PERSPEKTİF 10. Sayı (Eylül Ekim 2006)

Demir genel olarak kayalarda ve toprakta bulunur. Normal koşullarda su kaynaklarına kayalardan ve/veya topraktan geçer. 0.3 ppm’in üstünde demir bulunan sularda demir, renk problemi yaratır. Suda sarı renk olarak görülebileceği gibi, tesisatları, hatları, çamaşır ve bulaşık makinalarını ve de elbiseleri etkiler. Bu seviyelerdeki demir, aynı zamanda suyun tat ve kokusunu da etkiler.
İçme suyu kaynaklarında aşağıdaki şekillerde demir bulunabilir;

1) İyon bağlayan demir

2) Organik maddelerde demir

3) Demir bakterisi

4) Demir hidroksit

5) Demir bikarbonat

Demirin suda farklı formlarda mevcut olması, sorunu daha komplike hale getirir. Çünkü her bir sorun için ayrı bir giderim metodu kullanılması gerekir.

Su dağıtımı sorumluluğundaki yerel yönetimler veya idareler, sudaki demir gibi metalleri bağlamak ve suda çözelti halinde tutabilmek için sodyum tripolifosfat, sodyum hegzametafosfat veya sodyum silikat gibi iyon bağlayan ürünleri dozlarlar. Bu şekilde demirin çökmesi engellenir ve kırmızı lekeler oluşmaz. Bu tip uygulamalarda problem, özellikle su ısıtıcılardan geçerken polifosfatların veya silikat bağlarının bozulmasıdır.

Sudaki polifosfat oranını kontrol etmek için toplam fosfatı ve ortofosfatı ölçmek gerekir. Bu iki değer arasındaki fark bize polifosfat değerini verir. 2 ppm ve altı demir değerleri için min. 4 ppm polifosfat dozlanması gerekir.

Laboratuvar çalışmaları klorür formunda kuvvetli bazik anyon değiştirici bir reçinenin % 90 oranlarında polifosfatı tuttuğunu göstermiştir. Sodyum silikatın sudan giderimi biraz daha zor olup OH formunda ve NaOH (kostik) ile rejenere edilen bir kuvvetli bazik anyon değiştirici reçine gerektirir.

Demirin mevcudiyeti aynı zamanda tanen gibi organiklere de bağlı olabilir. (Şekil 1a-1b).

Tanenler doğadaki ölü bitkilerden kaynaklanan çok yüksek molekül ağırlıklı organik maddelerdir. Daha ziyade yüzey sularında ve derin olmayan kuyularda bulunurlar ve suya sarı-kahverengi bir renk verirler. Bu moleküller demir iyonlarına bağlanırlar ve yumuşatma reçineleri ile giderilemezler. Tanenler makroporoz bir anyon değiştirici reçine veya absorpsiyon metodu ile giderilebilirler. Organik kirlenmeye yol açmamak için rejenerasyon, tuz ile yapılmalıdır. Ancak her coğrafyada doğal olarak tanenlerin özellikleri değişebilir ve bu sebeple aynı iyon değiştirme metodları iş görmeyebilir. Bu gibi durumlarda ise oksidasyon bir diğer alternatif metod olabilir ve mesela sodyum hipoklorit ile hem tanenler hem de demir okside edilebilir. Oksidasyonun başarılı olabilmesi için belli bir temas süresi ve ardından da oksidant malzemenin tutulabilmesi için bir filtrasyon medya prosesi gereklidir.

Bakteri formundaki demir ise genellikle çözünmez ve dolayısıyla cidarlarda çökelmeye/kaplanmaya sebep olur. Bu gibi durumlarda suda yine benzer renk ve koku oluşabilir. Bu problemler uygun bakteri kullanımı ile giderilebilir.

Demir, doğada genellikle okside şekilde bulunur ve suda çözünmez. Oksijen veya bir başka oksidan ile reaksiyona giren çözünmüş demir, suda çözünmeyen hidroksil formunda çökebilir. Bu durumda suya sarı-kırmızı bir renk verir ve filtrasyon ile giderilmelidir. Genellikle 5-25 mikron çapında filtreler kullanılır ama bazen daha küçük filtreler de gerekebilir. Test ederek doğru ölçüyü bulmak en ideal çözümdür. Multimedya filtreler, grena, kum ve antrasit ise en sık kullanılan filtrasyon malzemeleridir. Bu malzemeleri geri yıkamak oldukça hassastır. Çünkü demir, filtrelerden geri yıkama esnasında atılır. Yeşilkum ve mangan- dioksit yatakları da etkilidirler. Tavsiye edilmemekle beraber 40 mikron üstü demir iyonlarını tutmada, yumuşatma reçineleri de etkilidirler. Yatağın üstünde tutulanlar geri yıkama ile geri atılabilirken, reçine yatağının içinde kalanlar ise basınç kayıplarına ve kanallaşmaya yol açarlar. Yatak içindekilerin giderimi için ise asit enjeksiyonu gerekir. Ancak bu esnada hidrojen iyonları reçine ile iyon değiştirme yapacağı için dikkatli olmak gerekir. Servis koşullarına geri dönünce pH seviyesi düşecektir ve yatağın tamamı ile Na formuna döndürüldüğüne emin olmak gerekir. Aynı zamanda sistemin kullanılan asit ile uyumlu olup olmadığının kontrol edilmesi gerekir.

Yüzey sularında bulunan demir CO ile temas ederek demir bikarbonatı oluşturur. Bu suda çözünür ve görünmez olur. Bu formdaki demir ise pozitif yüklü olduğu için standart yumuşatma reçineleri ile tutulur. Oluşan reaksiyon aşağıdaki gibidir :

2RNa + Fe(HCO3)2 + 02 ----> R2Fe + 2NaHC03

Her bir molekül demir bikarbonat için reçineden 2 molekül sodyum yer değiştirir. Aşağıdaki reaksiyonda görüleceği gibi yüklü bir tuz konsantrasyonu (% 8-26) bu reaksiyonu geri çevirir:

R2Fe + 2NaCl ---> 2RNa + FeCI2

Çözünmüş demir okside olur ise hem reçinenin yüzeyinde hem de tanelerin matriks yapısında bozulmalara sebep olabilir. Bu tip bozulmalar hem reçine kapasitesini düşürür hem de demir kaçaklarına sebep olur. Bu amaçla bazı düzeltme faktörleri belirlenmiştir. Bunlar reçine üreticileri tarafından verilmekte olup, rejenerasyonu artırıp, kolonda demir kalma olasılığını önlemeye yöneliktirler. Rejenerant ile beraber bazı kimyasallar kullanılarak bu bozulmalar engellenebilir.

Bu kimyasallar, mesela sodyum hidrosülfit veya sodyumbisülfit gibi, ayrı ayrı kullanılabileceği gibi piyasada bu kimyasallar ile takviyeli tuzlar da bulmak mümkün olabilir. Bunların dışında kompleks yapıcı olarak polifosfat, çelat etkisi olan EDTA, veya dikkatli kullanıldığı takdirde hidroklorik asit, fosforik asit veya sitrik asit olabilir. Asit kullanılmak istendiğinde sistemin asit ile uyumlu olduğuna dikkat edilmeli ve düşük pH ile karşı karşıya kalmamak için uygun rejenerasyon gereklidir.

(*) Sybron Chemicals Inc.’ten Michael C.Keller’in "Iron Removal" başlıklı makalesinden derlenmiştir. n

GÜHER ABACI
guher@abacikimya.com