1 SUDA SERTLİK ve CO2 TAYİNİ 1.SUDA SERTLİK TAYİNİ Suyun sertliği kavramı ile kalsiyum (Ca +2 ) ve magnezyum (Mg +2 ) iyonlarının toplamı anlaşılır ve 1 litre suyun içerdiği Ca ve Mg iyonlarının kalsiyum oksit (CaO) veya kalsiyum karbonat (CaCO3) cinsinden ifade edilmesi ile belirlenir. Suda 2 tip sertlik mevcuttur. İçme sularının belli sertlik derecelerinin üzerinde olması uzayan süreçte böbrek taşları oluşumu gibi neticelere yol açmaktadır. Sert suların işletmelerde buhar elde etmek amacıyla kullanılması ise buhar kazanlarının ve buhar tesisatının zarar görmesine, paslanmaz çelik ünitelerde oluşan çökelekler nedeniyle ısı iletiminin güçleşmesine dolayısıyla enerji gereksinimlerinin artmasına neden olmaktadır. Bu tip suların kullanım öncesinde sertliğinin giderilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. 1.1. Geçici Sertlik (Karbonat Sertliği): Kalsiyum ve magnezyum iyonlarının suda çözünmüş olan bikarbonatlarından ileri gelir. Suyun belirli bir süre kaynatılmasıyla sudaki kalsiyum ve magnezyum iyonları çöktürülerek uzaklaştırıldığı için (CO2 de uçar) bu tip s sertliğine geçici sertlik adı verilmiştir. Çaydanlıkların dip kısmında oluşan tortu bu çözünür bikarbonatların sıcaklık ile CaCO3, MgCO3, CaO ve MgO şeklinde çökmesiyle oluşmuştur. Reaksiyonları şu şekildedir; 1.2. Kalıcı Sertlik (Karbonat Olamayan Sertlik): Kalsiyum ve magnezyum iyonlarının sülfat (SO4 - ), klorür (Cl - ) ve nitrat (NO3 ) iyonlarının oluşturduğu tuzların meydana getirdiği sertliktir. Kalsiyum sülfat CaSO4 Magnezyum sülfat MgSO4 Kalsiyum klorür CaCl2 Magnezyum klorür MgCl2 Kalsiyum nitrat Ca(NO3)2

2 Magnezyum nitrat Mg(NO3)2 ve kısmen de diğer bileşiklerden meydana gelir. Bu tuzlar sıcaklık ile çökeltilemezler. Dolayısıyla sudan uzaklaştırılmaları için anyon ve katyon değiştirici reçineler yardımıyla sertlikleri belli düzeylere kadar giderilir. Suyun içerdiği toplam sertlik ise; Eşitliği ile hesaplanır. Suda belirlenen sertlik 3 farklı tipte ifade edilebilir. Bunlar; Fransız sertliği, İngiliz sertliği Alman sertliği diye ifade edilir. Bu sertlik cinsleri birbirine dönüştürülebilir. Yalnızca ifade farklılıkları vardır. Bu nedenle burada yalnızca Fransız sertliği verilecektir. Fransız Sertlik Derecesi: Sudaki sertlik veren maddelerin uygun bir yöntemle belirlenmesi ve CaCO3 cinsinden ifade edilmesi ile belirlenir. Buna göre; 100 ml suda 1 mg CaCO3 miktarına eşdeğer sertlik var ise buna 1 FS denir. Eğer gerekirse aşağıdaki eşitliklerle sertlik birimleri birbirine dönüştürülebilir: 1 Fransız Sertlik Derecesi = 0.56 *Alman Sertlik Derecesi = 0.7 *İngiliz* Sertlik Derecesi GEÇİCİ SERTLİĞİN TİTRİMETRİK OLARAK BELİRLENMESİ 100 ml su örneği (çeşme suyu) mezür ile bir erlene alınır. Üzerine 2-3 damla metil oranj indikatörü eklenir. Bürete doldurulmuş ve ayarlı 0,1N HCl ile kırmızımtırak renge kadar titre edilir. Denemenin bir tekrarı daha yapılarak sarfiyatlar belirlenir. Buna tekerrür denir. Kör Deneme: 100 ml saf su ile işlem tekrarlanır ve sarfiyat not edilir. Titrasyonda Ca ve Mg için aşağıdaki tepkimeler gerçekleşir. Görüldüğü gibi 1 Ca(HCO3) molekülü için 2 HCl tepkimeye girmektedir. Buna göre tesir değeri 2 olarak alınacaktır.

3 Ca(HCO3)+2HCl CaCl2+2H2O+2CO2 Mg(HCO3)+2HCl MgCl2+2H2O+2CO2 GEÇİCİ SERTLİĞİN İFADE EDİLMESİ T/E= N.F.S eşitliği kullanılarak sonuç belirlenir. T: mg olarak CaCO3 miktarı E: CaCO3 eşdeğer molekül ağırlığı; CaCO3 molekül ağırlığının tesir değerliğine bölünmesi ile belirlenir. MACaCO3: 100 gr/mol T.DCaCO3 = 2 N: Titrasyonda kullanılan HCl normalitesi F: HCl çözeltisinin faktörü (Faktör HCl çözeltisinin ayarlanması sırasında belirlenir. Burada bu değer 1 alınacaktır) S: net sarfiyat; Çeşme suyu için harcanan sarfiyattan saf su için harcanan sarfiyat çıkarılır. Sonuçta 100 ml suyun içerdiği geçici sertlik CaCO3 cinsinden belirlenmiş olur. TOPLAM SERTLİĞİN BELİRLENMESİ Etilen daimintetraasetik asit (EDTA) 4 değerli bir asit olup kompleksometrik titrasyonlarda kullanılan bir kimyasaldır. Ca ve Mg iyonları ile kompleks oluşturma özelliği vardır. 50 ml çeşme suyu örneği erlene alınarak üzerine 4 damla ErioT indikatörü ve 1 ml tampon çözelti ilave edilir. Bu oluşan çözelti kırmızı renklidir. Bürete doldurulmuş olan 0,01 N EDTA çözeltisi ile titrasyon yapılır. Renk maviye dönünce titrasyon bitirilir. Aynı işlem 50 ml çeşme suyu alarak tekrarlanır. TOPLAM SERTLİĞİN İFADE EDİLMESİ T/E=N.F.S eşitliği ile belirlenir. T: mg olarak CaCO3 miktarı E: CaCO3 eşdeğer molekül ağırlığı; CaCO3molekül ağırlığının tesir değerliğine bölünmesi ile belirlenir. MA CaCO3: 100 gr/mol T.D CaCO3 = 1 (Burada CaCO3 ve EDTA bie bir oranında tepkimeye girmektedir) N: Titrasyonda kullanılan EDTA normalitesi

4 F: EDTA çözeltisinin faktörü (Faktör EDTA çözeltisinin ayarlanması sırasında belirlenir. Burada bu değer 1 alınacaktır) S: Çeşme suyu için harcanan sarfiyat. Sonuçta 50 ml suyun içerdiği geçici sertlik mg olarak CaCO3 cinsinden belirlenmiş olur. Buna göre 100 ml deki miktar hesaplanır. Kalıcı sertlik= Toplam sertlik-geçici sertlik eşitliği ile çeşme suyundaki kalıcı sertlik de belirlenmiş olur. 2. CO2 TAYİNİ CO2 gazlı içecek üretiminde (gazoz, madensuyu) sonradan ilave edilen suda çözündüğü zaman zayıf bir asit olan karbonik asite dönüşen bu sayede koruyucu ve içim esnasında ferahlık sağlayan bir bileşiktir. CO2+H2O H2CO3 H + - + HCO 3 İşletme sularında bulunması durumunda ise aşındırıcı etki yapar. Bu sebeplerle suda çözünen CO2 miktarı belirlenmelidir. İşlem: 50 ml maden suyu (yeni açılan) mezür ile ölçülerek balon jojeye aktarılır. Balon jojeden CO2 kaçmasını önlemek için kapağı kapalı tutulmalıdır. Balona 10 damla fenolftalein indikatörü eklenir. Büretten 0,1 N NaOH çözeltisi ilave edilerek pembe renk dönümüne kadar titrasyon yapılır. Sarfiyat not edilir. Not: NaOH eklendikten sonra balon kapağı kapatılarak karıştırma yapılır. Hızlı çalkalama yapılmamalıdır. T/E=N.F.S eşitliği gereğince CO2 miktarı mg/l (ppm) olarak belirlenir. T: mg olarak CO 2 miktarı E: CO 2 eşdeğer molekül ağırlığı; CO 2 molekül ağırlığının tesir değerliğine bölünmesi ile belirlenir. MA CO 2 : 44 gr/mol T.D CO 2 = 1 (Burada CO 2 ve NaOH bire bir oranında tepkimeye girmektedir) N: Titrasyonda kullanılan NaOH normalitesi F: NaOH çözeltisinin faktörü (Faktör NaOH çözeltisinin ayarlanması sırasında belirlenir. Burada bu değer 1 alınacaktır) S: Maden suyu için harcanan sarfiyat

5 ÖDEV Aşağıda belirtilen konular araştırılarak laboratuar defterine not edilir. Bu suyun toplam sertlik derecesi not edilerek suyun sınıfı içilebilir kullanılabilirlik özellikleri hakkında araştırmalar ve değerlendirmeler yapılır. Suyun Fransız sertlik derecesine göre hangi sınıftan olduğu ve bu suya uygulanması gereken işlemler açıklanır.