E-Dergi Oku 

Suyun Doyumu Sonucunda Oluşan Kristallerin Önlenmesi

Suyun Doyumu Sonucunda Oluşan Kristallerin Önlenmesi

5 Ekim 2016 | SU DÜNYASI
98. Sayı (Eylül 2016)

ENİS BURKUT enis@burkut.com.tr

Suyun bazı iyonlara doyumu sonucunda su tesisatında ve su kullanan ekipmanda kristaller oluşur, bu da su sistemine zarar verir. 

“Havanın Doyumu”, “Suyun Doyumu” denilince aklınıza ne gelir?
Bu konu için bazı yazılarda havanın ve suyun “Satürasyonu” deyimi de kullanılıyor, ancak biz bu yazımızda, daha anlaşılır olan “Suyun Doyumu” deyimini tercih edeceğiz.
“Havanın Doyumu” herkesin kolayca anladığı bir tabiat olayı olduğu için önce kısaca bu olaya değinelim ki “Suyun Doyumu” konusuna geçişimiz kolaylaşsın. Soluduğumuz hava içinde gaz fazında olan su buharı da bulunur. Hava, su buharına doyduğunda havanın içindeki buharın bir kısmı yoğuşur, yani buhar fazından katı faza dönüşür.  Tabiatta gördüğümüz çiğ, kırağı, yağmur, kar ve dolu, havanın su buharına doyumu sonucunda oluşur. 
Benzer bir şekilde, su içinde “iyon” olarak bulunan bazı mineraller, suyun bu iyonlara doyumu sonucunda katı fazına dönüşür ve “kristal” şeklinde sudan ayrılır. “Na” ve “Cl” gibi bazı iyonlar su içinde çok miktarda bulunabilirler; çünkü suyun bu iyonlara doyum noktası çok yüksektir. Buna karşın, “Ca”, “Mg”, “SiO2” gibi iyonlara karşı suyun doyum sınırı düşüktür ve bu iyonların oluşturduğu katı cisimler evlerimizden sanayi işletmelerine kadar su sistemine ve su ile çalışan cihazlara zarar verir.  
Suyun doyumu sonucunda oluşan ve halk dilinde “kireç”, “kireç taşı” olarak adlandırılan katı maddeler yalnızca “Kalsiyum-Ca” iyonu ile değil,  “Magnezyum-Mg” ve “Silikat-SiO2” iyonları ile de oluşur. Su sistemlerinde oluşan Kalsiyum ve Magnezyum kristalleri hem sudaki miktar artışından kaynaklanan doyum ile ve hem de suyun sıcaklığının artışından kaynaklanan doyum ile oluşur. Oysa “Silikat” kristali sudaki “miktar” artışından kaynaklanan doyum sebebiyle meydana gelir. Şöyle de anlatılabilir: su ısındıkça suyun Silikat’a karşı doyum sınırı yükselir, yani su ısındıkça Silikatı çözer, buna karşılık su ısındıkça sudaki Kalsiyum ve Magnezyum iyonlarının kristal yapma meyli artar.
Tabii ki suyun pH derecesi de suyun doyum sınırını etkiler. Suyun pH derecesi düşük olduğunda özellikle “Ca” ve “Mg” iyonlarına karşı suyun doyum sınırı daha yüksek olur.
Evsel yerlerde, suyun doyuma ulaşması sonucunda iyonların kristalleşmesi ile zarar gören ekipmanın birkaçı şunlardır: Her tür su ısıtıcısı, çaydanlık, çay/kahve makinaları, bulaşık ve çamaşır makineleri, sıcak su boruları vs.
Sanayi işletmelerinde suyun doyuma ulaşması sonucunda iyonların kristalleşmesi ile zarar gören ekipmanların birkaçı: Yıkama makinaları, buhar kazanı, soğutma kulesi, otoklav, evaporatif kondenser, ters ozmoz cihazı, EDI-Elektro De İyonizasyon cihazı gibi ekipmanlar.
Suyun doyuma ulaşmasına karşın kullanılan “Taş Önler” (Antiskalant) kimyasalının hesaplanması ile ilgili bir bilgisayar programını biz çok sık kullanıyoruz. Bu programın verdiği hesaplar ve şemalar yardımıyla sudaki iyonların ne miktar artışı ile suyun doyuma ulaştığı konusunda fikir ediniyoruz ve buna göre “Taş Önler” (Antiskalant) türü seçiyoruz ve dozaj miktarı hesaplıyoruz. Bu programla elde ettiğimiz birkaç şemayı ve yorumları aşağıda göreceksiniz.

Bir kuyu suyu örneği ile yola çıkalım, bu suyun analiz değerleri şunlardır:
Kuyu suyu sıcaklığı: 15°C
pH: 7,6
Toplam Çözünmüş Madde: 930 mg/L
Ca sertliği: 220 mg/L CaCO3 cinsi
Mg sertliği: 130 mg/L CaCO3 cinsi
Toplam Sertlik: 35 Fransız
Cl: 310 mg/L
SO4: 110 mg/L
HCO3: 180 mg/L
SiO2: 36 mg/L

Bu su, kuyudan çıktığında “doyumda” değildir, bu hali ile içindeki iyonları kabul eder ve hiçbir kristal üretmez. Oysa, aynı su 40°C-50°C sıcaklığa ısıtıldığında, Çizelge 1’de görüldüğü gibi suyun CaCO3 (Kalsiyum Karbonat) doyumu %120 seviyesine yükselir ve bu durumda bu su tesisatta kesinlikle kireçlenme yapar, fakat suyun Silikat’a olan doyumu yalnızca %15 seviyesindedir ve silikat kristali oluşma riski yoktur (Çizelge 1).
Kuyu suyundan ters ozmoz tekniği ile iyi su elde etmek istediğimizde, ters ozmoz mambranları suyun saf kısmını kuyu suyundan ayırırken, geri kalan su, yani ters ozmozun attığı suyun içindeki iyonların yoğunluğu artar. Bu durumda tabii ki bazı iyonların sudaki miktarı suyun doyum noktası üzerine çıkar ve bu sebep ile mambranlar içinde kristaller oluşur. 
Bu kuyu suyundan ters ozmoz tekniği ile %70 oranında iyi su elde etmek istediğimizde Çizelge 2’de görünen durum oluşur:  Suyun CaCO3 doyumu %120 üzerine çıkar ve mambranlar içinde CaCO3 kristalleri oluşur, fakat suyun SiO2 %40 seviyesine gelir, ancak bu doyum seviyesinde SiO2 kristali oluşmaz (Çizelge 2).
Ters ozmoz mambranlarında kristal oluşumunu önlemek için yüksek kalitede “taş önler” (antiskalant)’den 3 mg/L kullanıldığında Çizelge 3’te görüldüğü gibi suyun CaCO3 iyonuna doyum noktası %43 seviyesine düşer ve mambranlar içinde kristal oluşmaz.
Nasıl olsa “taş önler” (antiskalant) sorunları yok eder düşüncesiyle ters ozmozun işletiminde şartları biraz zorlamak ve yalnızca %15 su atarak %85 iyi su elde etmek istediğimizde durum Çizelge 4’te görüldüğü gibi olur; suyun CaCO3’a doyumu risksiz seviyede kalmasına rağmen suyun Silikat - SiO2’ye olan doyumu %80 seviyesine yükselir (Çizelge 4)
Kimyasal şirketleri suyun Silikat’a olan doyum seviyesini artırıcı “taş önler” (antiskalant) de üretir, ancak Silikat’a uygun taş önler suyun CaCO3’e olan doyumunu pek artıramaz. Çizelge 5, suya yeterli miktarda ve Silikat’a uygun kaliteli taş önler verildiğinde suyun doyum durumunu gösteriyor: Görüldüğü gibi suyun SiO2’ye olan doyumu %45 seviyesine düşüyor, fakat suyun CaCO3’e olan doyumu %85 seviyesine yükseliyor ve mambranlarda kristal olma riski oluşuyor. Suyun CaCO3’e olan doyumunu artırmanın yollarından biri de suya asit dozlayarak suyun pH derecesini düşürmektir. Düşük pH derecesinde suyun CaCO3 kristali oluşturma riski azalır. Ancak bu durumda oluşan “asidik” suyun kullanımı her işletmede istenmeyebilir.
Özet olarak, suyun sıcaklığı, pH derecesi ve suyun içindeki iyonların miktarına göre “kristal yapıcı iyonlar” ile ilgili suyun doyum noktası değişir. Kimya sanayiinin buluşu olan “Taş Önler” (Antiskalant) sayesinde sudaki kristal yapıcı iyonlara karşı suyun doyum seviyesi yükseltiliyor ve böylece buhar kazanı, soğutma kulesi, ters ozmoz gibi ekipmanlarda kristal oluşumu önlenebiliyor. Suya taş önler - antiskalant dozajı yapılarak bu önlem alındığına göre, burada en kritik cihaz dozaj pompası oluyor. Dolayısıyla dozaj pompasının doğru çalışmasını sağlamak çok önemlidir.

 

İlginizi çekebilir...

Ters Ozmoz Membranları Suyun Safsızlıklarını Konsantre Eder

Ters ozmoz membranları bir taraftan kötü kalitedeki sulardan yüksek kalitede su üretirken, diğer taraftan kötü suyun minerallerini, katı partikülleri...
8 Aralık 2020

Su Borularının İçinde Dolaşalım

Bir işletmede yaşanan su sistemi ile ilgili sorunlara doğru teşhis koyabilmek için su borularının içini tetkik etmek doğru olur. Boruyu söküp içindek...
6 Ekim 2020

Isı Eşanjörleri Neden Tıkanır?

Isı eşenjörleri, iki farklı sıvının birbirine karışmadan ısılarını birbirine aktarmasına yarayan bir cihazdır. Borulu ve plakalı ısı eşanjörleri ısıt...
6 Ağustos 2020

 

  • Boat Builder Türkiye
  • Çatı ve Cephe Sistemleri Dergisi
  • Doğalgaz Dergisi
  • Enerji ve Çevre Dünyası
  • Tersane Dergisi
  • Tesisat Dergisi
  • Yalıtım Dergisi
  • Yangın ve Güvenlik
  • YeşilBina Dergisi
  • Klima ve Soğutma Rehberi
  • Yangın ve Güvenlik Rehberi
  • Yalıtım Sektörü Kataloğu
  • Su ve Çevre Sektörü Kataloğu

©2021 B2B Medya - Teknik Sektör Yayıncılığı A.Ş. | Sektörel Yayıncılar Derneği üyesidir.