Sudaki Demir ve Manganın Giderimi

23 Mayıs 2018 Çarşamba / 11:36 | SU DÜNYASI 118. Sayı (Mayıs 2018)

997 kez okundu

YÜK. MÜH. ENIS BURKUT
enis@burkut.com.tr

Kuyu sularının birçoğunda demir ve mangan maddeleri suda çözünmüş iyon halinde bulunur. Yüksek miktarda demir ve mangan iyonu içeren sular işletmelerde sorunlar yaratır, bu nedenle bu suların kullanılmadan önce demir ve mangan iyonlarından arındırılması istenir.

Otuz yıl kadar önce, su iyileştirme konularında yeterli tecrübemizin olmadığı yıllarda, çamaşırlarını “eski usulde” yani güneşte kurutan küçük bir otel şöyle bir şikayette bulunmuştu: “Otelin çarşaflarını en kaliteli deterjanlar ile yıkıyoruz, sonra ipe seriyoruz, o sırada bembeyaz olan çarşaflar kuruyunca sararıyor. Ne yaptıysak sonuç alamadık, çarşaflar hep sarı oluyor!”

Otelin kullandığı suyu bir şişeye doldurduğumuzda çok su temiz ve şeffaf idi. Su şişede birkaç gün kaldıktan sonra bu suyun sarardığını gördük. Bunun üzerine bu suyun analizini yaptırdığımızda suda 1,5 mg/L kadar çözünmüş demir olduğunu gördük ve böylece teşhisi koyabildik: Otelin kuyu suyunda “çözünmüş demir” bulunuyordu ve çamaşırlar kururken, demir okside olup, yani “demir pası” olup, çamaşırı SARI renge boyuyordu. Kuyulardan elde edilen sularda demir ve mangan iyonu miktarı yüksek olabilir. Demir iyonunun 0,5 mg/L ve mangan iyonunun 0,1 mg/L’den az olması durumunda bu sular birçok işletmede sorun çıkarmaz. Sudaki demir ve mangan iyonlarının yüksek olması durumunda işletmelerde bazı sorunlar yaşanır.

Örneğin:
- Bu sular ile çamaşır yıkandığında, ıslak haldeyken normal renginde olan çamaşırlar, kuruduktan sonra sarı, hatta kahve tonları alırlar;
- Su yumuşatma ve demineralize reçineleri üzerinde bu metal iyonları katı hale dönüşürler, reçinelerin çalışma verimini kısa zamanda azaltırlar;
- İçme sularında istenmeyen metalik bir tat oluştururlar; 
- Gıda konservesi imalatında ürünün kalitesini bozarlar;
- Tekstil boyahanelerinde kumaşta istenmeyen renk tonları oluştururlar,
- Ters Ozmoz cihazı mambranlarını tıkarlar, ayrıca, mambranlarda kalıcı hasar da oluştururlar
- Buhar kazanlarında istenmeyen bir maddedir.

Demir-Mangan Giderimi için Çözümler
İşletmelerde yukarıda sözü edilen türde sorunlar ile karşılaşmamak için, suda çözünmüş halde bulunan metal iyonlarının giderilmesi istenir. Su içinde çözünmüş halde bulunan demir ve mangan iyonları okside olduklarında katı partikül şekline dönüşürler ve filtrelerde tutularak sudan ayrılırlar. Genelde demir iyonu, nötr ve alkali pH değerlerinde mangana kıyasla daha kolay okside olur.

Mangan iyonunun katı madde hale dönüştürülmesi demire kıyasla çok zordur. Mangan iyonu ilk oksidasyonunda pembe renkli “MnOx” şeklinde “koloidal” bir maddeye dönüşür ve bu madde filtrelenemeyecek kadar küçüktür. “MnOx” daha sonra demir çözeltisi ile reaksiyona sokulduğunda mangan farklı bir formül oluşturur ve filtrelerde tutulabilir.

Sudaki metal iyonlarının okside olması için günümüze kadar değişik yöntemler denenmiştir. Her suyun genel kimyasal analizi, pH derecesi, sıcaklığı, iletkenliği değişik olduğundan, her farklı suda bu iki iyonun oksitlenmesi de farklı yöntemler ile ve bazen 8-9 saat gibi süreler içinde olabilir. Dolayısı ile, aşağıda sıralayacağımız Demir ve Mangan giderim yöntemleri basit çözümler değildir, her işletmenin bir su arıtım uzmanı eşliğinde deneyler yaparak kendi işletme şartları için çözüm bulmasını öneririz.

Demir ve manganın oksitlenmesi yöntemlerini özetleyelim
• Hipoklorit ile oksidasyon: Hipokloritin kolayca temini, dozaj yönteminin ucuz olması sebebi ile işletmeler hipoklorit çözümlerini seçerler. Fakat, hipoklorit demir iyonunu kolayca okside etse de mangan iyonunu kolayca okside edemez. Mangan oksidasyonu için daha etkili yöntemler seçilmelidir.
• Permanganat olarak adlandırılan “KMnO4” maddesi yüksek bir oksitleme kimyasalıdır, araştırmacıların çok kullandığı bir oksitleyicidir, ancak yüksek debili sularda kullanımı pek pratik olmadığı için işletmelerin tercih etmediği bir yöntemdir. 
• Oksidasyonu destekleyici katalizörler kullanıldığında demir ve mangan oksidasyonu daha başarılı olur. Katalizörlerin en çok tanınanı İngilizce “Green Sand” olarak bilinen bir filtre dolgu malzemesidir. Katalizörlerin etkili oldukları bazı şartlar bulunur: Su sıcaklığı, pH, iletkenlik gibi. Katalizörün çalışma şartları oluştuğunda demir ve manganın iyi okside olduğu görülür.
• Ozon gazı ile suyu şartlandırma sonucu mangan %100 olmasa da yüksek oranda okside olur. Ozon gazı suda çözündüğünde, oksidasyon ve dezenfeksiyon özellikleri yanında az bilinen bir güzel özelliği daha ortaya çıkar: FLOKLAMA. “İyonize olmuş oksijen atomu” olarak da tarif edilen ozon gazı, bu “iyonize” özelliğinden dolayı suda bulunan çok küçük katı partikülleri birleştirerek irileştirir, böylece bunların filtrelerde daha kolay tutulmalarını sağlar. Floklama özelliğinden dolayı ozon ile şartlandırılan sular çok berrak olur. Bu da ozonun avantajlarından biridir. Ozon kullanılan su şartlandırma sistemlerinde katıları floklamak için ayrıca bir kimyasal gerekmez.

Ozon gazı ile sudaki demir ve manganın giderilmesi tekniğinin ilk yatırımı diğer klasik çökeltme tekniklerine göre daha yüksek olabilir. Ancak ozon sisteminin işletilmesi diğer tekniklerden çok daha ekonomiktir ve pratiktir.

Ozon Uygulama Örneği: Bir işletmenin kuyu suyunda 3,1 mg/lt demir ve 0,3 mg/lt mangan bulunuyordu. Bu nedenle bu suyu sanayi prosesinde kullanamıyorlardı. 1995 yılında bu suyun iyileştirilmesi için işletmeye ozon ile şartlandırma sistemi kurduk. Ozon ile şartlandırma işleminden ve filtrasyondan sonra sudaki demir ölçülemeyecek kadar azaldı ve mangan miktarı 0,1 mg/L seviyesine düştü. Bu işletmenin ilgilileri ozon ile şartlandırma sisteminin avantajlarını şöyle anlatıyorlar: “Ozon sistemi çalışmaya başladıktan sonra işletmeci olarak çok rahat ettik. Ozon gazı sistemi ilk amacımız olan demir ve manganı çok iyi gidermesi yanında işletmeci yüklerimizi çok azalttı. Şöyle ki: Ozon sistemi tabii hava içinde bulunan tabii oksijeni kullanarak ozon gazı ürettiği için kimyasal satın alma, bunu stoklama, kimyasal taşıma, dozaj ayarlama gibi birçok işten kurtulduk ve işimiz azaldı”.

SONUÇ olarak, suda çözünmüş halde bulunan demir ve manganın giderimi için bugüne kadar birçok yöntemler bulunmuştur, ancak, bir işletmeye demir-mangan giderimi için reçete yazmak kolay değildir. Her işletmenin kendi şartlarında deneyler yapmasını ve kendine en uygun ve en ekonomik yöntemi bulmasını öneririz.

 

---