• Suyun kalsiyum karbonat ile doygunluğa ulaştığı andaki pH değeri doygunluk pH’ı veya pHs olarak bilinir. Langelier doyma indeksi (SI) numunenin gerçek pH’ından pHs’i çıkarmak suretiyle bulunur. Negatif doyma indeksi suyun CaCO3‘ı çözme eğilimini, pozitif doyma indeksi ise CaCO3 tabakası teşkil etme eğilimini gösterir. Bu indeks doğrudan doğruya korozyonla ilgili değildir. Suyun az miktar da ince karbonat tabakası teşkil etme eğilimi bir ölçüde koruyucu olabilir. Bu nedenle düşük miktarlardaki pozitif indeks çoğunlukla suyun korozif olmama durumunu gösterir. Buna karşılık negatif indeks korozyon ihtimalini gösterir.

     

    Doyma indeksini hesaplamak için suyun metil oranj alkalinitesi, kalsiyum iyonu konsantrasyonu, pH, sıcaklık ve toplam filtre edilebilen katı madde miktarları belirlenmelidir.

     

    Doyma İndeksinin Hesabı

     

    pHs değeri, CaCO3 çözeltisi için denge bağıntılarını ve karbonik asitin ikinci hidrolizine ilişkin bağıntıları kullanmak suretiyle hassas bir şekilde hesaplanabilir.

     

    CaCO3(s) ——-> Ca+2 + CO3

     

    K5= (Ca+2) CO3-2 (1)

     

    HCO3 ——-> H+ + CO3-2

     

    K2= [H+][CO3-2] / [HCO3] (2)

     

    (1) bağıntısını (2) ye bölmek ve düzenlemek suretiyle (H+) bulunur.

     

    [H+] = (K2/K5) x [Ca+2][HCO3] (3)

     

    veya negatif logaritmalarını alarak ve [Ca+2] ile [HCO3] konsantrasyonlarını CaCO3-2 cinsinden ifade etmek suretiyle pHs hesaplanabilir.

     

    pHs = p [Ca+2] + p [HCO3] + p [K2/K5] (4)

     

    denge sabitlerinin değerleri literatürden temin edilir. Sıcaklığın ve iyon şiddetinin denge sabitleri üzerindeki etkisini dikkate almak üzere CaCO3 doygunluğundaki pH için, Larson tarafından aşağıdaki bağıntı geliştirilmiştir;

     

    pHs = A + B – log[Ca+2] – log[Alkalinite] (5)

     

    Burada kalsiyum iyonu konsantrasyonu ve alkalinite mg CaCO3/l biriminde ifade edilir. (5) bağıntısında yer alan A ve B sabitlerinin değerleri Tablo 1 ve Tablo 2’de verilmiştir. Ca+2 veya alkalinite konsantrasyonlarının logaritmaları Tablo 3’de özetlenmiştir. Bu metot ile pHs değeri 9.3 veya daha az olan suların doygunluk indeksi hesaplanır. Alkalinite olarak toplam alkalinite yerine bikarbonat alkalinitesi kullanılır.

     

    Örnek olarak kalsiyum iyonu konsantrasyonu 200 mg CaCO3/l, alkalinitesi 60 mg CaCO3/l, sıcaklığı 16 °C ve toplam filtre edilebilen katı madde konsantrasyonu 650 mg/L olan bir su için bağıntı aşağıdaki gibi çözülür:

     

    pHs = 2.20 + 9.88 – 2.30 – 1.78 = 8.00 (6)

     

    Eğer numunenin ölçülen pH’ı 9.0 ise bu suyun doyma indeksi;

     

    SI = pHa – pHs = 9.0 – 8.0 = + 1.0 (7)

     

    olup su CaCO3‘a göre aşırı doygundur.

     

    Tablo 1. Su sıcaklığının fonksiyonu olarak A sabiti

    Su sıcaklığı (UC) A*
    0 2.60
    4 2.50
    8 2.40
    12 2.30
    16 2.20
    20 2.10
    25 2.00
    30 1.90
    40 1.70
    50 1.55
    60 1.40
    70 1.25
    80 1.15

    * K2‘den yararlanarak hesaplanmıştır. 40 °C’nin üzerindeki değerler ekstrapolasyon ile bulunmuştur.

     

    pHs değerinin 8 olması, suyun bu pH’ta hem CaCO3‘ı çöktüremeyeceğini hem de çözemeyeceğini gösterir. Genellikle, suyun gerçek pH değerinin pHs’ten büyük olması, su dağıtım sistemindeki borularda koruyucu bir CaCO3 tabakası birikimi olacağını ifade etmektedir. Borularda koruyucu CaCO3 tabakalarının oluşumu polifosfatların uygulanması ile inhibe edilebilir. SI hesabı için ayrıca Caldwell-Lawrence diyagramını kullanmakta mümkündür. Yumuşatma işleminde kullanılacak kimyasal madde dozlarını belirlemek için bu diyagramdan yararlanılır.

     

    CaCO3 doygunluğunun ölçümü için kullanılacak diğer bir metot, itici kuvvet indeksinin bulunmasıdır. DFI, Mc Cauley tarafından aşağıdaki formül ile tanınmıştır.

     

    DFI = [Ca+2][CO3-2] / 1010 K5 (8)

     

    [Ca+2] ve [CO3-2] konsantrasyonlarının her ikisi de mg CaCO3/l cinsinden ifade edilir.

     

    DFI = 10(SI) (9)

     

    formülünden DFI hesaplanır. Bu değer logaritma olmayıp, mevcut iyon ürünlerinin denge halinde mevcut olanlara oranıdır. 1 değeri denge halini gösterir. 1’in üzerindeki değerler, CaCO3 birikimi olasılığını gösterir. 1’in altındaki değerler ise CaCO3 çözme eğilimini ve muhtemel bir korozyonu ifade eder.

     

    Tablo 2. Toplam filtre edilebilen katı maddenin fonksiyonu olarak B Sabiti

    Toplam Filtre Edilebilen Katı Madde, mg/L B
    0 9.70
    100 9.77
    200 9.83
    400 9.86
    800 9.89
    1000 9.90

     

    Tablo 3. Kalsiyum iyonu ve alkalinite konsantrasyonlarının logaritmaları

    Ca+2 veya Alkalinite (mg CaCO3/L) log
    10 1.00
    20 1.30
    30 1.48
    40 1.60
    50 1.70
    60 1.78
    70 1.84
    80 1.90
    100 2.00
    200 2.30
    300 2.48 .
    400 2.60
    500 2.70
    600 2.78
    700 2.84
    800 2.90
    900 2.95
    1000 3.00

Yazar

Daha yeşil ve güzel bir Dünya için yola çıkan Yeşil Aşkı, herkesi Dünya’ya zarar vermeden, çevre dostu ve sürdürülebilir bir yaşama davet ediyor. Bütün gayemiz; temiz bir çevre, yaşanabilir bir dünya ve yeşil gören gözlerdir. Yeşil görmeyen gözler, Renk zevkinden mahrumdur.
Twitter Facebook Google+ Linkedin YouTube
Önceki Yazı:Artek Mühendislik İş İlanı
Sonraki Yazı:Zehirli Kıyafetler

Yorumlar

SİZ DE CEVAP YAZABİLİRSİNİZ

Bu yazı hakkında görüşünüzü belirtin.

Copyright © 2013 - 2017 • Tüm Hakları Saklıdır.