SULARDA SERTLİK GİDERME

Su Yumuşatma Cihazı nedir?
Aquamatch endüstriyel su yumuşatma cihazları, iyon değişimi prensibine göre çalışarak sudaki sertliğe neden olan Ca (Kalsiyum) ve Mg (Magnezyum) iyonlarını gideren komple ünitelerdir.

Sertlik nedir?
Sertlik, sudaki kalsiyum ve magnezyum iyonlarının iyon konsantrasyonlarının toplamına eşit olan bir parametredir. Bu iyonlar, suyun doğal çevrimi boyunca toprak ve kayaçlar içinde, rezervuarlarda (doğal ve suni göl, deniz, akarsu vs.) depolandığı veya hareket halinde olduğu esnada temas ettiği mineral ve tuzların suda çözünmesi sonucunda suyun bünyesine geçerler. Mineral içeriği yüksek suların kullanım amacı ile çeşitli proseslere tabi tutulması sırasında, bu mineraller sudan tekrar ayrılarak ortamda birikim yaratma eğilimindedir. Özellikle yüksek sertlikteki sular, en basit su iletim tesisatlarından sıcak su ve buhar kazanlarına kadar çok çeşitli sistemler içerisinde Ca ve Mg iyonlarının çökelerek birikintiler oluşmasına, bu birikintilerin zamanla taşlaşmasına ve ısı transferi, kesit daralması, tıkanıklıklar ve korozyon türü problemlere yol açar. Bu durum mevcut tesisat ve ekipmana zarar vererek ve enerji sarfiyatını arttırarak ekonomik açıdan sakıncalar doğurur.
Sudaki toplam sertlik Ca ve Mg iyonlarının CaCO3 cinsinden konsantrasyonları toplamına eşit olup mg/lt veya ppm (parts per million) olarak ifade edilebilir, yani toplam sertlik Ca sertliği ve Mg sertliğinden oluşur. Bu birimler genelde kimyasal analizlerde kullanılmakta olup, pratik amaçlar için en yaygın olarak kullanılan sertlik birimi Fransız Sertliği (Fr.) dir. Bunun yanısıra Alman Sertliği (dH) ve grain/galon (gpg) da yaygın olarak kullanılan sertlik birimleridir. Bu birimlerin arasındaki ilişki aşağıda verilmiştir.
1 Fr. sertliği = 10 mg/lt veya 10 ppm toplam sertlik
1 Alman sertliği = 1.79 Fr. sertliği = 17.9 mg/lt veya 17.9 ppm toplam sertlik
1 Fr. sertliği = 1.72 gpg
Örnek: Bir kimyasal su analizinde, sudaki Ca konsantrasyonu CaCO3 cinsinden 150 mg/lt, Mg sertliği ise CaCO3 cinsinden 75 mg/lt ise,
Toplam sertlik (CaCO3 cinsinden) = 150 + 75 = 225 mg/lt
Toplam sertlik (Fr.) = 225 / 10 = 22.5 Fr.
Toplam sertlik (dH) = 22.5 / 1.79 = 12.57 dH
Toplam sertlik (gpg) = 22.5 / 1.72 = 13.1 gpg
Suların sertlik dereceleri nelerdir?
Sular, içerdikleri Ca ve Mg iyonlarının toplamına göre farklı derecelerde sertliğe sahip olabilir. Sertlik değerlerine göre suların sınıflandırılması şu şekilde yapılır:
Yumuşak sular < 1 Fr.
Az sert sular 1-5 Fr.
Orta sert sular 5-20 Fr.
Sert sular 20-50 Fr.
Çok sert sular > 50 Fr.
Ticari ve endüstriyel amaçlı kullanımlarda, proses ve ekipman ömrü bakımından kullanılan suların yumuşak olması istenir. İçme suyu standartlarında belirli bir limit değer verilmemiş olmasına karşın, az ve orta sertlikteki suların içme ve genel kullanım suyu olarak sağlığa zararlı olmadığı kabul edilmektedir. Ancak hiçbir zaman unutulmamalıdır ki, suyun sağlığa zararlı olup olmaması sadece sertlik parametresine bağlı bir şey değildir. Bir suyun içme ve genel kullanım amaçlı kullanıma uygunluğu, öncelikli kalite parametrelerinin standartlarla belirlenmiş tavsiye edilen ve maksimum limit değerleri göz önüne alınarak ancak yetkili kurum ve laboratuarlar tarafından tespit edilebilir.
Bu doğrultuda, Aquamatch, yumuşatıcı cihazı çıkışından alınan suyun her türlü koşul altında içme ve kullanım amacına yönelik olarak sağlığa uygun olduğunu veya olacağını garanti etmemektedir. Aquamatch fiziksel, kimyasal ve mikrobiyolojik analizler ışında suyun sağlığa uygun olup olmaması konusunda ancak tavsiyede bulunabilir.
Sert su ile yumuşak suyun fiziksel özellikleri nelerdir?
Sert sular, sahip oldukları yüksek iyon konsantrasyonu nedeniyle daha yüksek bir kaynama noktasına sahiptir, bu nedenle sert suların ısıtılmasıında daha fazla enerji sarfedilir. Sert suda sabun kolay köpürmez. Yumuşak sularda ise, sabun kullanıldığında kolay köpürür ve durulama yapıldığında elde sabun kalmış hissi verir. Sert sular buharlaştıklarında, geride kireç benzeri tortu ve lekeler bırakır.
İyon değişimi nedir?
Sudaki belirli artı veya eksi yüklü iyonların sudan alınarak yerine aynı yüke sahip başka iyonların suya verilmesi, böylelikle sudaki iyon dengesinin korunarak belirli iyonların giderilmesi işlemine iyon değişimi denir. İyon değişimi için genellikle reçine adı verilen özel malzemeler kullanılır.
Reçine nedir?
Reçine, suni olarak üretilen ve bünyesinde çapraz bağlı çeşitli polimerler barındıran anyonik veya katyonik karaktere sahip bir malzemedir. Su ile temas ettiğinde, bünyesindeki temel iyonu sudaki benzer yüklü iyonlar ile değiştirme kapasitesine sahiptir. Sertlik gideriminde kullanılan katyonik tip iyon değiştirici reçineler sodyum (Na) bazlı reçineler olup sudaki kalsiyum ve magnezyumu tutarak kendi bünyelerindeki sodyum iyonlarını suya verirler. Bu şekilde yumuşatılan sularda Ca ve Mg iyonları bulunmazken, sodyum iyonu konsantrasyonu yüksektir. Ancak yüksek sodyum konsantrasyonu suyun kullanılabilirliğini olumsuz yönde etkilemez.
İyon değiştirme kapasitesi nedir?
Sudaki Ca ve Mg iyonlarını kendi bünyesindeki Na iyonu ile değiştiren reçine, bir süre sonra bünyesindeki Na iyonlarını tüketir. Bu noktadan itibaren, iyon değişimi aktivitesi azalmaya başlar ve reçine ile temas eden su yumuşatılamaz. Reçinenin iyon değiştirme kapasitesi, bu noktaya ulaşılana kadar Na iyonu ile ne miktarda Ca ve Mg iyonunu değiştirebildiğinin bir ölçüsüdür.
İyon değiştirme kapasitesi yumuşatılan su hacmi (m3 veya galon) x sertlik derecesi (Fr. veya gpg) formülünden hesaplanır ve birimi m3Fr veya grain dir. Belirli bir tip reçinenin iyon değiştirme kapasitesi, ideal şartlarda sabittir. Buradan şu önemli sonuç ortaya çıkar;
Reçinenin iyon değiştirme kapasitesi sabit ise, yumuşatılan su hacmi ile sertlik derecesi ters orantılıdır. Yani, belirli bir hacimde reçine kullanıldığında ve bu reçine miktarı değişmediğinde, suyun sertliği arttıkça yumuşatılabilecek su miktarı azalır, sertlik azaldıkça yumuşatılabilecek su miktarı artar. Ancak bu durum, iyon değiştirme kapasitesinin değişmediği kabulu ile geçerlidir. İyon değiştirme kapasitesinin sabit olması ise, reçinenin rejenerasyonu ile doğrudan bağlantılıdır.
Rejenerasyon nedir?
Bünyesindeki tüm Na iyonlarını Ca ve Mg iyonları ile değiştirmiş ve daha fazla iyon değiştirme kabiliyeti kalmamış olan bir reçineye, tekrar iyon değiştirme kapasitesi kazandırma işlemine rejenerasyon (yenileme) denir. Rejenerasyon işleminin temeli, reçinenin bünyesinde kalmamış olan Na iyonlarını reçineye tekrar yüklemektir. Na bazlı reçinelerin rejenerasyonu tuz (NaCl) kullanılarak yapılır.
Rejenerasyon nasıl gerçekleşir?
Aquamatch su yumuşatma cihazları, otomatik olarak rejenerasyon yapma özelliğine sahiptir. Reçinenin rejenerasyonu, tuzun suda çözünerek Na ve Cl iyonlarına ayrılmasından sonra, bu tuzlu su ile reçinenin yıkanması esnasında Na iyonlarının reçineye yüklenmesi, Cl iyonlarının ise yumuşatma işlemi sırasında reçinenin üzerine tutunmuş olan Ca ve Mg iyonları ile birlikte durulanarak drenaja atılması şeklinde gerçekleşir. Bu şekilde, yumuşatma kabiliyetini yitirmiş olan reçine yenilenerek tekrar yumuşatma işlemini gerçekleştirmek üzere servise girmeye hazır hale gelmiş olur.
Otomatik rejenerasyon kontrolu, aşağıdaki şekillerde sağlanır:
- Volümetrik kontrol ; cihazdan geçen su hacmi bir sayaç ile okunur, sayaç üzerinde yapılan ayara göre belirli bir hacimde su geçtikten sonra cihaza otomatik rejenerasyon komutu verilir.
- Zaman kontrolu ile ; bir zaman saati yardımıyla zamana bağlı olarak istenen sıklıkta cihaza otomatik rejenerasyon komutu verilir. (Zamana bağlı otomatik kontrol, ekonomik nedenlerle düşük kapasiteli sistemlerde tercih edilir.)
- Çıkış suyu sertliğine göre ; cihaz çıkışındaki sertlik değeri istenen değerin üzerine çıktığında cihaza otomatik rejenerasyon komutu verilir.