Suların Sertliği ve Sert Sular

Suların Sertliği,
Suların Sertliği nedir

Sert Sular ve Sertlik

Kolaylıkla sabun ile köpürmeye, lezzeti nahoş, Mg ve Ca tuzlarını ihtiva eden sulara sert su adı verilir Sert sularda, pratikte ekseriye Mg ve Ca Bikarbonatları, kloürler ve sülfatları nazarı itibare alınır Bu gibi sular,buharlaştırıldıklarında artı miktarda bundan böyle bırakırlar

Suya Sertlik Yapan Cisimler
Mg ve Ca tuzlarında diğer Fe ve Al un suda eriyen tuzları suyu sertleştirirler Bu tuzların CO3 ,Cl, NO3 ve SO4 dır Bu metal tuzları eriyikleri, alkalı sabun eriyikleri ile muamele edilince, suda erimeyen metal sabunları hasıl ederler ya bunların hepsi çökerek bitinceye kadar su köpürmez ancak sertliği veren bütün bu katiyonlar ortadan ayrıldıktan sonradan su köpürür Mesela, sodyumstearat sabunu (C17H35 COON) ile muamele edilen bir sert sudaki tüm Ca ++katyonları kalsiyum stearatCa(C17H35 COO) 2 halinde çökünceye dek su köpürmez Suların sertliği belirtilen bir hacimde yer alan sertlik yapıcı cisimlerin ya CaO, MgO veya CaCO3 MgCO3 cinsinden mgr olarak açıklama edilir Bu sertlik dereceleri şu şekilde sınıflanabilir:

Fransız serlik derecesi :
1Frasız serlik derecesi 1 litsuda 10 mgr CaCO3 da vaya

1Frasız serlik derecesi 1 litsuda 8,42 mgr MğCO3 da
tekabül eder
B Alman serlik derecesi :

1 Alman serlik derecesi 1 litsuda 10 mgr CaCO3 da vaya

1 Alman serlik derecesi 1 litsuda 7,14 mgr MğO da

tekabül eder
Cİngiliz serlik derecesi:
1 İngilizce serlik derecesi 0,7 litsuda 10 mgr CaCO3 da vaya
1İngilizce serlik derecesi 1 litsuda 8,42 mgr MğCO3 da

tekabül eder

Örnek 1:
Litresinde 85 mgrCaO bulunan bir suyun Alman serlik derecesinedir?
Çözümü :
1 Alman serlik derecesi 10 mgr CaO olursa
x 85 mgr CaO
X 8510 8,5 dur
Misal 2:
Litresinde 32 mgrMğO yer alan bir suyun (Alman serliği) mağnezi cinsinden serliği nedir?
Çüzümü:

1 Alman serliği derecesi 7,14 mgr MğO olursa
x 32 mgr MğO ne ol

X 327,14 4,46dir

Serlik çeşitleri

Bir suda üç çeşitlilik serlik vardır Bunlar:

1 Tüm sertlik,
2Daimi sertlik,
3Gidici sertlik,

1Tüm sertlik :Tüm sertliği meydana getiren katiyon ve aniyonlar şunlardır:
Ca++ve Mg ++un CO3 , HCO3, SO4 ,Cl ve NO3 tuzları,
2Kalıcı sertlik: Daimi sertliği meydana getiren iyonlar ise:
Ca++ve Mg ++un CO3 ,SO4 Cl ve NO3 tuzları,
3Gidici sertlik: Gidici Sertliği meydana getiren tuzlar ise :

Ca++ve Mg ++un HCO3, tuzlarıdır
Zira Ca(HCO3)2 veya Mg (HCO3)2 tuzları suyun kaynaması sırasında CaCO3 ya da MgCO3 tuzlarını geriye bırakarak H2O ve CO2 halinde uzaklaşırlar
Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2
Örenk 3:
1 litresinde 550mgr CaO ve 325mgr MgO bulunan bir suyun bütün, gidici ve kalıcı sertliklerini CaO cinsinden hesap ediniz?

Ca 40, Mg 24,32 , O 16


Çözümü: a) 1 Alman serlik derecesi 10 mgr CaO olursa
X 550 mgr CaO
X 1x 550 mgr 10 mgr veya Alman Sertlik derecesi yapar
b) 56 grCaO40,32 grMğ da tekabül ederse,
0,325 ğrMğO kaç mgrCaOde
tekabül eder?

X 56 grx0,325gr40,32gr Ya Da
X 0,450 gr, CaO veya 450 mğrCaO de tekabül eder

1 Alman serlik derecesi 10 mgr CaO olursa

X 450 mgrCaO

X 45010 45 Alman sertliği yapar

Buna tarafından
Bütün sertlik 55+45 100 Alman sertliği
Gidici sertlik :Suda bikarbonat tuzları bulunmadığı için gidici sertlik yoktur
Daimi sertlik : Tüm sertliğe eşittir

Misal 4 :
Litresinde 0,300gr CaCl2, 0,500 grMgSO4 ve 0,200gr,Ca(HCO3)2 bulunan bir suyun bütün,gidici ve kalıcı sertliği kaç alman sertlik derecesidir?

Ca 40, Mg 24,32 , O 16, H 1

Çözümü:
Litresinde 0,300gr CaCl2, 0,500 grMgSO4 suyun kalıcı 0,200gr Ca(HCO3)2 ise suyun gidici sertlikleridir

a) CaCl2 ın formül ağırlığı 111 grdır

1 Alman serlik derecesi 1 litsuda 10 mgr CaO miktarıdır

56 gr CaO 111 grCaCl2
x 0,300 gr CaCl2


X 0,300grx56 gr111 gr 0,150 gr Ya Da 150 mgr CaO de tekabül

Eder

10 mgr CaO 1 Alaman sertlik decesi olursa,
150 mgrCaO X

X 150x110 15
15 alman sertlik derecesi eder
b) MgSO4 ın formül ağırlığı 120,32gr Dır

56 gr CaO 120,32 gr MgSO4 tekabül ederse,
x 0,500 gr MgSO4

X 0,500 grx56 gr120,32 gr 0,32 grya da 230 mgrCaO
De tekabül eder

10 mgrCaO 1 Alman sertlik derecesi olursa,

230 mgrCaO x

X 230x110 23 alman sertlik dercesi eder

c) Ca(HCO3)2 ın formül ağırlığı162 grdır

gr CaO 162,gr Ca(HCO3)2 tekabül ederse,
x 0,200 gr Ca(HCO3)2

X 0,200grx56 gr162 gr 0,070 gr Ya Da

70 mgrCaO de tekabül eder

10 mgrCaO 1 Alman sertlik derecesi
70 mgrCaO x

X 70x110 7 Alman sertlik derecesi eder

Buna kadar
Suyun sertlik bütünü 15+23+7 45 dır
Suyun kalıcı sertliği 457 38 dır
Suyun gidici sertliği 7 dır

Su sertliğini belirtme metodu

Dağıtılmış su sertliği belirtme metodları vardırTüm bu metodlardan en hassası tabiatıyla suyu analiz ederek içindeki sertliği meydana getiren cisimlerin miktarını bulup ve bunların miktarlarından tekabül ettikleri sertlik dercelerini hesap etmakle
Yapılanıdır
Fakat bu yöntem fazla içten veye belirli bir sonuç verirse de,çok artı süre aldığından endüstride kullanılmazBunun yerine daha pratik ve tez olan aşağıdaki izahını yapacağımız metodlar kullanılır

BoutonBoudet Metodu
Bu yöntem çok hassas olmakla beraber, endütsride çok kullanılan metoddur
Bu usul da suyun sertliği gidinceye kadar daha önceden ayarlanmış bir sabun çözeltisi kullanılırBu sabun çözeltisi suya sertlik veren ve köpürmesine mani olanbütün katiyonlar alıp suyun köpürmesini sağlamaktan ibarettir
Metodda kullanılan cihaz ve malzeme

1 Hidrotimetri şişesi:Hidrotimetri şişesi üstünde 1020 3040cchacimleri işaretlenmiş, ağzı sırça kapaklı bayağı birşişeden ibarettir
2 Hidrotimetri büreti:Bu büreti,ayarlı sabun çözeltisi kullanılmak içinkullanılır Daha Alçak tarafa kapalı, üstteki tarafı V biçiminde çatallanmış bir küçük büretten ibarettirBürete sertliği atama edilecek suya damlatılmak üzere ayarlı sabun eriyiği konulurBüret üzerinde iki çeşitlilik taksimat vardır Bu taksimatlardan bir adam başına doğrudan doğruya sertlik derecesini gösterirDiğeri ise içine konulan sabun çözeltisinin mlcinsinden miktarı gösterir
3 Hidrotimetri büretine konan ayarlı sabun eriyiği: 100 grsodyum sabununun %56 lık 2500ml Alkolde eritilmesiyle hazırlanırBu alkollü sabun çözeltisi,litresinde 0,59 grBa(NO3)2 tuzu ihtiva eden bir suyun 40 cm3 ünü köpürtmek için 2,4cm3(22 fransız veya 12,8 alman sertliğine eşittir)sarfedilecek şekilde ayarlanır

Ayarlı sabun eriyiği ile belirtmesi

Sertliği belirtecek herhangi bir sudan 40 cm3 kadar hidrotimetri şişesine konduktan sonradan, üzerine arasıra damla damla ayarlı sabun eriyiğinden hidrotimetri büreti vasıtasıyla damlatılır ve şişe kapatılarak şiddetle çalkılanırBu ameliyeye hidrotimetri şişesinde yer alan suyun yüzeyinde 5 dakika dayanan bir köpük teşkil edinceye değin devam edilirKöpüğün kalınlığı 1cm olmslıdırİşlem sonunda hidrotimetri büretin den sarfolunan miktar büret üzerinden okunurBulunan layık suda bulunan ve sertlik yapancisimlerin bütününden ileri gelirBu sertliğe Bütün
Sertliği veya sertlik bütümü denir
Benzer nümune suyundan 100 mlbir balon joje ile ölçülerek alınır ve bir behere aktarılarak takriben23miktarı kalıncaya değin su buharlaştırılır,daha sonra soğutulurElde edilen bu 23 miktarındaki su baştan 100 ml Lik balon joje ye aktarılırVe azalan kısım damıtık su ile bolon jojede her tarafta 100 ml Ye tamamlanır
Sonra süzülür Süzüntüden baştan 40 cm3 su hidrotimetre şişesine konarak yukarıda belirtildiği şekilde hidrotimetri büretindeki sabun çözeltisi ile sertliği belirtilirBulunan sertlik suyun kayna masından sonra kalan sertliktirBusertliğe Daimi sertlik adı verilir
Bütün sertlik ile daimi sertlik arasındaki ayrım ise Gidici sertliktir

Potasyum palmitat metodu

Potasyum palmitat (C15H31COOK)sabunun ayarlı bir eriyiği için de Ca++,Mğ++ gibi sertlik yapan maddeleri taşıyan bir suya damlatılırsa,Ca ve Mğ palmitatlar çökerler :
2C15H31COOK+Ca++ (C15H31COOK)2 Ca+ 2K

2C15H31COOK+Mğ++ (C15H31COOK)2 Mğ+2K+

Bunlarını tümü bu surette çöktükten daha sonra, damlatılan ilk potasyum palmatit sabun eriyiği suda hidrolize uğrayarak alkali hidroksit haline gecer:

C15H31COOK+HOH C15H31COOK+HOH
Buda çözelti karışımına damlatılan bir fenolftalein endikatörünün kırmızıya dönüşmesiyle saptama olunur
Bu suretle belirtilen sertlik suyun sertlik bölümünü veririr
Suyun gidici sertliği 100 ml sine 2 damla mentil oranj damlatıldıktan sonradan,penpe oluncaya değin N10 HCL asidi ile titre edilmek ve safredilen cm3 0,1N sayısını 2,8 ile carpmak suretiyle Alman sertlik cinsinden belirtilir
Sret sular özellikle buhar kazanlarına fazla fen a etki ederlerSubuharlaşarak
İçinde yer alan tuzları kazanın dibine veya boruların kenarlarına bırakırBileşim itibariyle CaSO4,MğSO4,CaSiO3,(CaO,SiO2)gibi tuzlardan ibaret olan bu maddelerin miktarı tez artar ve su ile kazanın taban ve çeperi arsında bir katman haline gelirBu maddelere kazan taşı adı verilirBu azan taşı artı yakıt kaybına sebep olurKazanın dibinde birikmiş olan kazan taşı pozitif ısıtıldığında, hacmi küçülürve kütlesinin çatlamasına sebep olurAcılan bu çatlaklardan giren basınç altındaki kazan suyu çok sıcak olan demir ile temas eder etmez,ani olarak buharlaşır ve dolayısıyla büyük bir ek basınç meydana getirerek kazanın patlamasına sebep olurBu sebepten,teknikte kullanılan sert suların yumuşatıldıktan sonradan kullanılmaları icap eder

Su arıtma (yumuşatma) metodları :

Teknikte sular üç meetodla arıtırlarBunlar :
1 Sertliği giderilerek
2 Su içindeki tuzların bütününü artan bir şekilde
3Somut olarak

Sertliği giderme metodu
a)Kaynatılarak sertliği giderme
b)Kimyasal metodları sertliği giderme

Kaynatılarak sertliği giderme : Az veya fazla tuzu olan suları bileşimleri, basınc aşağı kaynatılmaları esnasında 100° C ın üzerinde esaslı bazı değişikliğe uğrarlarBu değişiklikleri şu şekilde sıralaya biliriz

1Bikarbonatlar bozuşarak kabonat haline gecerler :
Ca(HCO3)2® CaCO3 + H2O + CO2

Mg(HCO3)2 ® MgCO3 + H2O + CO2 daha sonra:

suda zorlama çözünen MgCO3 hidrolize uğrayarak Mg(OH)2 haline döner :
MgCO3 + H2O ® Mg(OH)2 + CO2
2Çözünmüş haldeki sodyum silikat, mağnezyum,kalsiyum ve demir tuzlarına etkir:

Na2 SiO3 + CaSO4 ® Na2 SO4 + CaSiO3
Na2 SiO3 + MgSO4 ® Na2 SO4 + MgSiO3
Na2 SiO3 + FeSO4 ® Na2 SO4 + FeSiO3
3Bikarbonatlardan hasıl olan karbonatlar, sodyum sülfata etkirler
CaCO3 + Na2SO4 ® CaSO4+NaCO3
MgCO3+Na2SO4 ® CaSO4 + Na2SO3
MgCO3 +Na2SO4 ®MgSO4 + Na2SO3
4Bütün bu olaylarda başka magnezyum ve demir tuzlarıda su karşısın da sıcakta bozuşurlar :
MgCl2+2H2O ® Mg(OH)2 +2HCl
FeCl2 +2H2O ® Mg(OH)2 +2HCl
Fe + H2O ® FeO+H2
FE (OH)2 + MgCl2 ® FeCl2+ Mg(OH)2
Bu çeştli o lay ürünleri, suyun kaynatıldığı vahşi kötü etki edeceği gibi, suda çözünür ülkü gecen bileşiklerde çökelek halde kazanın dibine toplanır Bilhassa Ca(HCO3)2 ve Mg(HCO3, sıcaklık bozuşarak sudan ayrılırlar Eğer bunların miktarı çoksa, suyun sertlik derecesi düşer Bu Nedenle bu tuzlar kaynatılarak sudan ayrılıp dibe çöktürülmüş olurlar Tüm sertliği bikarbonat (HOC3)sertliğinden ibaret olan suları kaynatmak suretiyle birkaç sertlik derecesine değin devirmek mümkündürAksi halde, kimyasal medotlarla sertlik giderilmesine başvururlar

b)Kimyasal metodları sertliği giderme :Bu usul ikiye ayrılır
çöktürme ve baz değiştirme
1Çöktürme :
suda bulunan ve sertlik yapan toprak alkali metallerinin başlıcaları şunlardır Ca, Mg ve benzerlerinin tuzları kimyasal ayraclar katılarak çöktürürler Çöktürmeye yarayan bu kimyasal ayraç eriyiklerinden başlıcaları şunlardır
sodyum hidroksit, NaOH ; sodyum karbonat, Na2 CO3 ; kalsiyum hidroksit Ca(OH)1 ; sodyum orto f osfat Na3PO4 ve baryum a luminat Ba(AlO2)2 tir
Buu ayraçlardan maksimum kullanılanlar :
NaOH ; Na2CO3 ve Ca(OH)2 tır
Bu maddelerden bazik fonksiyonlu olan NaOH ve Ca (OH)2 suya gidici sertlik yapan bikarbonatları çöktürmek : NazCO3 ise suya kalıcı sertlik yapan Mg ve Ca tuzlarını çöktürmek için kulllanılır
2 Baz değişiklik metodu :
Natürel olarak bulunan ya da yapay olarak hazırlanan alkali reaksiyonlu bazı hidrate alüminyum silikatlar (Al2O3 , xSiO2
YH2O) ve organik yapılı bazi yapay maddeler, toprak alkali ve ağır metal tuzlarının sudaki eriyikleri ile muamele edilirse, bu
Tuzların metallerini, kendi yapılarındaki alkali metal veya hidrojen atomu ile değiştirirler ve bu nedenle suyun sertliği ya tamamen ya da kısmen giderilmiş olur Bu maddelere zeolitse l madde adı verilir Bu zeolitsel maddeler bünyeleri bakımından iki kısma ayrılır
| Anorganik yapılı olan zeolitsel maddeler
||Organik yapılı olan zeolitsel maddeler

| Anorganik yapılı olan zeolitsel maddeler : Alüminyum silikat ( Al2O3 , xSiO2) ve alkali silikat (Na2 SiO3) karuşmından ibaret olan bu cisimler natürel olarak bulunabilirler Tabii olarak bulunan bu cisimlere adı verilir Kimyasal bileşimleri değişken bu cisimlerin genel formülleri şu şekilde :
Na2OAl 2O3SiO3yH2O
Bu cisimler suniolarak sodyum karbonat (Na2CO4) silis ve kaolen karışımının ergitilmesi ve ve pat diye bire soğutulması suretiyle de yapılabilirler Burada Na2CO yanınca Na2O de dönüşür genel formül olarak dönüşür
Na2OAl2O3(SiO2)x(H2O)y olur burada
X 5 ila13
Y kesin bir sayı verilemez
Aşağıdaki formül, bu bileşiğin daha basitleştirilmiş hali :
Na AlSiO4 + CaSO4® Ca(AlSiO4)2 +Na2SO4

Buradaki tepkime adaleli alkalidir Meydana getirilen bu karışım fazla sert sularla muamele edilirse, sudaki tuzların Ca ve Mg iyonları yerine kendi yapısındaki alkali iyonlarını (Na+)
Vererek suyu yumuşatır ve suyun Ca ve Mg kendi bünyesine alır


||Organik yapılı olan zeolitsel maddeler Organik yapılı bir takım bileşiklerde aynen anorganik zeolitse l maddeler gibi su sertliğini giderirler Bünyelerinde zaptettikleri metal iyonu yerine, suda sadece H+ iyonu verdiklerinden, suda metal bırakmazlar Bundan nedeniyle bu metodla su arıtılmasına suyun metalsizleştirilmesi veya suyun minarelsızleştirilmesi adı verilir

II Su içindeki tuzların bütününü giderme metodu
Bu bayağı veya düşük basınçta saflaştırma yolu ile suarıtma metodudur Bu damıtmadan niyet, tuzundan ayrılması istenen suyu buharlaştırmak ve tuzundan ayrılan su buharını soğutarak her yerde akıcı şekle sokmaktır Bu yol ile elde edilen suya ,adları verilir *