T.C. NEVŞEHİR HACI BEKTAŞ VELİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK-MİMARLIK FAKÜLTESİ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ÇEVRE KİMYASI II LABORATUARI DENEYİ (Raporu hazırlayanın/hazırlayanların numarası, adı ve soyadı, grup no)... Dersin Sorumlusu NEVŞEHİR 2014
DENEYİN AMACI Suyun içerisinde bulunan nitrit derişiminin bulunarak o suyun kirlenme zamanının araştırılmasıdır. TEORİ (GENEL BİLGİLER) Azot ve azotlu maddeler, çevre mühendisliğinde büyük bir öneme sahiptir. İçme ve kullanma suları ile yüzeysel suların ve kirlenmiş su kütlelerinin içerdiği çeşitli organik ve inorganik azotlu bileşikler ölçülerek, suyun kalitesi hakkında karar verilebilmektedir. Sularda ve atıksularda bulunan başlıca azot bileşikleri nitrat azotu (NO3-N), nitrit azotu (NO2-N), amonyak azotu (NH3-N) ve organik azottur. Bu azot türlerinin yanı sıra azot gazı da azot çeviriminde yer almaktadır. Azot çeviriminde bulunan türler, biyokimyasal reaksiyonlar sonucunda birbirlerine dönüşebilmektedir. Nitrat, azot bileşikleri ile daha önceden kirlenememiş yüzey ve yer altı sularında eser miktarlarda bulunmaktadır. Yüzeysel sularda nitratın belirgin biçimde görülmesi o suyun daha önceden amonyum ve organik azot içeren evsel ve endüstriyel atıksular ile kirlendiğini veya o suya yeni nitrat deşarjının yapıldığını göstermektedir. Doğrudan nitrat deşarjları, ya nitratlı bileşiklerin kullanıldığı yada üretildiği endüstrilere ait atıksular veya tarım alanlarında kullanılan nitratlı gübrelerin yağmur suları ile taşınmasından kaynaklanmaktadır. Yer altı sularında nitratın görülmesinin en büyük sebebi bu sulara yağmur ve sulama suları ile nitrat gübrelerinin taşınmasıdır. Nitrit bileşiği son derece kararsız bir azot formu olup, ortamda nitrifikasyon veya denitrifikasyon reaksiyonlarının gerçekleşmekte olduğunu göstermektedir. Nitrifikasyon Nitrifikasyon en basit tanımıyla aerobik ortamda amonyağın nitrosomonas tarafından nitrite, nitritinde nitrobakter vasıtası ile nitrata dönüştürüldüğü iki aşamalı prosestir. Nitrit Çevresel Önemi Nitrit kimyasal (özellikle klorla dezenfeksiyon uygulamalarında) yada enzimatik olarak aminlerle de reaksiyona girerek kanserojen olan nitrosaminleri oluşturmaktadır. Ayrıca nitrit hem amonyak azotunun nitrata yükseltgenmesinde hem de nitratın indirgenmesinde yer almaktadır. DENEYSEL YÖNTEM Deneyde Kullanılan Araç-Gereç Ve Kimyasal Maddeler Araç ve gereçler Beher Mezur Balık Manyetik karıştırıcı Spektrofotometre Kimyasal maddeler
Sülfanilik asit reaktifi: 0.6 g sülfanilik asit 70 ml sıcak saf suda çözülür. Soğutulduktan sonra 20 ml derişik HCl ilave edilir.saf su ile 100 ml ye tamamlanır,iyice karıştırılır. ɑ-naftilanin hidroklorür reaktifi: 0.6 g ɑ-naftilanin hidroklorür içerisinde 1 ml derişik HCl bulunan saf suda çözülür. 100 mlye tamamlanarak iyice karıştırılır. Stok sodyum nitrit çözeltisi: 1 mg/l NO2 derişiminde bir çözelti hazırlanır. Sodyum asetat tampon çözeltisi (2M): 16.4 g CH3COONa veya 27.2 g CH3COONa.3H2O saf suda çözülerek 100 mlye tamamlanır. Stok nitrit çözeltisinden 0.005, 0.01, 0.02, 0.05, 0.08 ve 0.1 mg/l standart nitrit çözeltileri hazırlanır. Bu standartlardan 50 ml alınarak her birine 1 ml EDTA ve 1 ml slfanilik asit konur. Karıştırılır ve 10 dk. Bekletildikten sonra 1 ml naftilamin hidroklorür ve 1 ml sodyum asetat tampon çözeltisi koyularak karıştırılır. Bu standartların 520 nm de absorbansı okunur. Okunan absorbans değerleri y ekseni, nitrit derişimi ise x ekseninde olacak şekilde grafik çizilerek standart eğri hazırlanır. Derişimi merak edilen örneklerde aynı işlem uygulanır ve absorbans değerine göre standart eğriden nitrit derişimi bulunur. BULGULAR, SONUÇLAR VE HESAPLAMALAR Standart nitrit çözeltisi ve absorbans değerleri: SONUÇ ve TARTIŞMA Laboratuara getirilen numunenin spektrofotometrede ki absorbans değeri 0.187 olarak okunmuştur. Bu değer yukarıda bulunan grafikten okunduğunda 0.04 mg/l olarak bulunmuştur.
TARTIŞMA 1) Nitritin insan sağlığı üzerine etkileri nelerdir. Gıdalarla alınan nitrat daha ağız boşluğunda iken ağız florasını oluşturan bakteriler tarafından kısmen nitrite indirgenir. Kalanı mide bağırsak sistemine geçer. Dolaşıma karışan nitratın bir bölümü tükürük bezleri vasıtasıyla tekrar ağız boşluğuna salgılanır ve nitrite indirgenmesi devam eder. Bu mekanizma ile vücuda alınan nitratın %20 sinin nitrite dönüştürüldüğü bilinmektedir. Oluşan nitrit kandaki hemoglobini methemoglobine dönüştürerek O 2 transport fonksiyonunu bloke eder. Bunun neticesinde mavi bebek hastalığı oluşmaktadır. Bu nedenle nitrat taşıyan peynir altı suyundan elde edilen ürünlerin bebek gıdası olarak kullanılması uygun değildir. Bunların dışında bebeklerin kullandığı sulardaki nitrat miktarları da çok önemlidir. Çünkü bebeklerde her kilogram vücut ağırlığına 5 mg nitrit düşmesi halinde mavi bebek hastalığı oluşacağı belirtilmiştir. 2) Nitrit tayininin çevre mühendisliği uygulamalarındaki önemi nedir Nitrit tayini bir suyun eski yada yeni kirlenip kirlenmediği konusunda fikir vermektedir. Ayrıca su kalitesinin ne düzeyde olduğu, yada yüzeysel sulara tarım faaliyetlerinden bir sızma olup olmadığı hakkında bilgi vermektedir. Başka açıdan bakılacak olursa amonyağın nitrata yükseltgenmesinde hem de nitratın indirgenmesinde ara basamakta yer almaktadır. KAYNAKLAR ASKİ Merkez Laboratuvarları - Su ve Çevre Kimyası Analizleri Bakan, G., Çevre Kimyası Laboratuvar-2 Dersi Deney Föyü, 19 Mayıs Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü, Samsun 2009 Çevre Mühendisliği Kimyası Laboratuvarı Deney Föyü, Çanakkale 18 Mart Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü, Çanakkale Çevre Mühendisliği Kimyası-2 Dersi Laboratuvar Kılavuzu, Erciyes Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü. Dursun, Ş., Çevre Mühendisliği Kimyası-2 Dersi Laboratuvar Kılavuzu, Selçuk Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü, Konya 2006 Peker, İ., Çevre Mühendisliği Kimyası, Birsen Yayınevi. ISBN: 9755114955, Kayseri, 2007. Samsunlu, A.,1999. Çevre Mühendisliği Kimyası, Bizim Büro Basımevi, Ankara. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th Edition, Edited by Lenore S. Clesceri, Arnold E. Greenberg, and Andrew D. Eaton. Şengül, F., Müezzinoğlu, A., Çevre Kimyası, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayınları No:228, 6. Baskı, İzmir 2009.
DEĞERLENDİRME ESASLARI: 1. Öğrenciler Laboratuar dersinde deneyden önce Kuiz sınavına gireceklerdir. Genel notlandırmada Kuizlerin ağırlığı %10 oranında olacaktır. 2. Her bir öğrenci yukarıdaki formata göre hazırlayacakları raporu ilgili deney bitiminden en geç 1 hafta sonra deneyi yaptıran ilgili öğretim elemanına teslim edeceklerdir. Genel notlandırmada Raporların ağırlığı %10 oranında olacaktır.
2013-2014 EĞİTİM ÖĞRETİM YILI ÇEVRE KİMYASI-II DERSİ LABORATUAR DENEY TARİHLERİ 27.02.2014 06.03.2014 13.03.2014 20.03.2014 27.03.2014 10.04.2014 17.04.2014 24.04.2014 08.05.2014 15.05.2014 22.05.2014 29.05.2014 SPEKTROFOTOMETRİK ANALİZ ÇÖZÜNMÜŞ OKSİJEN TAYİNİ (Winkler Yöntemi) BOİ 5 (BİYOKİMYASAL OKSİJEN İHTİYACI) TAYİNİ (Seyreltme Yöntemi) KOİ (KİMYASAL OKSİJEN İHTİYACI) TAYİNİ (Kapalı Reflux-Titrimetrik Yöntemi) SÜLFAT TAYİNİ (SO 4 ) (Kolorimetrik Metot) NİTRİT VE NİTRAT TAYİNİ (Kolorimetrik Metot) OPTİK YÖNTEMLE FOSFAT TAYİNİ KLORÜR TAYİNİ (Cl - ) (Arjantometrik Yöntem) KALSİYUM, MAGNEZYUM VE SERTLİK TAYİNİ (EDTA Metodu) UÇUCU YAĞ ASİTİ (UYA) TAYİNİ (Üç Noktalı Titrasyon Metodu) YAĞ-GRES TAYİNİ (Gravimetrik Yöntem) AMONYAK VE TKN DENEYİ
DENEYSEL ÇALIŞMALAR ESNASINDA LABORATUARDA DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN HUSUSLAR Laboratuarda yapılan çalışmalar sonucunda elde edilen sonuçların güvenilirliği, kullanılan deney metotlarının hassaslığı yanında, çalışanların dikkat ve titizliğine de bağlıdır. Bu nedenle çalışmalar esnasında aşağıdaki kurallara uyulması çalışanların kendisi ve çevresindeki arkadaşları için ve yapılan deneyin hassasiyeti bakımından da son derece önemlidir. Bu nedenle laboratuar deneyleri esnasında aşağıdaki kurallara uyulmasına azami derecede dikkat edilmelidir. 1. KİŞİSEL TEDBİRLER a) Her türlü laboratuar çalışması esnasında mutlaka beyaz ve temiz bir önlük giyilmelidir. Böylece çalışma esnasında olabilecek herhangi bir kimyasal çözeltinin sıçrama ve bulaşmalardan giyilen elbiselerin zarar görmesi engellenmiş olacaktır. Laboratuar önlüğü olmayanlar laboratuar çalışmalarına kesinlikle alınmayacaklardır. b) Laboratuar çalışmaları sırasında ve laboratuara giriş çıkış esnasında koridorlarda son derece sessiz olunmalıdır, etrafı rahatsız edecek şekilde gürültü ve aşırı hareketlerden kesinlikle kaçınılmalıdır. c) Palto, pardösü, ceket, şapka gibi giyim eşyaları ile çanta ve kitaplar laboratuar çalışması yapılan masaların üzerine bırakılmamalı, bunlar için ayrılan yerlere konulmalıdır. d) Laboratuarda yiyecek yenmeyeceği gibi sigara içmek, sakız çiğnemek kesinlikle yasaktır. Gereksiz hareket ve davranışlardan kaçınılmalıdır. e) Laboratuara gelmeden önce o gün yapılacak deney föyü iyice okunmalı, föyden anlaşılmayan noktalar farklı kaynaklardan da araştırılarak deneye hazırlıklı gelinmelidir. Öğrenci, ilgili deneye hazırlıklı gelmelidir. 2. ÇALIŞMA ESNASINDA a) Çalışma esnasında düzen ve temizliğe azami derecede dikkat edilmelidir. Deney esnasında kullanılan malzemelerin üzerine gerekiyorsa etiket yapıştırılarak ne oldukları, hangi gruba ait oldukları ve deney günü yazılmalıdır. b) Deneyde kullanılacak cam v.s. malzemeler deneyden önce sorumlular tarafından masalarda hazır bulundurulacaktır. İlave olarak gerekecek alet ve malzemeler sorumlulardan istenilmeli, masa ve dolaplar karıştırılmamalıdır. Yerlerinden alınan malzeme ve reaktif şişeleri kullanıldıktan sonra sorumlulara teslim edilmelidir c) Seyreltme yaparken özellikle asitler su üzerine ilave edilmelidir. Kesinlikle asit üzerine su ilave edilmemelidir. Aksi takdirde ani sıçrama ve patlamalara neden olunabilir. d) Herhangi bir kimyasal madde koklanacaksa elle yelpazelenerek koklanmalıdır. Direkt burna yaklaştırılarak koklanmamalıdır.
e) Yüze veya gözlere herhangi bir kimyasal madde sıçrayacak olursa hemen bol suyla yıkanmalıdır. Hatta mümkünse bütün yüz musluğun altına sokularak uzun süre yıkanmalı ve bu arada hemen deney sorumlularına haber verilmelidir. f) Deneyde kullanılan cam eşyalar masaların uç ve kenar kısımlarına konulmamalıdır. g) Kuvvetli asit ve bazlar pipetle çekilirken ağızla emilmez. Aksi halde ağza kaçan bu gibi maddeler büyük zararlar verebilirler. Buna benzer bir durumda ağız bol su ile çalkalanarak uzun süre yıkanmalı ve laboratuar sorumlularına haber verilmelidir. Bu gibi maddeler pipetle çekilirken laboratuar görevlilerinden yardım istenilmelidir. h) Deneysel çalışma sırasında laboratuar içinde gezinmek, aletleri kurcalamak yasaktır. Deney sorumlularından izin alınmaksızın deney yapılan kısmın dışına çıkılmamalıdır. 3. CİHAZLARLA ÇALIŞIRKEN a) Çalışma şekli bilinmeyen hiçbir elektrikli cihaz kullanılmamalıdır. b) Çalışmakta olan bir cihazın kontrol ve ayar düğmeleri ile kesinlikle oynanmamalıdır. c) Gaz tüplerine çok dikkat edilmeli ve deney sorumlularından habersiz dokunulmamalıdır. 4. ÇALIŞMA BİTTİĞİNDE a) Deneysel çalışma bittiğinde deneyde kullanılan bütün malzemeler önce deterjanla yıkanmalı, sonra birkaç kez su ile çalkalanmalıdır. Daha sonra distile (saf) su ile durulanmalı ve kurumaları için eski yerlerine konulmalıdır. b) Çalışma yapılan masalar, ait olduğu grup tarafından temiz bir bezle silinerek bir sonraki çalıģmaya hazır halde bırakılmalıdır. Çalışma masalarının ıslak bırakılmamasına dikkat edilmelidir. c) Deney sonunda eller sabunla iyice yıkanmalıdır. d) Deney bittikten sonra laboratuarda kesinlikle önlük bırakılmayacaktır. e) Yapılan deney, föydeki bilgilere ilaveten laboratuarda anlatılanlarla birlikte deney rapor yazım planına uygun olarak deney sonuç raporu yazılacak ve bir hafta sonraki laboratuar saatinden önce ilgili deney sorumlularına teslim edilecektir. f) Söz konusu deney raporları kontrol edilip değerlendirilecek ve eğer varsa eksiklikler belirtilecektir. Öğrencinin, deney sonuç raporunu hazırlarken, mümkün olduğunca farklı kaynaklara baģvurması tavsiye edilmektedir. Sonraki haftalarda yazdığınız raporlarda aynı hataları yapmamanız için gerekli uyarılar yapılacaktır. Laboratuar Çalışmalarında Öğrencinin Temin Etmesi Gereken Malzemeler; 1. Laboratuar önlüğü ve ilgili deney föyü 2. Küçük not defteri (Ajanda kullanılması önerilir)
DENEY 1- SPEKTROFOTOMETRİK ANALİZ Deneyin Amacı: 1. Spektrofotometrenin çalıştırılmasının gösterilmesi, adsorpsiyon spektromunun tayini ve en uygun dalga boyunun seçimi ile standart kalibrasyon eğrisinin oluşturulması ve kullanımı. 2. Tipik bir enstrümana kalibrasyon yönteminin uygulanışı. 1.1. GENEL BİLGİ Spektrofotometreler, çözelti içerisindeki madde miktarını çözeltinin tuttuğu veya geçirdiği ışık miktarını ölçerek tespit etmeye yarayan cihazlardır. Günümüzde laboratuvarlarda hem kalitatif analizlerde hem de kantitatif analizlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Spektrofotometrede en uygun dalga boyunun absorbans değerlerinden yararlanılarak seçilmesi işlemine dalga boyu kalibrasyonu denir. Spektrofotometrede çözelti içerisindeki birçok maddenin konsantrasyonunun belirlenmesi için kullanılabilen bir optik analiz metodudur. Çözeltiden geçirilen ışığın kalitatif ölçümü sayısal absorbans ve % sıcaklık geçirgenliği değerine çevrilir. Dalga boyu seçimi olarak, çözeltinin absorpsiyon karakteristiğini, dalga boyunun bir fonksiyonu olarak belirten absorpsiyon spektrumunun analizi esasına dayanır. Maksimum hassasiyet veya en büyük absorptivite, ıģığın maksimum absorplandığı dalga boylarında gözlemlenir. Bu yüzden yapılan ölçümlerde en büyük absorbans değerini veren dalga boyu seçilir. Çözeltinin tuttuğu veya geçirdiği ıģık miktarının ölçülmesi amacıyla kullanılan cihazlara genel olarak fotometre denir. Spektrofotometreler de bir çeşit fotometredir. Numuneye gönderilecek ışının dalga boyunun ayarlanmasında fotometrelerde filtreler kullanılırken spektrofotometrelerde ise prizmalar kullanılır. Spektroftometrelerde çözeltiye bir miktar ışın gönderilerek çözeltinin tuttuğu veya geçirdiği ışık miktarı ölçülür. Bu ölçüm değerinden hareket ederek çözelti içerisindeki madde miktarı tespit edilir. Spektrofotometrede doğru bir ölçüm yapabilmek için; Dalga boyuna uygun, birbiriyle uyumlu, iyi kalite küvetler kullanılmalı, Küvetlerin temiz ve çizilmemiş olmasına dikkat edilmeli, Aşınma ve eskimeden gelebilecek farklılıkları belirlemek için küvetler düzenli olarak birbirlerine karşı kalibre edilmeli, Küvetler cihaza yerleştirilirken ışık giriş ve çıkış yönlerine küvetlerin cilalı kısımları gelmeli, Kullanım esnasında cilalı olan kısımlardan tutulmamalı, Küvetler kurutma veya başka amaçlarla ısıtılmamalıdır. Küvetlerin temizliği; Küvetler kullanıldıktan hemen sonra çeşme suyu ve ardından saf sudan geçirilmelidir. Aşırı kirlenen küvetler deterjanlı su, çeşme suyu ve saf su ile sırasıyla yıkanmalıdır. Kesinlikle fırça kullanılmamalıdır. Deterjanla da temizlenemeyen küvetler % 20 lik nitrik asit içerisinde bir gece bekletildikten sonra saf sudan geçirilmelidir. Küvet temizliğinde % 10 luk NaOH da kullanılabilir. Ancak küvetler bu çözeltide fazla bırakılmamalıdır. Gelişmiş cihazlarda küvete numunenin alınması, numunenin tahliyesi ve küvetlerin temizliği otomatik olarak yapılmaktadır.
1.2. SPEKTROFOTOMETRELERİN ÇALIŞMA PRENSİBİ Spektrofotometrelerin temel çalışma prensibi, hazırlanan çözeltiden belirli dalga boyunda ışın geçirilmesi ve bu ışının ne kadarının çözelti tarafından tutulduğunun bulunması esasına dayanır. Çözeltinin içerisindeki madde miktarı ne kadar fazla ise çözelti tarafından tutulan ışın miktarı da o oranda fazla olur. Çözelti içerisindeki bütün maddeler, ışının bir dalga boyunu tutarken diğerlerini yansıtır veya geçirir. Maddenin belli bir dalga boyundaki bir ışını tutması, onun diğer fiziksel ve kimyasal özellikleri (yoğunluk, erime, kaynama noktası, donma noktası vb.) gibi sabit bir özelliğidir. Şekil 1.1. Işının çözeltide absorplanması Herhangi bir çözeltiye gönderilen bir ışığın çözelti tarafından tutulmasına absorbsiyon (soğurmaemilim), ışığın çözeltiden geçmesine ise transmisyon denir. Işık absorbsiyonu absorbans (A) veya optik dansite (OD), çözeltinin ışığı geçirme oranı transmittan (T) olarak ifade edilir. Bir çözeltiye giren, absorbe edilen ve geçen ışık Şiddeti arasında kantitatif bir ilişki vardır. Bu ilişki Lambert Beer Kanunu ile ifade edilir. Spektrofotometride ölçüm yapabilmek için ölçümü yapılacak maddenin Lambert Beer Kanununa uyması gerekir. Lambert Beer Kanununa göre; bir çözeltinin tuttuğu ışık, çözeltinin konsantrasyonu ile doğru orantılıdır. Yani çözeltinin konsantrasyonu arttıkça absorbe ettiği ışık miktarı da artar. Çözeltinin ışığı geçirme oranı (transmittans, T); eşitliği ile hesaplanabilir. Burada; T: Transmittans veya ışığı geçirme özelliği I: Çözeltiden geçen ışık Şiddeti I 0 : Çözeltiye gelen ışığın Şiddeti Çözeltiye giren ışığın yüzde kaçının çözeltiden çıktığını hesaplamak için Transmittans kullanılır.
Hiç absorpsiyon yapmayan şeffaf bir çözelti için I = I0 olacağından, T % 100 olacaktır. Tersine, opak bir çözelti için çözeltiden hiç ışık geçemeyeceğinden I nın değeri sıfır olur, T de % 0 olarak verilir. Transmittans % 0 100 sınırları arasında değişmektedir. Çözeltiden geçen ışığın absorpsiyonu (Absorbans, A, O.D.) % T nin log10 ı ile ters orantılıdır. Böylece, Absorbansın birimi yoktur, sıfır ile (% 100 T) (% 0 T) arasında değişir. (..) = 2 log % ε: Absorpsiyon katsayısı (Extinction coefficient, % veya Molar konsantrasyonda hazırlanmış çözeltinin birim absorbsiyon katsayısı; madde ve dalga boyu bağımlı; molar absorpsiyon katsayısı, ε: Saf absorpyan maddenin 1 M çözeltisinin 1 cm lik küvette, belirli şartlar, dalga boyu ve solvandaki absorpsiyonu, birimi M-1 cm-1 dir) C: Işığı absorplayan maddenin çözeltideki konsantrasyonu (mol/litre cinsiden) l: Numuneden geçen ışığın spektrofotometre küvetinde santimetre (cm) olarak katettiği yol Örnek: 5 x 10-4 M tiyrozin amino asiti çözeltisinin 280 nm dalga boyunda Absorbansı (A) 0.75 olarak ölçülmüştür. Küvetin ışık yolu 1 cm dir. Molar absorpsiyon katsayısı, ε, kaçtır? 1.3. STANDART ÇÖZELTİ SERİLERİ HAZIRLAMA 1.3.1. Kalibrasyon Eğrisi ve Amacı Bir analizde ölçülen büyüklük ile tayin edilecek maddenin konsantrasyonu arasındaki ilişkinin deneysel veya gözlemsel olarak tayinine kalibrasyon denir. Kalibrasyonda: Kalibrasyon eğrisi (standart eğri), Molar absorbsiyon katsayısı ile hesaplama, Standart çözelti ile hesaplama, gibi farklı metotlar kullanılmaktadır. Kalibrasyon eğrisi metodunda, önce numunedeki miktarı tespit edilmek istenilen maddenin farklı konsantrasyonlarda standart çözeltileri hazırlanır. Hazırlanan bu çözeltilerin ölçümleri yapılır. Bir koordinat düzlemi oluşturulup elde edilen ölçüm değerleri konsantrasyonlarına göre koordinat düzlemine yerleştirilir. Konsantrasyonlar ve bunlara ait okuma değerlerinin kesişme noktaları birleştirilerek kalibrasyon eğrisi elde edilir (şekil 1.2).
Son olarak numunenin ölçümü yapılıp ölçüm değeri koordinat düzleminde işaretlenerek grafikle kesiştiği noktaya göre numunedeki aranan madde miktarı tespit edilir. Örneğin, elimizdeki su numunesinin demir içeriğini tespit etmek için konsantrasyonunu bildiğimiz standart demir çözeltisi hazırlayıp bundan farklı konsantrasyonlarda demir çözeltisi serileri hazırlarız. Bu çözeltilerin cihaz okumalarını yapıp konsantrasyonlara karşı cihaz okumalarının yer aldığı bir grafik oluştururuz. Son olarak da numunemizin cihaz okumasını yaparak grafiğe göre değerlendirip demir miktarını tespit ederiz. Kalibrasyon eğrisi oluşturma aşamaları; Standart çözelti serileri hazırlamak, Standart çözelti serilerinin ölçümünü yapmak, Ölçüm değerlerini standartların konsantrasyonuna karşı grafiğe dönüştürmek, Elde edilen bu kalibrasyon eğrisini kullanarak numunedeki aranan madde miktarı tespit etmektir. 1.3.2. Standart Çözelti Serilerinin Hazırlanması şekil 1.2. Kalibrasyon eğrisi Standart çözelti, bir maddenin bilinen konsantrasyondaki çözeltisidir. Diğer bir ifadeyle bir maddenin içindeki miktarı tam olarak bilinen çözeltisine standart çözelti denir. Örneğin, 5 mg/l demir çözeltisi denildiğinde o çözeltinin 1 litresinde 5.0 mg demir bulunduğu anlaşılır. Bir maddenin standart çözeltisi hazırlanırken o maddeden literatürde belirtilen miktar kadar tartılıp çözündürülerek belirtilen hacme tamamlanır. Hazırlanan bu çözeltiye stok standart çözelti denir. Daha sonra bu çözeltiden belli hacimlerde alınıp seyreltilerek istenilen standart çözelti serileri hazırlanır. Standart çözelti serisi hazırlanırken; Stok standart çözelti hazırlanır. Çözelti serisi için stok standart çözeltiden alınması gereken hacimler hesaplanır. Stok standart çözeltiden hesaplanan hacimlerden alınarak balon jojelere aktarılır. Balon jojeler saf su ile hacim çizgilerine tamamlanır. Stok standart çözeltilerin hazırlanışı literatürde veya analiz metodunda belirtilmiştir. Literatürde belirtilen madde miktarı tartılıp çözündürülerek belirtilen hacme tamamlanır. Tartılması gereken
madde miktarı, literatürde verilmemişse hesaplanarak bulunur. Stok standart çözelti hazırlandıktan sonra çözelti serisi için stok çözeltiden alınması gereken hacimlerin hesaplanması gerekir. Bunun için; 1 1 = 2 2 formülü kullanılır. Formülde: C 1 : Stok standart çözeltinin konsantrasyonu, V 1 : Stok standart çözeltiden alınması gereken hacim, C 2 : Hazırlanacak çözeltinin konsantrasyonu, V 2 : Hazırlanacak çözeltinin hacmi, olarak ifade edilir. Alınması gereken stok standart çözelti hacimleri tespit edildikten sonra uygun hacimde, yeterli sayıda balon joje hazırlanır. Balon jojelerin üzerine hazırlanacak çözelti konsantrasyonları yazılır. Balon jojelere hesaplanan hacimlerde stok standart çözelti aktarılır. Aktarılan çözeltilerin üzerine metotta belirtilen kimyasallar ilave edilir. Balon jojeler saf su ile hacim çizgilerine tamamlanır. Böylece standart çözelti serisi hazırlanmış olur. Hazırlanan bu çözeltiler renk oluşumu için yeterli süre bekletildikten sonra ölçümleri yapılır. Analizlerde standart çözelti serisi oluşturulurken numuneden beklenen tahmini konsantrasyonu içine alacak biçimde çözelti serisi hazırlanmalıdır. Örneğin, miktarını bulmak istediğimiz maddenin tahmini konsantrasyonu 0.3 mg/l ise hazırlayacağımız standart çözelti serisinin konsantrasyonları bu değeri kapsayacak aralıkta olmalı, bu değerin üstünde ve altındaki konsantrasyonları içermelidir. Çözeltiler hazırlanırken tartım ve hacim ölçümleri çok hassas yapılmalı, balon jojeler hacim çizgilerine eksiksiz tamamlanmalıdır. Tartım ve ölçümlerde yapılabilecek çok küçük hataların dahi sonucun yanlış çıkmasına sebep olacağı unutulmamalıdır. 1.4. KALİBRASYON EĞRİSİNDEN KONSANTRASYON HESAPLAMA Kalibrasyon eğrisi metodunda standart okumaları yapılıp grafik oluşturulduktan sonraki aşama numunenin konsantrasyonunun hesaplanmasıdır. Numune konsantrasyonunun hesaplanması milimetrik kağıt metodu veya lineer regrasyon eşitliği ile yapılır. Milimetrik kağıt üzerinde hazırlanan kalibrasyon grafiğinde, numuneye ait absorbans değerinin grafikle kesiştiği nokta işaretlenip bu noktanın x ekseni (apsis) ile kesiştiği noktadaki konsantrasyon tespit edilir. Bulunan bu değer numune çözeltisinin konsantrasyonudur. Bu metotla konsantrasyon hesaplanmasında; Öncelikle standartlara ait kalibrasyon eğrisi hazırlanıp y eksenine (ordinat) numunenin absorbans değeri (cihaz okuması) işaretlenir. İşaretlenen noktadan kalibrasyon eğrisine dik bir doğru çizilip kesişme noktası tespit edilir. Çakışma noktasından x eksenine (apsis) dik bir doğru çizilir. Çizilen dik doğrunun apsisle kesişme noktası numunenin konsantrasyonunu verir. Numune çözeltisine seyreltme uygulanmışsa analiz numunesine ait konsantrasyon tespit edildikten sonra bu değer seyreltme faktörü ile çarpılarak numuneye ait gerçek konsantrasyon tespit edilir.
Milimetrik kağıt metoduyla konsantrasyon hesaplanırken; Çizilen grafik belli bir noktadan sonra eğrilmeye bağlıyorsa eğrilmenin bağladığı noktadan sonraki değerler dikkate alınmamalıdır. Aynı durum regrasyon eşitliği için de geçerlidir. En sağlıklı absorbans değerinin 0.1 0.5 arasında olduğu bilinmeli, bunların dışında kalan özellikle 1.0 ın üzerindeki değerlere fazla güvenilmemelidir. Örneğin; yapılan bir deneyde 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 mg/l konsantrasyonlara sahip standart çözelti serilerinin absorbans değerleri sırasıyla 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 numune çözeltisinin absorbans değeri ise 0.36 ölçülmüştür. Bu deneye ait kalibrasyon eğrisi çizilip (şekil 1.3) numuneye ait absorbans değeri kalibrasyon eğrisiyle birleştirildiğinde numunenin konsantrasyonunun 0.18 mg/l olduğu tespit edilir. Numune çözeltisine seyreltme uygulanmışsa 0.18 değeri seyreltme faktörü ile çarpılarak numuneye ait gerçek konsantrasyon tespit edilir. şekil 1.3. Kalibrasyon eğrisinde konsantrasyon tespiti 1.5. DENEYSEL ÇALIŞMA 1.5.1. Kullanılan Araç ve Gereçler - Spektrofotometre - Küvetler (1 cm lik) - Pipetler - Balon jojeler - Erlen - Beherler
1.5.2. Gerekli Kimyasallar i. 0.05 N Potasyum Hidroksit (KOH): 3.3 gr analitik saflıktaki KOH 1 litre saf suda çözülür. ii. 40 mg/l Potasyum Kromat (K2CrO4) Stok Çözeltisi: 20 mg analitik saflıktaki K2CrO4, 500 ml 0.05N KOH içinde çözülür. 1.5.3. Deneyin Yapılışı a) En uygun dalga boyunun belirlenmesi Spektrofotometre küvetinin birine 0.05 N lik KOH (kör tüpü, blank), diğerine 32 mg/l konsantrasyonundaki potasyum kromat çözeltisinden koyunuz (deney tüpü). Spektrofotometrenin dalga boyunu 300 nm ye ayarlayınız. Kör küveti ile absorbansı 0 a (= % 100 transmitans) ayarlayınız. Boya içeren küvetinizi küvet okuyucu haznesine yerleştiriniz. Spektrofotometrede küvetin absorbansını belirleyiniz ve değeri kaydediniz. Dalga boyunu 325 nm yapınız. Ayarlamaları ve ölçümleri bu dalgaboyu için de yapınız. Dalga boyunu her seferinde 25 nm arttırarak; 550 nm ye kadar absorbans ölçümü yapınız. Her dalga boyunda kör (sıfır) ayarı yapmayı unutmayınız. Belirlemiş olduğunuz değerlerinizi aşağıdaki gibi bir tabloya yazınız. Tablo 1.1. Absorbans okumaları b) Standart eğrinin hazırlanması ve kantitatif analiz Bu kısımda absorbans ile konsantrasyon arasındaki ilişkiyi gösteren bir standart eğri çizeceksiniz. Daha sonra bu standart eğriyi kullanarak bilinmeyen boya çözeltisinin konsantrasyonunu hesaplayacaksınız. Potasyum kromat stok çözeltisinden 8, 16, 24, 32 ve 40 mg/l lik konsantrasyonlara sahip 4 adat standart hazırlayınız. Spektrofotometreyi 1. kısımda bulduğunuz maksimum absorbans dalga boyuna ayarlayınız. Kör olarak KOH kullanarak spaktrofotometrenin sıfır ayarını yapınız.
Yukarıda belirtilen konsantrasyonlarda hazırlamış olduğunuz standart çözeltilerin absorbans değerlerini okuyunuz ve değerleri tabloya işleyiniz. Konsantrasyonunu bilmediğiniz numunenin absorbans değerini belirleyiniz. Tablo 1.2. Kalibrasyon grafiği verileri 1.6. VERİ ANALİZİ VE HESAPLAMALAR 1. Potasyum kromat çözeltisinin en yüksek absorbansı hangi dalga boyunda göstermiş olduğunu absorpsiyon spektrumu grafiğini çizerek belirleyiniz? 2. Potasyum kromat renkli çözeltisi için kalibrasyon grafiğini çiziniz. 3. Konsantrasyonu bilinmeyen numunenin konsantrasyonunu hesaplayınız.
DENEY 2- ÇÖZÜNMÜŞ OKSİJEN TAYİNİ 1. GENEL BİLGİLER Doğal sular ve atıksulardaki çözünmüş oksijen (ÇO) seviyeleri su ortamındaki fiziksel, kimyasal ve biyokimyasal aktivitelere bağımlıdır. Çözünmüş oksijen analizi, su kirlenmesi kontrol faaliyetlerinde ve atıksu arıtma tesislerinin kontrolunda uygulanmaktadır. Çözünmüş oksijen tayininde genelde iki metot yaygın olarak kullanılır: a) Winkler veya iyodometrik metot ve onun modifikasyonları, b) Membran elektrotları kullanan elektrometrik metot Winkler (İyodometrik) metodu çözünmüş oksijenin oksitleme özelliğine dayanan titrimetrik bir işlemdir. Buna karşılık membran elektrot metodu moleküler oksijenin membrana karşı difüzyon hızına dayanan bir yöntemdir. Metot seçimi istenen hassasiyet derecesine, mevcut girişimlere ve laboratuvar imkanlarına göre yapılır. 2. WİNKLER YÖNTEMİ Winkler işleminde oluşan reaksiyonlar şu şekildedir: Eğer numunede oksijen mevcut değilse; MnSO4 ve alkali iyodür reaktifi (NaOH + KI) ilave edildiğinde saf beyaz Mn(OH)2 çökeleği oluşur. Eğer numunede oksijen varsa; Mn+2 nin bir kısmı, Mn+4 e okside edilir ve kahverengi mangan oksit hidrat halinde çökelir. Reaksiyon aşağıdaki şekilde tamamlanır: Mn +2 nin, MnO 2 ye oksidasyonu yavaşça ve düşük sıcaklıklarda olur. Numunede bulunan tüm oksijenin reaksiyonuna girebilmesi amacıyla en az 20 sn şiddetle sallanması gereklidir. Tuzlu deniz suları için çok daha uzun temas süresi gereklidir. Tüm oksijenin reaksiyona girebilmesi için yeterli süre numuneleri salladıktan sonra, flok çökelmeye bırakılır. Üstte berrak bir sıvı ve altta çökelek ayrılır. Daha sonra kapak açılır ve sülfürik asit ilave edilir. Düşük ph şartlarında MnO 2, I - u okside 0 ederek, serbest I 2 oluşturulur; Numune şişenin ağzı kapatıldıktan sonra en az 10 sn reaksiyonun tamamlanması ve tüm iyodun numunede homojen şekilde dağılımı için sallanmalıdır. Kahverengi çökelek homojen olarak dağıtıldıktan sonra numunenin 200 ml si N/40 tiyosülfat ile titre edilir. Titrasyon için sarfedilen tiyosülfat miktarı (ml) doğrudan doğruya mg/lt cinsinden çözünmüş oksijen konsantrasyonu şeklinde ifade edilir.
3. GİRİŞİM YAPAN MADDELER Değiştirilmemiş (orijinal) Winkler yöntemi birçok madde ile girişim meydana getirir. Bazı oksitleyici maddeler (nitrit ve Fe +3 gibi), I - u, I 2 0 a oksitlenme özelliğine sahiptirler ve yüksek sonuçlar elde edilmesine neden olurlar. Fe +2, SO3-2, S -2 gibi maddeler I 2 0 u, I - a indirgerler ve daha düşük neticelere yol açarlar. 4. LABORATUARDA ÇÖZÜNMÜŞ OKSİJEN TAYİNİ 4.1 Araç ve Gereçler a. Büret b. Pipet c. ÇO şişeleri veya 250-300 ml lik cam kapaklı erlenler d. Titrasyon için erlen e. Mezür 4.2 Reaktifler 4.2.1 Mangan sülfat çözeltisi 480 gr MnSO 4.4H 2 O veya 400 gr MnSO 4.2H 2 O veya 364 gr MnSO 4.H 2 O damıtık suda çözülür, süzülür ve bir litreye tamamlanır. 4.2.2 Alkali-iyodür-azotür reaktifi 500 gr NaOH (veya 700 gr KOH) ve 135 gr NaI (veya 150 gr KI) damıtık suda çözülüp 1000ml e seyreltilir. Bu çözeltiye 10 gr NaN 3 ün 40 ml damıtık suda çözünmüş çözeltisi ilave edilir. Bu reaktif asidik ortamda nişasta çözeltileri ile renk vermemelidir. 4.2.3 Sülfürik asit çözeltisi Derişik H 2 SO 4 çözeltisinin 1 ml si 3 ml Alkali-iyodür-azotür reaktifine eşdeğerdir. 4.2.4 Nişasta çözeltisi Sulu çözelti hazırlamak için 2 gr analitik saflıkta çözünebilen nişasta, koruyucu olarak 0,2 gr salisilik asit ilave edilerek 100 ml sıcak distile suda çözülür. 4.2.5 Sodyum tiyosülfat stok çözeltisi, (0,10 N) 6,205 gr Na 2 S 2 O 3.5H 2 O distile suda çözülür. Bu çözeltiye, 1,5 ml, 6N NaOH veya 0,4 gr katı NaOH ilave edilir. Ve 1000 ml e seyreltilir. 4.2.6 Standart sodyum tiyosülfat çözeltisi, (0,025 N) 250 ml stok sodyum tiyosülfat çözeltisi litreye tamamlanarak hazırlanır. Tam 0,025 N çözeltinin 1 ml si 200 µg (0,2 mg) ÇO e eşdeğerdir.
4.2.7 Standardizasyon Standart potasyum bi-iyodat çözeltisi, 0,0021 M (0,025 N) 812,4 mg KH(IO3)2 distile suda çözülür ve 1000 ml e tamamlanır. 2 gr iyodatsız KI, bir erlende 100-150 ml distile suda çözünür. 1 ml 6 N H2SO4 ve tam 20 ml standart biiyodat çözeltisi ilave edilir. Distile su ile 200 ml e seyreltilir ve açığa çıkan iyot tiyosülfat çözeltisi ile titre edilir. Titrasyon sonuna doğru (çözelti saman sarısı bir renk alınca) 1-2 damla nişasta ilave edilir. Titrasyon için yaklaşık 20 ml 0,025 M Na2S2O3 harcanmalıdır. Harcanan tiyosülfat çözeltisi miktarına göre çözeltinin faktörü hesaplanır. 5. DENEYİN YAPILIŞI 250-300 ml lik hacmi bilinen ÇO şişesine numune ağzına kadar doldurulur ve şişeden numune taşırılarak şişenin ağzı kapatılır. Şişenin içinde hava kabarcığı kalmamalıdır. Şişenin kapağı açılarak 1 ml mangan sülfat çözeltisi, bunu takiben 1 ml alkali-iyodür-azotür reaktifi şişenin tam dibine doğru uzun bir pipet yardımı ile ilave edilir. Şişenin kapağı kapatılarak şişe en az 15 defa alt-üst edilerek karıştırılır. Çökelek oluştuğunda şişenin kapağı açılarak 1 ml derişik H 2 SO 4 çözeltisi katılır ve şişenin kapağı kapatılır. Daha önce oluşmuş çökeleğin tamamen çözünmesi için şişe ters-düz edilerek karıştırılır. Çökelek çözündükten sonra şişedeki çözeltiden 200 ml ölçülerek bir erlene alınır. Erlene alınan çözelti 0,025 M tiyosülfat çözeltisi ile açık sarı renge kadar titre edilir. Sonra iki damla taze hazırlanmış nişasta çözeltisi ilave edilir. Oluşan mavi renk kayboluncaya kadar titrasyona devam edilir. Numune miktarı için harcanacak tiyosülfat miktarını hassas tespit etmek için önce 100 ml alıp bir ön tespit yapıp, aynı solüsyona 100 ml ilave edip toplam 200 ml için sonuç tespit edilmelidir. 6. HESAPLAMA 200 ml orijinal numune için, 1 ml 0,025 M sodyum tiyosülfat = 1 mg/lt Ç.O. e eşdeğer olmaktadır.
Tablo 1 Oksijenin sudaki çözünürlülüğünün sıcaklık ve tuzluluğa göre değişimi
DENEY 3- BOİ 5 (BİYOKİMYASAL OKSİJEN İHTİYACI) TAYİNİ 1. GENEL BİLGİLER İçerisinde bakteri bulunan kanalizasyon veya endüstri atıksularına oksijen verildiği takdirde, bakteriler aracılığı ile, kararsız (çürüyebilen) maddeler aerobik parçalanmaya uğrar. Bu ayrışma sırasında bir miktar oksijen sarf edilir. Çürüyebilen maddeler kararlı hale dönüşürler. Organik maddelerin aerobik şartlarda kararsız halden kararlı hale gelmeleri için bakteriler tarafından kullanılan oksijen miktarına, biyokimyasal oksijen ihtiyacı denir ve kısaca BOİ seklinde gösterilir. BOİ, atıksudaki organik maddelerin aerobik şartlar altında oksidasyonu ve minerilazasyonu (stabilizasyonu) için bakteriler tarafından sarf edilen oksijen miktarıdır. Organik maddeler bakteriler için gıda maddesidir. BOİ parametresi, kanalizasyon ve içinde toksik maddeler bulunmayan endüstri atıklarının kirletebilme derecesini, gerekli oksijen miktarı cinsinden tayinde kullanılır. BOİ deneylerinde meydana gelen reaksiyonlar, biyolojik faaliyetlerin sonucudur. Reaksiyon hızı, sıcaklık ve suyun kirliliğine bağlıdır. Deneyde yasayan organizmalar, organik maddelerin su ve karbon dioksite oksidasyonu için görev yaparlar. Deney sırasında oksijen miktarının tükenmemesi gereklidir. 20 C de oksijen sudaki çözünebilen miktarı 9,0 mg/l dir. Bu nedenle, kirli suların istenen düzeye kadar seyreltilmesi gereklidir. Ortamın bu süre esnasında bakterilerin faaliyetini engellemeyecek şekilde uygun olması gereklidir. Ortamda zehirli maddeler bulunmamalıdır. Ayrıca gerekli yiyecek maddesi ve bakterilerin büyümesi için azot, fosfor gibi belirli elementlerin bulunması gereklidir. Teorik olarak tam bir biyolojik oksidasyon için çok uzun zaman gerekir. Pratikte reaksiyonun 20 günde tamamlandığı kabul edilir. Ancak tecrübeler, biyolojik oksijen ihtiyacının büyük bir kısmının ilk 5 günde sarf edildiğini göstermiştir. Kullanma suları ve birçok endüstri artık sularında 5 günlük BOİ nin toplam BOİ nin %70 i veya %80 i oranında olduğu bulunmuştur. Bu durum ortamdaki organik madde miktarı ve asının (ayrışmayı sağlayacak mikroorganizmalar) kalitesi ile ilgilidir.kanalizasyon suları, kirli su ve endüstri atıklarının oksijen ihtiyacı su üç gruptaki unsurlar tarafından harcanır: a) Aerobik organizmalar tarafından yiyecek kaynağı olarak kullanılan karbonlu organik maddeler, b) Bazı özel bakteriler için (Nitrosomonas, Nitrobacter gibi) yiyecek kaynagı olarak kullanılan azotlu organik bilesikler: nitrit (NO 2 - ) ve amonyaktan (NH 3 ) toplanan yükseltgenebilen azot, c) İndirgenebilen bazı belirli kimyasal bileşikler (ferro demir, sülfit ve sülfürler) molekül halinde çözünmüş oksijen ile reaksiyon verirler. Ham su ve tasfiye edilmiş kanalizasyon suyunun oksijen ihtiyacı için çoğunlukla birinci gruptaki maddeler gereklidir. Biyokimyasal oksijen ihtiyacı aşağıda açıklanan BOİ deneyine göre yapılır. Eğer test yapılacak su, sadece ham su veya tasfiye edilmiş kanalizasyon suyu ise, alıcı ortam üzerindeki oksijen yükünün ölçümü basit olacaktır. Fakat bu durum her zaman mevcut olmayıp, çoğu hallerde atıksuyun kapsamındaki organik bileşikler, kolayca biyolojik oksidasyona uğramazlar. Bu tip bileşikler bulunduğu zaman, belirli aşılama metotları ve 5 günlük standart inkübasyon periyodu muvaffak olmaz ve atıksuların etki derecesi, deşarj noktalarının mansabındaki noktalarda mümkün olur. Numunelerin alınışı ve analizi arasındaki geçen zamanda korunabilmesi için: 1) Numunedeki oksijen miktarı, 300 ml lik oksijen şişesine doldurulan numuneye 0,7 ml H2SO4 ve 1 ml sodyum azotür ilave edilerek 4 8 saat korunabilir. 2) BOİ tayini için herhangi bir koruyucu kimyasal madde ilave edilmez. 3) +4 C de buzdolabında saklanır. Aksi halde, BOİ, oda sıcaklığında % 40 azalabilir.
2. LABORATUVARDA BOİ (BİYOKİMYASAL OKSİJEN İHTİYACI) TAYİNİ 2.1 Prensip 20 ± 1 C ayarlı bir ortamda, 5 günlük bir inkübasyona bırakılan numunede tüketilen oksijen miktarı tayin edilir. Seyreltilmiş veya seyreltilmemiş numunede inkübasyondan önce ve inkübasyondan sonra çözünmüş oksijen tayini yapılır. 2.2 Girişim Yapan Maddeler Genel olarak oksijen ile yükseltgenebilen bütün maddeler, engelleyici rol oynar. Serbest klor, ağır metaller, hidroksit alkaliliği, mineral eşitlik, zehirleyici maddeler, biyolojik reaksiyonu yavaşlatırlar. Bu amaçla; 1) Numunenin ph değeri 7,0 ye getirilerek, asitlik ve alkaliliğin etkisi, 2) Numuneye gerekli miktarda sodyum tiyosülfat veya sodyum sülfit, ilave edilerek serbest klorun etkisi, 3) Numuneye gerekli oranda seyreltilerek, diğer maddelerin engelleyici etkisi giderilir veya en az düzeye indirilmesine çalışılır. 3. DENEYDE KULLANILAN MALZEMELER 3.1 Kullanılan Araç ve Gereçler a. İnkübasyon şişeleri (250-300 ml kapasiteli özel oksijen şişeleri) veya ağzı tıraşlı cam kapaklı siseler b. 20 ± 1 C sıcaklığında ayarlanabilen termostatik kontrollü inkübatör c. Büret d. Pipet e. Titrasyon için erlen f. Mezür 3.2 Kullanılan Reaktifler 3.2.1 Distile Su: Seyreltme suyu ve reaktiflerin hazırlanmasında kullanılan distile suyun çok iyi kalitede olması gereklidir. Distile suyun kapsamında Cu miktarı 0,01 mg /L den daha az olmalı ve serbest klor, kloraminler, hidroksit alkaliliği, organik madde veya asitler bulunmamalıdır. 3.2.2 Fosfat tampon çözeltisi: 8.5 gr potasyum dihidrojen fosfat (KH 2 PO 4 ), 21.75 gr dipotasyum hidrojen fosfat (K 2 HPO 4 ), 33.4 gr disodyum hidrojen fosfat heptahidrat (Na 2 HPO 4.7 H 2 O) ve 1.7 gr amonyum klorür (NH 4 Cl), yaklasık 500 ml distile suda çözülür ve litreye tamamlanır. Bu tampon çözeltininph ı 7,2 olmalıdır. 3.2.3 Magnezyum sülfat çözeltisi: 22.5 gr (MgSO 4.7 H 2 O) distile suda çözülür ve litreye tamamlanır. 3.2.4 Kalsiyum klorür çözeltisi: 27.5 gr susuz CaCl 2 distile suda çözülür ve litreye tamamlanır.
3.2.5 Demir (lll) klorür çözeltisi: 0.25 gr FeCl 3.6H 2 O distile suda çözülür ve litreye tamamlanır. 3.2.6 Asit ve alkali çözeltiler, 1N : Asidik veya bazik olan kullanılmış su numunelerinin nötralizasyonunun sağlanması gerekir. Bunun için 1 N NaOH veya 1 N H 2 SO 4 kullanılır. 3.2.7 Sodyum sülfit çözeltisi: 1.575 gr susuz Na 2 SO 3, 1 L distile suda çözülür. Bu çözelti dayanıklı olmadığından günlük olarak hazırlanmalıdır. 3.2.8 Çözünmüş oksijen deneyinin reaktiflerin tamamı (Bkz. Ç.O Deney Föyü) 4. DENEYİN YAPILISI 4.1 Seyreltme Suyunun Hazırlanması Seyreltme suyununun, doygunluğa yakın çözünmüş oksijeni bulunmalıdır. Bu amaçla 20 C deki distile su veya deiyonize su kullanılır. Distile suyun havalandırılması, bir hava pompasına bağlı difüzör kullanılarak ya da seyreltme suyunu kısmen dolu bir kapta şiddetle çalkalayarak sağlanabilir. İstenen hacimde distile su, uygun bir kaba alınır ve 1 L su basına 1 ml fosfat tamponu, 1 ml MgSO 4 çözeltisi, 1 ml CaCl 2 çözeltisi ve 1 ml FeCl 3 çözeltisi ilave edilir. Bu karışım karıştırılarak veya bir hava pompası ile havalandırılır. 4.2 Aşılama Standart aşılama maddesi, çöktürülmüş ve 20 C de 24 ila 36 saat saklanmış evsel atıksudur. Genellikle kullanılan aşı miktarı 1-2 ml/l dir. Evsel atıksu ile aşılandıklarında bile içerdikleri bir kısım organik maddenin indirgenmesi mümkün olmayan atıkların BOİ analizinde, bu tip atıklara adapte olmuş özel asıların kullanımı uygundur. Bu aşılar ya biyolojik arıtma üniteleri çıkış sularından alınır veya deşarj edildiği yüzeysel sudan ve deşarj noktasından 3-8 km aşağıdan alınır. Bazı atıklara adapte olmuş özel aşıların kullanımında, bu miktar arttırılabilir. Aşı, alındıktan sonra 24 saat içinde kullanılmalı ve kullanılıncaya kadar sürekli havalandırılmalıdır. Aşılamadan az önce havalandırma durdurulup ası numunesi çökeltilir. Asılama için üstteki çözünmüş ve kolloidal kısım (üst kısım) kullanılır. 4.3 Seyreltme tekniği a) İçme suları için seyreltme yüzdesi yarı yarıya olabilir. b) Çöktürülmüş atıksularda BOİ, 50-200 mg/l dir ve seyreltme % 2-3 ve % 3-4 olabilir. c) Arıtma işleminden geçirilmemiş atıksularda BOİ, 100-300 mg/l, seyreltme % 1-2 olabilir. d) Kirlenmiş nehir sularında seyreltme yüzdesi % 25-100 olabilir. e) Göl suyu, nehir suyu, çay suyu için durumuna göre seyreltme %10-20 veya %50 olabilir. f) Çok kirlenmiş atıksular veya endüstriyel atıksular için % 1-2 lik seyreltme yapmadan önce bir kısım atıksu 10 kısım seyreltme suyu ile seyreltilir. Diğer bir yöntem ise, atıksuyun tahmini BOİ sine göre seyreltme oranı seçimidir. Tablo 1 de tahmini BOİ değerlerine karşılık gelen seyreltme yüzdeleri verilmiştir.
Tablo 1. Tahmini BOİ değerlerine karşılık gelen seyreltme yüzdeleri Tahmini BOİ (mg/l) Seyreltme % 0-7 100 4-14 50 10-35 20 20-70 10 40-140 5 100-350 2 200-700 1 400-1400 0.5 1000-3500 0.2 2000-7000 0.1 4000-14000 0.05 10000-35000 0.02 20000-70000 0.01 Bunun için, bir mezürde toplam hacim 1 litre olacak şekilde seyreltmeler hazırlanır. Her örnek için beklenen BOİ değerinin karsısındaki seyreltmeden başka tabloda onun bir üst ve altında yer alan seyreltmeler de yapılır. Böylece her örnek için üç seyreltme yapılmış olur. Örnek: Numunenin BOİ sinin 500 mg/l civarında olması bekleniyorsa, en uygun seyreltme oranı (Tablo 1 den) % 1 olarak bulunur. 1 litrelik hacim için numune kabı iyice çalkalanarak pipetle, ( 1 / 100 ) * 1000 = 10 ml numune alınır. Bu aşamadan sonra; 1) Bir cam bagetle mezür iyice karıştırılır. 2) ph sı 6,5-9,5 sınırları dışında kalan seyreltmeler, 1 N NaOH veya 1 N H 2 SO 4 ile nötralize edilerek ph sı 7 ye getirilir. 3) Numune ile karışık seyreltme suyu, mezürden bir lastik boru yardımı ile hava almadan sifonlanarak üç BOİ şişesine doldurulur. Şişelerde hava kabarcığı kalmamalıdır. Bunun için BOİ şişesi kapağı ile BOİ şişesine vurularak olabilecek hava kabarcıkları bertaraf edilir. 4) Şişelerin ağzı kapatılarak ikisi beş gün sonra çözünmüş oksijen tayini yapılmak üzere inkübatöre konur. Diğerlerinde ise hemen çözünmüş oksijen tayini yapılır. Şişe içine beş gün boyunca dışarıdan hava girmemesi için inkübatördeki şişelerin kapak kısmı distile su ile sürekli dolu tutulmalı ve inkübasyon süresince eksildikçe ilave edilmelidir. 4.4 Çözünmüş Oksijen Tayini (1. ve 5. günlerde ayrı olarak yapılır) 250-300 ml lik hacmi bilinen Ç.O şişesine numune ağzına kadar doldurulur ve şişeden numune taşırılarak şişenin ağzı kapatılır. Şişenin içinde hava kabarcığı kalmamalıdır. Şişenin kapağı açılarak 1 ml mangan sülfat çözeltisi, bunu takiben 1 ml alkali-iyodür-azotür reaktifi şişenin tam dibine doğru uzun bir pipet yardımı ile ilave edilir. Şişenin kapağı kapatılarak sise en az 15 defa alt-üst edilerek karıştırılır. Çökelek oluştuğunda şişenin kapağı açılarak 1 ml derişik H 2 SO 4 çözeltisi katılır ve şişenin kapağı kapatılır. Daha önce oluşmuş çökeleğin tamamen çözünmesi için sise ters-düz edilerek karıştırılır. Çökelek çözündükten sonra şişedeki çözeltiden 200 ml ölçülerek bir erlene alınır.
4.5 İnkübasyon İnkübatörden çıkarılan numunenin çözünmüş oksijen konsantrasyonunun en az 1 mg/l ve birinci gün tayin edilen çözünmüş oksijen ile besinci gün sonunda tayin edilen çözünmüş oksijen konsantrasyonları farkının en az 2 mg/l olması istenir. 4.6 Aşı Düzeltmesi Aşı düzeltmesi için, ası olarak kullanılan havalandırılmış ası numunesinden seyreltme suyu ile, %2 lik ve %5 lik iki seri seyreltme hazırlanır. Bu seyreltmelerde inkübatöre konur. Yapılan seyreltmelerden 5 günde % 40-70 çözünmüş oksijen tüketimi yapan bir tanesi ası düzeltme hesabında kullanılır. 4.7 Seyreltme Suyu Kontrolü Üç BOİ şişesi, asılanmamış seyreltme suyu ile doldurulur. Ağzı kapatılır ve ikisi inkübatörde 20 C de tutulur ve birinde hemen çözünmüş oksijen tayini yapılır. İlk gün ve besinci gün oksijen tüketimleri farkı 0,2 mg/l yi geçmemelidir. Gözlenen tüketim, ası kullanılmayan seyreltmelerde, seyreltme suyu düzeltmesi hesabında kullanılır. 4.8 Glikoz- Glutamik Asit Kontrolü BOİ deneyi bir biyo sınama işlemidir. Seyreltme suyunun kalitesi, asının etkinliği ve analizcinin tekniği, periyodik olarak belli BOİ ye sahip saf organik bileşiklerin kullanılması ile kontrol edilebilir. Genellikle BOİ tayininde Glikoz + Glutamik asit karışımı (her birinden 150 mg/l olmak üzere) bu amaç için uygun bulunmuştur. 5. HESAPLAMA 5.1 Asılama Yapıldığında: 5.2 Asılama Yapılmadığında: Burada; D1 : Numunenin hazırlandıktan 15 dakika sonraki çözünmüş oksijen değeri, (mg/l) D2 : Seyreltik numunenin 5. gün sonundaki çözünmüş oksijen değeri, (mg/l) B1 : Asının birinci gün çözünmüş ş oksijen değeri, (mg/l) B2 : Asının besinci gün çözünmüş ş oksijen değeri, (mg/l) f : Numunedeki ası yüzdesinin, ası kontrolündeki ası yüzdesine oranı (D1 deki % ası / B1 deki % ası) p : Numunenin seyreltme oranı (ondalık kesir olarak)
DENEY 4- KOİ (KİMYASAL OKSİJEN İHTİYACI) TAYİNİ 1. GENEL BİLGİLER Kimyasal oksijen ihtiyacı (KOI), evsel ve endüstriyel atık suların organik kirlilik derecesini belirlemede kullanılan en önemli parametrelerden biridir. Tabiatta organik maddeler aşağıdaki denklemdeki gibi karbonlu maddeler oksitlenerek kararlı maddeler olan karbondioksit ve suya dönüşmektedirler. Bu test, sulardaki karbonlu maddelerin karbondiokside dönüşene kadar ilave edilecek oksijeni ifade etmektedir. Testte oksijen yerine yüksek oksitleyici özellikte oksidant kimyasal kullanılır. Oksidasyonun hızlandırılması ve tamamlanması için k uvvetli asidik ve yükseltilmiş sıcaklık şartlarında, katalizörlerin de mevcudiyetinde reaksiyon gerçekleştirilir. Testte elde edilen bilgi ise, sudaki kirletici maddedeki karbonu gidermek için harcanan oksidant miktarıdır. Harcanan oksidant miktarı, oksijen ihtiyacı yani oksijen olarak ifade edilir. Sonuçta testle elde edilen oksijen ihtiyacı atıksuyun içindeki karbon miktarının (konsantrasyon) dolaylı bir ölçüsü olur. Ancak bu testte organik bileşikler, yukarda ifade edilen yüksek oksitleyici şartlara direnç gösterirler. Dolayısıyla, bu test, suyun içindeki tüm karbonunu bir ölçüsü olmaz. Ancak kimyasal oksidantla oksitlenebilen karbonları kapsar. Sularda bulunan karbonu doğrudan ölçmenin yolu, TOK ölçümleridir. Bu föyde verilen standart yöntem, 50 ppm den daha çok kimyasal oksijen gereksinimi olan atık suların KOI miktarının tayininde uygulanan bir analiz metodunu kapsar. Bu standart yöntem, kontrol edilemez girişim yapıcı etkisi nedeniyle 2000 ppm den daha yüksek oranlarda klorür iyonu içeren atık sularda kimyasal oksijen ihtiyacı tayini metotlarını kapsamamaktadır. Bir suya ait KOI tayini sonucu, BOİ den farklı olarak biyolojik yollarla ayrışmayan bazı maddeleri de içerdiğinden, KOİ her zaman BOİ den büyük elde edilir. KOI, nehir ve endüstriyel atıkların incelenmesi çalışmalarında önemli ve çabuk sonuç veren bir parametredir. Atıkların toksik madde içermemesi ve sadece kolaylıkla ayrışabilecek organik maddeleri içermesi halinde bulunan KOI değeri, yaklaşık olarak nihai BOI (karbonlu) değerine eşit çıkar. 2. LABORATUVARDA KOİ (KİMYASAL OKSİJEN İHTİYACI) TAYİNİ 2.1 Deney Metotları Açık Reflux Metodu atıkların fazla bulunduğu büyük hacimdeki sularda daha rahat uygulanır. Kapalı Reflux Titrimetrik ve Kapalı Reflux Kolorimetrik Metodlar ise çok ekonomik olan metal tuzları ile uygulanır. Ancak numune içerisindeki askıdaki katıların değerlerinin homojen olması gerekir. Laboratuar uygulamasında Kapalı Reflux Titrimetrik metodu uygulanacaktır. 2.2 Deneyde Kullanılan Malzemeler 2.2.1 Kullanılan Araç ve Gereçler KOI deneyine (Kapalı Reflux-Titrimetrik Yöntemi) başlamadan önce aşağıda belirtilen cihaz ve reaktiflerin hazır bulundurulması gerekir. KOİ şişeleri: 16x100mm, 20x150mm ya da 25x 150mm ebatlarına sahip tüplerdir. Bu tüpler ısıtıcıya yerleşecek ebatta olmalıdır. Isıtıcı: 150 0 C ye kadar ısıtabilen KOİ tüplerine uygun bir cihazdır. Büret
2.2.2 Kullanılan Reaktifler 1. Standart potasyum dikromat çözeltisi (0.0417 M) Önceden 103 0 C de iki saat süreyle kurutulmuş olan 12.259 gr. K 2 Cr 2 O 7 kimyasalı, distile suda çözülür ve 1000 ml ye seyreltilir. 2. Sülfürik asit reaktifi 1 kg derişik sülfürik asit çözeltisine, kristal veya toz halinde 5.5 gr. Ag 2 SO 4 ilave edilerek çözülür. Gümüş sülfatın asit içerisinde tamamen çözünmesi için 1-2 gün bekletilmesi gerekir. 3. Ferroin indikatör çözeltisi 1.485 gr. fenantrolin monohidrat ve 695 mg. FeSO 4.7H 2 O distile suda çözülür ve 100 ml ye tamamlanır. 4. Standart demir amonyum sülfat çözeltisi DAS- (0.1 M): 39,2 gr. Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2.6H 2 O kimyasalı, distile suda çözülür. Üzerine çalkalayarak azar azar 20 ml derişik sülfürik asit eklenir, soğutulur ve 1000 ml ye tamamlanır. Bu çözelti, kullanıldığı her gün, standart dikromat çözeltisine karşı aşağıdaki şekilde ayarlanmalıdır(*): * Standardizasyon: 5 ml standart K 2 Cr 2 O 7 çözeltisi deney şişesine koyulur. Üzerine 10 ml numune ilave edilip soğumaya bırakılır. Demir amonyum sülfat (DAS) ile 0.10-0.15 ml (1-2 damla) ferroin indikatörü kullanılarak titre edilir ve aşağıdaki formülde harcanan K 2 Cr 2 O 7 değeri yerleştirilerek DAS ın molaritesi hesaplanır. Böylece standart DAS çözeltisi, her kullanıldığı gün için, standart dikromat çözeltisi (K 2 Cr 2 O 7 ) ile ayarlanmış olur. 3. DENEYİN YAPILIŞI KOİ kültür tüpleri kullanılmadan önce kontaminasyonu önlemek amacıyla %20 lik H 2 SO 4 çözeltisiyle yıkanır. Ardından numune KOİ tüpüne koyulur ve üzerine standart potasyum dikromat çözeltisi eklenir. Tüplerin ağzı iyice kapatılıp ters çevirip karıştırılır. Ardından tüpler ısıtıya 150 0 C de 2saat süreyle yerleştirilir. 2 saatin sonunda çıkarılıp oda sıcaklığına gelmesi sağlanır. Tüp ölçülerine(ebatlarına) göre kullanılması gereken kimyasal miktarları
Numune tüpten alınarak bir beherin içine boşaltılır ve manyetik karıştırıcı yardımıyla karıştırılır. Ardından üzerine 0,05-0,1ml (1-2 damla) ferroin indikatörü damlatılır. Manyetik karıştırıcıyla hızla karıştırılır. Ardında yaklaşık 0,1 M DAS çözeltisiyle titre edilmeye başlanır. Titrasyonun dönüm noktası keskin mavi-yeşil il rengin kırmızımsı kahverengiye dönüştüğü ü andır. ( titrasyon sırasında mavi- yeşil renk tekrardan görülebilir) 4. HESAPLAMA Kimyasal oksijen ihtiyacı miktarı, mg/lt. (suyun yoğunluğu u 1 g/ml. olarak kabul edilirse aşağıdaki formül ile bulunan KOI miktarı, ağırlıkça ppm cinsinden ifade edilmiş olur) olarak aşağıdaki formül ile hesaplanır: Burada; A: Şahidin DAS sarfiyatı, ml B: Numunenin DAS sarfiyatı, ml N: Demir amonyum sülfat çözeltisinin normalitesi V: Numune hacmi (ml)
DENEY 5- SÜLFAT TAYİNİ (SO 4 ) A. METODUN KAYNAĞI: Standard Methods, 4500-SO4-C (Turbidimetric) B. METODUN ÖZETİ: Sülfat iyonu doğal sularda çok sık rastlanan ve konsantrasyonu litrede bir kaç mg dan, bir kaç bin mg a kadar değişen miktarlarda bulunan bir iyondur. Yer altı suyunda bulunan sülfatın başlıca kaynağı jips ve anhidrittir. Ayrıca piritin oksidasyonu ile de sülfat oluşabilir. Jips suda çok çözünen bir maddedir. Soğuk suda 2000 mg/l ye kadar çözünebilir. Bu yüzden sulardaki sülfatın en önemli kaynağı jipstir. Sulardaki sülfatlar, jips ve diğer tuzlardan süzülme yoluyla yada sülfür, sülfit ve tiyosülfatların oksitlenmesinden, konutsal ve endüstriyel atıklardan (özellikle tabakhane, kağıt ve tekstil sanayi yada SO 4 veya H 2 SO 4 kullanılan tesislerde) meydana gelebilir. Suların içinde bulunan Pb, Ba, Sr ve Ca Sülfatlar çözünmez, ancak Na, K ve amonyum sülfatlar çok fazla çözünür haldedirler. Sülfatların müshil etkisi, korozifliği ve taş (kabuk) yapma özellikleri nedeniyle sularda fazla miktarda bulunması istenmez. Yakıtların yanmasıyla atmosferik kükürt dioksit (SO 2 ) meydana gelir. Minerallerin kavrulması işleminden sülfat sulara verilir. Kükürt trioksit (SO 3 ) kükürt dioksitin katalitik oksitlenmesiyle meydana gelir ve su buharıyla birleşerek H 2 SO 4 teşekkül eder. Buda asit yağmuru veya karı şeklinde çöker. Suda sülfat genellikle yüksek konsantrasyonlarda bulunabilir, çünkü kayalardan çözeltiye geçen katyonlar genellikle sülfatla, çözünebilen bileşikler verirler. Suda yüksek sülfat konsantrasyonu dağıtma sistemlerindeki, bilhassa düşük alkalinite olduğu zaman, metallerin korozyonuna sebep olur. Fazla sülfatlı suların beton ile teması sonucunda, betonla sülfat reaksiyona girerek sülfat korozyonu denilen olay meydana gelmektedir. Bu olay betonun dağılmasına ve dökülmesine yol açtığı için son derece önemlidir. Sülfat indirgenmesi, sülfatın çeşitli mikroorganizmaların etkisi ile bozunması ve sülfürlere dönüşmesidir. Böyle sularda sülfür kokusu yanında kısmen daha yüksek CO 2 görülür. C. ÖLÇÜM HESABI Sülfat tayini için en yaygın kullanılan yöntemler gravimetrik ve türbidimetrik yöntemlerdir. Bu deneyde türbidimetrik yöntem kullanılacaktır. Türbidimetrik analiz koloidal parçacıklar içeren bulanık bir çözeltinin ışığı saçma özelliğini temel alır.çözeltinin bulanıklığı ile bu bulanıklığı yaratan maddenin derişimi arasında bir ilişki vardır.bu ilişki kalibrasyon eğrilerinin hazırlanması ile belirlenir. Suda bulunan sülfat iyonu, suya Ba +2 iyonlarının eklenmesi ile asidik koşullarda BaSO 4 kristalleri oluşturur. SO 4-2 + Ba +2 ------- BaSO 4 BaSO 4 kolloid bir çözelti oluşturur. Suda ne kadar çok SO 4-2 iyonu varsa, Ba +2 eklenmesinden sonra (BaCl 2 şeklinde) o kadar fazla bulanıklık oluşur. D. NUMUNELERİN KORUNMASI Organik maddelerin varlığında belli bakteriler SO 4-2 iyonunu S -2 e indirger. Bunun için numuneler +40 0 C de korunmalıdır.
E. GİRİŞİMLER VE GİDERİLMELERİ Bu yöntem ile 1-200 mg/l arası derişimler ölçülebilir. Ancak 40 mg/l üzerindeki sülfat derişimlerinde, BaSO 4 süspansiyonunun stabilitesi azaldığından, metodun güvenirliği düşmektedir. Renkli ve askıda katı maddeler yüksek derişimlerde girişim yapabilir. Girişim oluşturan diğer bir madde 500 mg/l üzerinde derişimlerde SiO 2 dir.yüksek derişimlerde organik madde de BaSO 4 kolloidlerinin oluşumlarını engelleyebilir. F. REAKTİFLER: Asit Tuz Çözeltisi: 75gr sodyum klorür (NaCI) 300 ml saf suda çözülür.30 ml HCI, 5Oml gliserin, 100 ml %95 lik etil alkol ilave edilir. Baryum Klorür: Kristal BaCl 2. 1-Stok Sülfat Çözeltisi : 0.1479 g susuz Na 2 SO 4 saf suda çözülerek 1 litreye tamamlanır. 1 ml=100 µg SO 4-2 (100 mg/l) G. DENEYİN YÜRÜTÜLÜŞÜ Hazırlanan stok sülfat çözeltisinden 5, 10, 15, 20, 30, 40 ml alınarak 100 ml ye tamamlanır. Böylece 5, 10, 15, 20, 30, 40 mg/l lik standart seri hazırlanmış olur. Hazırlanan standartların her birine 5 ml asit-tuz çözeltisi ilave edilir, magnetik karıştırıcıda karıştırılır. 1g (1 spatül) baryum klorür(bacl 2 ) konur ve 1 dk daha karıştırmaya devam edilir. Ardından spektrofotometrede okumaya başlanır ve kalibrasyon eğrisi oluşturulur. 100 ml numune alınarak standart çözeltilerde olduğu gibi işlemlerden geçirildikten sonra sprektrofotometrede okuma yapılır. Eğer sülfat 40 ppm den fazla ise seyreltme yapılır.
DENEY 6 - NİTRİT VE NİTRAT TAYİNİ 1. GENEL BİLGİLER Azot ve azotlu maddeler, Çevre Mühendisliğinde büyük bir öneme sahiptir. İçme ve kullanma suları ile yüzeysel suların ve kirlenmiş ş su kütlelerinin içerdiği çeşitli organik ve inorganik azotlu bileşikler ölçülerek, suyun kalitesi hakkında karar verilebilmektedir. Sularda ve atıksularda bulunan başlıca azot bileşikleri ikleri azalan oksidasyon kademesine göre nitrat azotu (NO - 3 -N), nitrit azotu (NO - 2 -N), amonyak azotu (NH 3 -N) ve organik azot (Org-N) şeklinde sıralanmaktadır. Bu azot türlerinin yanı sıra azot gazı (N 2 -N) da azot çevriminde yer almaktadır. Azot çevriminde bulunan türler, biyokimyasal reaksiyonlar sonucunda birbirlerine dönüşebilmektedir. Toplam oksitlenmiş azot, nitrat ve nitritin toplamıdır. Nitrat, azot bileşikleri ile daha önceden kirlenmemiş ş yüzey ve yer altı sularında eser miktarlarda bulunmaktadır. Yüzeysel sularda nitratın belirgin biçimde görülmesi, o suyun daha önceden amonyum ve organik azot içeren evsel ve endüstriyel atıksularla kirlendiğini veya o suya henüz yeni biçimde doğrudan nitrat deşarjının yapıldığını ını ifade eder. Doğrudan nitrat deşarjları, ya nitratlı bileşiklerin iklerin kullanıldığı yada üretildiği endüstrilere ait atıksular veya tarım alanlarında kullanılan nitratlı gübrelerin yağmur suları ile taşınmasından asından kaynaklanmaktadır. Yeraltı sularında nitratın görülmesinin en büyük nedeni bu sulara yağmur ve sulama suları ile nitrat gübrelerinin taşınmasıdır. Nitrit bileşiği i son derece kararsız bir azot formu olup, ortamda nitrifikasyon veya denitrifikasyon n reaksiyonlarının gerçekleşmekte olduğunu gösterir. 1.1. NİTRİFİKASYON Nitrifikasyon; aerobik ortamda amonyağın nitrosomonas (nitrifikasyon bakterisi) tarafından nitrite ve nitritin ise nitrobakter (nitrifikasyon bakterisi) vasıtasıyla nitrata dönüştürüldüğü iki aşamalı bir prosestir. Bu prosesler aşağıdaki aşamalarda gerçekleşmektedir. 1.2. NİTRİT VE NİTRATIN ÇEVRESEL ÖNEMİ Nitrat konsantrasyonunun 10 mg/l yi aşması, bebeklerde methemoglobinemia hastalığına yol açmaktadır. Bu hastalık, mavi bebek sendromu olarak da bilinmektedir. Bu durum, bebklerin sindirim siteminde henüz nitratı giderecek enzimlerin gelişmemiş olmasından kaynaklanmaktadır. Nitrit, kimyasal (özellikle klorla dezenfeksiyon uygulamalarında) ya da enzimatik olarak aminlerle de reaksiyona girer ve kanserojen olan nitrosaminleri oluşturur. Yeni oluşmuş (fresh) evsel atıksuda nitrat çok az miktarda bulunmasına karşın nitrifikasyonun gerçekleştiği i biyolojik arıtma tesisi çıkışında ında konsantrasyon 30 mg/l ye ulaşabilmektedir. Nitrat çoğu fotosentetik etik ototroflar için önemli bir besin maddesidir ve bazen sınırlayıcı besin maddesi olarak tanımlanmaktadır. Nitrit ise hem amonyak azotunun nitrata yükseltgenmesinde, hem de nitratın indirgenmesinde ara oksidasyon kademesinde yer almaktadır. Söz konusu indirgenme-yükseltgenme tepkimeleri atıksu arıtma tesislerinde, su dağıtma sistemlerinde ve doğal sularda gözlenebilmektedir.
2. LABORATUARDA NİTRİT VE NİTRAT TAYİNİ 2.1. NİTRİT TAYİNİ Nitrit azotu nadir olarak 1 mg/l den daha büyük konsantrasyonlarda görülür (Atıksu arıtma tesisi çıkış suları da dahil). Nitrit konsantrasyonu yüzeysel sularda ve yer altı sularında ise 0,1 mg/l nin altındadır. Bu nedenle nitrit ölçümü için hassas metodlara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu metotlar; 1. Kolorimetrik Metot 2. İyon Kromotografi Metotu Bu metotlardan kolorimetrik metod hem ucuz ve hemde düşük konsantrasyonlar için daha uygundur. Nitrit (NO 2 - ) asidik koşullarda, sülfanilamid ve N-(1 naphthyl)-etilendiamin dihidroklorid ile reaksiyona girerek kırmızımsı-mor azo boyası oluşturması prensibi ile belirlenir. 2.1.1. GİRİŞİMLER Serbest klor, NCl 3 (azot üç klorür), Fe +3, Pb +2, Hg +2, Ag +2 iyonları ortamda bulunduğunda NO 2 ile girişim yaparlar. Ayrıca numunede bulunan askıda katı maddeler filtrasyonla giderilmelidir. 2.1.2. KULLANILAN CİHAZLAR VE MALZEMELER 543 nm de kullanıma uygun, 1 cm ya da daha uzun ışık yolu sağlayabilen spektrofotometre 50 ml lik balonlar Pipetler 2.1.3. KULLANILAN KİMYASAL MADDELER Nitrit içermeyen distile su Renk geliştirici ayraç (color reagent): 800 ml distile su içerisine 100 ml % 85 lik fosforik asit ve 10 g sülfanilamid eklenir. Sülfanilamid tamamiyle çözüldükten sonra 1 g N-(1 naphthyl)-etilendiamin dihidroklorid eklenir. Çözülünceye kadar karıştırılır ve 1 litreye tamamlanır. Çözelti buzdolabında, koyu renkli bir şişede saklandığı takdirde 1 ay boyunca kararlılığını korur. Stok nitrit çözeltisi: 1.232 g NaNO 2 distile suda çözülür ve 1000 ml ye tamamlanır. 1 ml CHCl 3 eklenerek saklanabilir. Ara stok nitrit çözeltisi: Stok nitrit çözeltisinden 50 ml alarak distile su ile 250 ml ye tamamlanır. 1.00 ml= 50.0 µg N. Günlük olarak hazırlanır. Standart nitrit çözeltisi: Orta nitrit çözeltisinden 10 ml alınarak 1000 ml ye tamamlanır. 1.00 ml= 0.5 µg N. Günlük olarak hazırlanır. 2.1.4. DENEYİN YAPILIŞI 1. Askıda Katı Madde Giderimi: Numune askıda katı madde içeriyorsa 0.45 µm çaplı filtreden geçirilir.
2. Renk Oluşumu:Eğer numunenin ph ı 5-9 arasında değilse 1 N HCl ya da NH 4 OH ile ph ayarlaması yapılır. 50 ml ya da 50 ml ye seyreltilmiş numuneye 2 ml renk geliştirici ayraç ilave edilir ve karıştırılır. 3. Spektrofotometrik Ölçüm: Renk geliştirici ayraç eklendikten 10 dk ile 2 saat arasında bir bekleme süresinden sonra 543 nm dalga boyundaki absorbansı ölçülür. 4. Hesaplama: Standart nitrit çözeltisinden 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 ml alınır ve 50 ml ye tamamlanır. Numuneye uygulanacak olan işlemler aynı şekilde standartlara da uygulanarak kalibrasyon eğrisi oluşturulur. Numunenin konsantrasyonu eğriden direkt olarak hesaplanır. 2.2. NİTRAT TAYİNİ: Uygulanan yöntemler aşağıda sıralandığı gibi olup, bu deney föyünde ilk yöntem ele alınmıştır. Laboratuvar uygulaması da bu yöntem üzerinden gerçekleştirilecektir. UV spektrofotometrik metodu İyon kromotografik metodu Nitrat elektrodu metodu Kadmiyum indirgenme metodu nitrat tayini için kullanılan metodlar arasındadır. Ultraviyole spektrofotometrik method: UV spektrofotometrede 220 nm de NO 3 tayini yapılmaktadır. 2.2.1. GİRİŞİMLER Çözünmüş organik madde, nitrit, altı değerli krom ve yüzey aktif maddeler bu metodla nitrat tayininde girişim yaparlar. Organik madde pozitif fakat değişken bir girişim yapar. Girişimin derecesi organik maddenin yapısına ve konsantrasyonuna bağlıdır. Çözünmüş organik maddeler 275 nm de de absorbans gösterirler. Nitrat ise 275 nm de absorbans göstermemektedir. Numunenin filtrelenmesi ile askıda katı maddelerden kaynaklanan hatalar önlenebilir. Numunenin 1 N HCl ile asidifikasyonu hidroksit ve 1000 mg CaCO 3 /L ye kadar karbonat girişimini engellemektedir. 2.2.2. KULLANILAN CİHAZLAR VE MALZEMELER 220 nm de kullanıma uygun, 1 cm ya da daha uzun ışık yolu sağlayabilen spektrofotometre 50 ml lik balonlar Pipetler 2.2.3. KULLANILAN KİMYASAL MADDELER Nitrat içermeyen distile su Stok nitrat çözeltisi: KNO 3 105 C de etüvde 24 saat kurutulur. 0,7218 g susuz potasyum nitrat distile suda çözülür ve 1000 ml ye tamamlanır. 1 ml = 100 µg NO 3 -N. 2 ml CHCl 3 eklenerek saklanabilir. Bu çözelti en az 6 ay kararlılığını muhafaza eder.
Orta nitrat çözeltisi: 100 ml stok nitrat çözeltisi distile su ile 1000 ml ye seyreltilir. 1,0 ml = 10,0 µg NO 3 -N. 2 ml CHCl 3 eklenerek saklanabilir. Bu çözelti en az 6 ay kararlılığını muhafaza eder. Hidroklorik asit çözeltisi: HCl, 1N. 2.2.4. DENEYİN YAPILIŞI 1. Numunenin Hazırlanması: 50 ml berrak numuneye (eğer gerekli ise filtre edilmeli) 1 ml HCl çözeltisi eklenir ve iyice karıştırılır. 2. Standart Eğrinin Hazırlanması: Orta nitrat çözeltisinden 0-7 mg NO 3 -N içeren kalibrasyon standartları hazırlanır. Orta nitrat çözeltisinden 0; 1.0 ; 2.0; 4.0; 7.0 ;... 35.0 ml hacimlerinde alınıp 50 ml ye seyreltilerek kalibrasyon için standartlar hazırlanmış olur. Numuneye uygulanan işlemlerin aynısı standartlara da uygulanır. 3. Spektrofotometrik Ölçüm: Distile su şahit numunesine göre UV spektrofotometre 0 absorbansa veya %100 geçirgenliğe ayarlanır. 220 nm dalga boyunda nitrat standartları okunur, kalibrasyon eğrisi hazırlanır. Kalibrasyon eğrisi yardımı ile numunenin nitrat konsantrasyonu bulunur. Not : Deney sırasında kullanılacak cam malzemelerin temiz olması gerekmektedir. Partikül ve deterjan kalıntısı varsa temizlenmelidir.
DENEY 7 - OPTİK YÖNTEMLE FOSFAT TAYİNİ
DENEY 8 - KLORÜR TAYİNİ (Cl - ) Klorür, suda tat ve aşındırma problemi yaratır. Fazlası tuzluluk hissi verir. Şebeke sistemini, şofbenleri, çamaşır ve bulaşık makinelerini olumsuz yönde etkiler. Sürekli içimi halinde böbrek ve yüksek tansiyon problemleri ortaya çıkabilir. Ayrıca, izleyici bir parametredir. Artması halinde ya deniz katkısı ya da endüstriyel bir kirlenmeden şüphe edilmelidir. Klorür (Cl-), tüm tabi ve kullanılmış sularda çok yaygın şekilde bulunan bir iyondur. Doğada en fazla miktarlarda bulunan halojen olarak bilinir. Yer altı sularına çözünme yoluyla ya da tuzlu su- tatlı su girişimleri sonucu katılabilir. Sularda NaCl şeklinde, ayrıca CaCl2 ve MgCl2 olarak bileşikler halinde bulunur. Eğer sudaki klorür içeriği NaCl tuzundan ileri geliyorsa, 250 mg/l klorür konsantrasyonu suda belirgin bir tuzluluk tadı oluşturmaya yeterlidir. Eğer klorür konsantrasyonu Ca++ ve Mg++ katyonlarıyla birlikte bulunuyorsa 1000 mg/l de bile suda tuzlu bir tad oluşturmaz. Kullanılmış sulardaki klorür içeriği, içme sularına nazaran çok daha fazladır. Çünkü insan diyetinin temel maddelerinden olan tuz (NaCl) dışkı ve idrar vasıtasıyla atılır. İnsan ürininde günde kişi başına 6 gr kadar klorür atılmaktadır. Yüksek oranda klorürü içeren sular metalik borulara ve yapılara zararlıdır. Klorür tayini için 4 yöntem geliştirilmiştir. 1. Arjantometrik Yöntem: Nispeten temiz ve klorür içeriği 0,15 ile 10 mg/l arasında olan numuneler için uygundur. 2. Civa Nitrat Yöntemi: Titrasyon dönüm noktası kolayca gözlenen basit bir yöntemdir. 3. Potansiyometrik Yöntem: Renkli ve bulanık atıksu numunelerindeki klorürü tayin için kullanılır. 4. Ferrisiyanid Yöntemi: Otomatiza edilmiş bir klorür tayin yöntemidir ve birçok laboratuarda rutin analiz yöntemi olarak kullanılır. YÖNTEM Standard Methods for the examination of water and wastewater, 20th Edn., APHA,AWWA, WEF 4500- Cl- B Argentometric Method YÖNTEMİN ESASI ve PRENSİBİ Nötral veya hafif alkali çözeltilerde potasyum kromat, klorürün gümüş nitrat titrasyonunun son noktasında belirleyici rol oynar. Kırmızı gümüş kromat oluşmadan önce gümüş klorür çökelir. NUMUNE HAZIRLAMA 100 ml numune ya da 100 ml ye seyreltilmiş numune kullanılır. Eğer örnek çok renkliyse 3 ml Al(OH) 3 süspansiyonu eklenerek karıştırılır, çökelmesi için dinlenmeye bırakılır ve süzülür. Eğer sülfid, sülfit veya tiyosülfat varsa 1 ml H 2 O 2 ilave edilerek 1 dakika karıştırılır.
DENEYİN YAPILIŞI ph 7 10 arasında olacak şekilde numune titre edilir. Eğer ph bu sınırlar arasında değilse H 2 SO 4 veya NaOH ile ayarlanır. ph ayarlanmasında klorür olmayan tipte referans elektrotlu ph metre kullanılmalıdır. Eğer klorür tipte olan elektrot kullanılacaksa belli bir miktardaki numuneye ph ayarlaması için gerekli olan asit veya baz miktarı tespit edilir ve örneğin bu bölümü atılır. Örneğin aynı miktardaki diğer bir bölümüne gerekli olan asit veya baz ilave edilerek analize devam edilir. 1.0 ml K 2 CrO 4 indikatör çözeltisi ilave edilir. Standart AgNO 3 ile pembemsi sarı renk elde edene kadar titre edilir. Bu titrasyon işlemlerinin tümü şahit için de yapılır. Genelde 0.2-0.3 ml şahit kullanılır HESAPLAMA A= numune için titrasyon mililitresi (ml) B= şahit için titrasyon mililitresi (ml) N= AgNO 3 ın normalitesi mg NaCl /L = (mg Cl - /L) x 1.65 KULLANILAN REAKTİFLER VE HAZIRLANIŞI Potasyum kromat indikatör çözeltisi: 50 g K 2 CrO 4 az bir miktar distile suda çözülür. Kırmızı renkte belirgin çökeltiler oluşuncaya kadar AgNO 3 çözeltisi ilave edilir. 12 saat dinlenmeye bırakılır, filtre edilir ve distile suyla 1 L ye seyreltilir. Standart gümüş nitrat titrantı, 00141M (0.0141N): 2.395 g AgNO 3 distile suda çözülür ve 1000 ml ye seyreltilir.1.00 ml = 500 µg Cl -. Kahverengi bir şişede depolanır. Standart sodyum klorür, 0.0141M (0.0141N): 140 C de kurutulmuş 824 mg NaCl distile suda çözülür ve 1000 ml ye seyreltilir; 1.00 ml = 500 µg Cl -. Girişimde bulunan maddelerin uzaklaştırılması için özel reaktifler: Alüminyum hidroksit süspansiyonu: 125 g alüminyum potasyum sülfat veya alüminyum amonyum sülfat, AlK(SO 4 ) 2.12H 2 O veya AlNH 4 (SO 4 ) 2.12H 2 O 1 L distile suda çözülür. 60 C a ısıtılır ve 55 ml konsantre amonyum hidroksit (NH 4 OH) ilave edilir ve yavaş yavaş karıştırılır. 1 saat dinlendirildikten sonra geniş bir şişeye transfer edilir. Kalan çökeltiler klorür serbest kalana kadar suyla azar azar yıkanır.
Fenolfitaleyn indikatör çözeltisi Sodyum hidroksit; NaOH, 1N. Sülfürik asit, H 2 SO 4, 1N. Hidrojen peroksit, H 2 O 2, %30 KULLANILAN CİHAZLARIN LİSTESİ Otomatik titrasyon cihazı UYARILAR İçme sularında normal miktarlarda bulunan maddeler girişmezler. Sülfür, tiyosülfat ve sülfit iyonları analize girişimde bulunabilir. Ancak bunlar hidrojen peroksit ile muamele edilerek uzaklaştırılabilir. 25 mg/l den fazla olan ortofosfat gümüş fosfat olarak çökelerek, 10 mg/ L den fazla olan demir ise son noktayı kapatarak analize girişimde bulunur. Bu metot, titre edilecek olan örnek bölümünde 0.15 10 mg Cl - bulunduğu durumlarda kısmen temiz sulara uygulanabilir SONUÇLARIN KABUL KRİTERLERİ VE DENEY TEKRARLAMA KOŞULLARI Sonuçların standart değerlere uygunluk göstermemesi durumunda yöntem hem gözden geçirilir hem de deney tekrarlanır. ÇALIŞMA ORTAMI VE ŞARTLARI Numunenin saklanması gerekiyor ise +4 0 C de, ağzı kapalı ve güneş ışığı almayacak şekilde bekletilmelidir. Kısa sürede analiz edilmelidir.
DENEY 9 - KALSİYUM, MAGNEZYUM VE SERTLİK TAYİNİ Bir suyun sertliği içindeki baslıca çözünmüş kalsiyum veya magnezyum tuzlarından ileri gelip, suyun sabunu çökeltme kapasitesidir. Sabun, suda özellikle her zaman için bulunan kalsiyum ve magnezyum iyonları tarafından çökeltilir. Fakat bu çökeltme aynı zamanda Fe, Al, Mn ve Zn gibi çok değerli metaller ve hidrojen iyonları tarafından da meydana getirilir. Sertlik, kalsiyum ve magnezyum iyonlarının, kalsiyum karbonat cinsinden toplam konsantrasyonları olarak ifade edilir. Bununla beraber gösterilebilecek miktarlarda bulunan sertlik verici diğer iyonları da kapsayabilir. Kalsiyum ve magnezyum bikarbonatları geçici sertliği (veya karbonat sertliğini) yine bu elementlerin klorür, nitrat, sülfat, fosfat ve silikatları ise kalıcı sertliği (veya karbonat olmayan sertliği) verir. Her iki sertliğe birden sertlik bütünü denir. Geçici sertlik bikarbonatlardan ileri geldiğinden, suların kaynatılması ile giderilir. Hâlbuki kalıcı sertlik kalsiyum ve magnezyum sülfat ve klorürden ileri geldiği için kaynatılmakla giderilemez. Çeşitli sertlik birimleri vardır. Bunlardan en çok kullanılanları şunlardır; 1. Fransız Sertlik Derecesi (FS) : Litrede 10 mg kalsiyum karbonat kapsayan suyun sertliği, 1 Fransız Sertlik Derecesidir. 2. İngiliz Sertlik Derecesi (IS) : 1 galon (0,7 litre) suda 10 mg kalsiyum karbonat kapsayan suyun sertliği, 1 İngiliz Sertlik Derecesidir. 3. Alman Sertlik Derecesi (AS) : Litrede 10 mg kalsiyum oksit (CaO) kapsayan suyun sertliğidir. 4. Amerikan Sertlik Derecesi : 1 grain (0,0648 gr) CaCO3/Amerikan galonu (3,785 lt) 5. Rus Sertlik Derecesi : 0.001 g Ca/lt 1 FS = 0,56 AS = 0,7 IS = 10 ppm Yukarıdaki rakamsal bilgileri tablo olarak verecek olursak, Çizelge 1. Sertlik Derecelerinin Birbiri Cinsinden Değerleri Suyun sertliği onun eritme özelliğinden ileri gelir. Bazı sular içinde bulunan erimiş maddelere baglı olarak daha fazla eritme özelliğine sahiptirler. Örneğin sudaki karbondioksit, kalker ve magnezyumu daha kolaylıkla eriterek bu maddelerin bikarbonatlar haline geçmesine sebep olurlar. Bitkilerle temas ederek gelen sular böyle olmayanlara kıyasla daha fazla karbondioksite sahiptirler. Yeraltı suları yüzey sularından daha serttirler, çünkü bu sular yer altında bulunan madensel maddelerle daha çok temastadırlar.
Doğal sulardaki sertliğin kaynağı suyun toprak ve kaya oluşumları ile temasıdır. Yağmur suları çözünmüş halde atmosfer gazlarını içerebileceğinden ph sı düşer. Yere düştüğünde de toprak ve kayalardaki bazı bileşenleri çözer. Fakat ph sı 7 civarında olan yağmur suyu doğal sularda çok miktarda bulunan sertlik kaynağı maddelerin hepsini çözüp taşımaya yeterli değildir. Bu şekilde yağmur suyu toprağa indiğinde sertlik oluşturan tüm maddeleri çözemez. Bu iyonların toprağa geçmesi için asidik koşulları topraktaki bakteri faaliyetleri sonucu oluşan CO 2 gazının suda çözünmesi sağlar. Sert sularla ilgili problemler su şekilde sıralanabilir: Sabun tüketimine neden olurlar, Deride tahrişe neden olurlar, Sıcak su borularında, ısıtıcılarda, kazanlarda kireç birikimine ve taşlaşmaya neden olurlar, Porselenlerde renk giderimine neden olurlar. Lavabo ve küvetlerin beyaz rengini bozarlar, Sebzelerin katılaşmasına ve renksizleşmesine neden olurlar, Kumaşların ömrünü azaltır, yıpranmalarına neden olurlar, Konserve endüstrisinde problemlere neden olurlar. Dünya Sağlık Teşkilatı (WHO) tarafından sular sertliklerine göre CaCO3 olarak şöyle sınıflandırılmıştır, Ancak yukarıdaki gruplandırma daha değişik şekillerde de yapılmaktadır. Sertliğin meydana gelmesinde Ca ve Mg iyonlarının bas faktör olduğunu söylemiştik. İçme suyunda Ca ve Mg un yüksek değerleri sağlığa ters etki göstermemektedir (sağlıklı kişilerde). Sertlik çeşitleri, su içerisindeki metal iyonlarına ve asit köklerine göre sertlik, sınıflandırmaya tabi tutulabilir. Metal iyonlarına göre sertlik tasnifi, kalsiyum ve magnezyum iyonlarına göre yapılabilir. Bu iyonların sebep oldukları sertlikler ayrı ayrı bulunarak ifade edilebilir. Sert suların yumuşatılmasında su içerisindeki kalsiyum ve magnezyum sertliklerinin ayrı ayrı bilinmesine ihtiyaç vardır. Bu nedenle toplam sertliğe ilave olarak kalsiyum ve magnezyum sertlikleri tayin edilmelidir. Asit köklerine göre yapılan sınıflandırmada sertlik, karbonat ve karbonat olmayan gruplara ayrılır. Su içerisindeki alkalilik iyonlarının (HCO 3 -,CO 3 -,OH - ) bağlı bulunduğu Ca ve Mg iyonlarının sebep oldukları sertliğe karbonat sertliği adı verilir. Alkalinite (mg/l) = Karbonat sertliği (mg/l) dir. Sudaki bikarbonat iyonlarının meydana getirdikleri sertliğe, geçici sertlik de denir. Zira böyle bir su kaynatıldığı zaman karbondioksit gazı uçar ve kalsiyum karbonat çökerek suyun sertliği azalır. Diğer asit köklerine göre ( SO - - 4, NO 3,Cl - ) bağlı Ca ve Mg dan meydana gelen sertliğe karbonat olmayan sertlik adı verilir. Suyun toplam sertliği ve alkalinitesi tayin edilirse karbonat olmayan sertlik bulunabilir. Toplam sertlik Alkalinite = Karbonat olmayan sertliktir.
Bazı durumlarda su içerisindeki alkalinite iyonları, sertliği meydana getiren metal iyonlarından fazladır. Bu takdirde, alkalinite iyonları sodyum ve potasyumla birleşerek negatif karbonat olmayan sertliği meydana getirmiştir. Kalsiyum ve magnezyum iyonlarının dışındaki iyonlardan ileri gelen sertlik için aşağıdaki değerler kullanılır. Bu iyonların mg/l değerleri verilen faktörlerle çarpıldığında mg/l CaCO3 e çevrilmiş olur. ANALİZ YÖNTEMLERİ Su sertliği farklı yöntemlerle belirlenmekte ve sınıflandırılmaktadır. Sabun Eriyiği Yöntemi Yöntemlerden birisi sabun çözeltisi yöntemidir. Suya sertlik veren Ca ve Mg iyonları sudaki Na ve K iyonlarının yerine geçerek suda çözünmeyen bileşikler oluşturur. Sert suların güç köpürmesinin nedenleri budur. Bu yöntemde sabun çözeltisi kullanılarak devamlı bir köpük elde edilmeye çalışılır ve işlemde harcanan sabun çözeltisi su sertliği hakkında fikir verir. Kantitatif ölçümler için hesap yöntemi ve EDTA titrimetrik yöntemleri kullanılır. Hesap Yöntemi Suların sertliğinin en hassas tayini, sertlik oluşturan iyonların tek tek belirlenip toplanması yöntemidir. Detaylı bir çalışma gerektiren uzun bir yöntemdir. E.D.T.A Metoduyla sertliğin belirlenmesi Yöntemin Esası Rutin çalışmalarda kullanılan ve oldukça doğru ve hassas sonuçlar veren, bir yöntem, bugün birçok laboratuarda tercih edilmektedir. Bu yöntemde titrasyon çözeltisi olarak etilen daimin tetra asetik asit (EDTA) veya bunun sodyum tuzu kullanılmaktadır. Bu bileşikler genellikle EDTA olarak ifade edilirler ve Ca+2, Mg+2 ve diğer iki değerlikli sertliğe sebep olan kompleksler verirler. Dolayısıyla kalsiyum ve magnezyum miktarı da bu yöntemle belirlenmiş olur. Rutin analizlerde, ayarlı EDTA çözeltisi, 1 ml EDTA 1 0 F ne yani 10 ppm CaCO3 a ekivalent olacak şekilde hazırlanır. Bu da 1/50 N veya 0,01 M EDTA çözeltisidir. a) Manyetik Karıştırıcı b) Otomatik Büret (0,1 bölmeli) c) Erlen Mayer