sebep olduğu renk derecesidir. Renk giderilmesi , içme suyu ve bir işletme ünitesinin verimi açısından önemlidir.

Bulanıklık suyun ışığı direkt olarak geçirmeme, dağıtma ve absorbe etme özelliği olarak tanımlanabilir. Suyun bulanıklığı su içinde askı halde bulunan kil,organik maddeler, mikroskopik organizmalar, çökelmiş haldeki kalsiyum karbonat, alüminyum hidroksit veya benzer haldeki maddelerin miktarı, cinsleri,dağılımı, incelik derecesi ve ışığı absorbe etme kabiliyetine bağlıdır. Bu sebeple ppm olarak değil birim olarak ölçülür. Standart bulanıklık birimi 1 mg SiO2′ nin 1 lt saf suda oluşturduğu bulanıklık olarak tanımlanır.

5) İLETKENLİK VE TDS (Total dissolved solids) : Suda çözünmüş tuzlar suyun elektriksel iletkenliğini arttırırlar. Suyun elektriksel iletkenliğinin ölçülmesi içinde çözünmüş bulunan tuzların miktarı hakkında bilgi verir ve demineralize su üretiminin kontrolünde ve kazan suyunun kontrolünde önemli bir faktördür.
TDS değeri suda çözünmüş bulunan toplam katı madde miktarını gösterir. Belirli bir hacimde alınan su ısıtılıp buharlaştırıldığında geriye kalan kuru madde suyun içinde çözünmüş katı miktarını belirler. TDS değerinin belirlenmesi suların korozyon ve kışır oluşturma kabiliyetinin anlaşılması ve suların şartlandırılmasında kullanılacak kimyasalların miktarlarının tayini açısından önemlidir.