Çevre Mühendisliğinde Sertlik Nedir?

47

Sertlik Nedir, Sertlik terim olarak banyo lavabo ve küvetlerde iyi köpürmeyen sular nedeni ile oluşan kalıntıları karakterize etmek ve demlik ve su ısıtma cihazlarında oluşan sert ve beyaz tabakayı ifade eder. Suların iyi bir şekilde köpürmemesi ve yüzeylerde kir tabakası oluşturması su içerisindeki kalsiyum ve magnezyum iyonlarının sabun ile tepkimeye girerek oluşturduğu bir çökeltidir.
Örnek verecek olursak;

Ca2+ +(sabun) <—> Ca(Sabun)2 (k)

(k)= katı çökelti

Bu kompleksleşme reaksiyonu sonucunda sabun, yıkanan maddelerdeki kir ile etkileşime girmez ve kalsiyum-sabun kompleksi istemeyen bir şekilde çökelti oluşturur.

Sertlik tüm çok değerlikli katyonların toplamı olarak tanımlanmıştır. Sertliğin yaygın kullanılan ifade birimleri mg CaCO3/L veya mekv/L (litre başına miliekivalen)’dir.

Tüm çok değerli katyonlar sertliğe katkıda bulunda da en etkili olanları kalsiyum ve magnezyumdur. Ayrıca birkaç adet çok değerlikli katyon  ve doğal organik madde dışında  sertlik konusun odak terimleri kalsiyum ve magnezyumdur.

 Doğal sulardaki sertlik kısaca kalsiyum ve magnezyum içeren jeolojik oluşumların minerallerinin ayrışmasından ileri gelir. En yaygın olarak doğada bulunan mineraller kalsit (CaCO3) ve dolamitdir [CaMg(CO3)2]. Suyun sertleşmesi doğal prosesi aşağıda yer almaktadır;

CO2 + H2O <—> H2CO3

CaCO3(k) + H2CO3 <—> Ca(HCO3)2

MgCO3(k) + H2CO3 <—> Mg(HCO3)2

Kaynak: Suyun Sertliğine neden olan doğal süreçler Davis ve Cornwell, 2008.

Sertlik Nedir Nasıl Oluşur?

Yağmur suyu toprağın en üst tabakasından giriş yaparken mikroorganizmaların solunumu suyun COiçeriğini artırır. CO2 ve su tepkimeye girerek karbonik asiti (H2CO3) oluşturur. Kalsit ve dolomit, karbonik asit ile tepkimeye girerek kalsiyum bikarbonat [Ca(HCO3)2] ve magnezyum bikarbonat [Mg(HCO3)2] oluşturur. CaCO3 ve CaMg(CO3)suda çok çözülmezken bikarbonatların çözünme özelliği oldukça yüksektir. Kalsiyum klorür (CaCl2), alçı (CaSO4), magnezyum klorür (MgCl2) ve magnezyum sülfat (MgSO4) da çözünerek sertlik oluşumuna katkı sağlar.

Sularda çoğunlukla kalsiyum ve magnezyum bulunmasından dolayı, yumuşatma hesaplamalarında geleneksel olarak suyun toplam sertliği (TS) bu iyonların toplamnı olarak tanımlanır;

TS =Ca2+ + Mg2+

Her iyonun konsantrasyon aynı birimlerde olmak zorundadır. (mg CaCO3/L veya mekv/L). Toplam sertliğin iki bileşeni : HCO3 anyonuna bağlı sertlik (karbonat sertliği olarak adlandırılır ve kısaltması KS’dir) ve diğer anyonlara bağlı sertliktir (karbonat olmayan sertlik olarak adlandırılır ve kısaltması KOS’dir). Bu şekilde toplam sertlik;

TS = KS + KOS

şeklinde tanımlanabilir.

Karbonat sertliği ise, toplam sertlik veya toplam alkalinite arasında, miktar olarak daha az olana eşittir. Karbonat sertliği, suyun kaynatma ile giderilebilmesinden dolayı genel olarak geçici sertlik olarak da adlandırılır. Isıtma CO2’i sudan uzaklaştır ve ve pH yükselir. Tan bu sırada

Ca+2 + 2HCO3  <—–> CaCO3(k) + CO2(g) +H2O

reaksiyonu meydana gelir.

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here