Fr ne demektir?

FR (FRANSIZ SERTLİĞİ) NE DEMEKTİR?

Fransız sertliği (Fr) veya mg/lt CaCO3 ülkemizde yaygın olarak sertlik sınıflandırmasında kullanılan birimlerdir. Suyun içindeki sertlik iyonlarının konsantrasyonunu tanımlamada kullanılır.

1 Fr derecesi 10 mg/lt CaCO3 sertliğine eşittir.

1 dH° = 1.785 fr°

1 fr° = 10 ppm CaCo3

1 ppm = 2 mS

1 fr° = 20 mS

Sert Suyun Zararları

1. Sert sular, cildi sertleştirmeleri ve yıkanma, bulaşık, çamaşır gibi ev işlerinde fazla sabun sarf ettirmeleri ve işlemleri güçleştirmeleri nedeniyle pek istenmezler. Örneğin 25 sertlik derecesinde bir litre suyu tamimiyle köpürtebilmek için en az 3 gr. sabun sarf etmek gereklidir. Buna göre 300 litre su ile yıkanan bir ev çamaşırı için 900 gr. sabun gereklidir. Eğer yumuşak su ile aynı iş yapılacaksa sarf edilecek sabun yarı yarıya azalır.
2. Sabun çökeleği banyo veya duş sonrasında insan derisine yapışır. Deri gözeneklerini tıkar ve saç tellerini kaplayarak sertleştirir. Deriye yapışan bu kütle, bakteri üremesi için elverişli bir ortam yaratır.
3. Sudaki sertlik zamanla kendiliğinden veya su ısıtıldığında hızla çözünürlüğünü kaybeder ve geçtiği yüzeylere yapışmaya başlar. Su borularının içi hızla dolar, su basıncı ve akışı azalır.
4. Suyun ısıtıldığı yüzeylerde daha da artan kireçlenme, yalıtkanlığa sebep olur ve elektrik tüketimini artırır. Kalorifer tesisatındaki kireçlenme yakıt tüketiminin artmasına sebep olur. Buhar elde etmek için kullanılan sularda gerek ekonomi ve gerekse kazanların dayanması bakımından sertliğin büyük önemi vardır. Geçici sertliği 12,5’tan fazla olan sert sular çok çöküntü yapıcıdırlar. Bu gibi sular ısıtılınca bikarbonatlar, karbonat halinde çökerek, kazanda ve borularda bir kabuk oluştururlar. Oluşan bu kabuk, ısının güç iletilmesine ve dolayısıyla fazla enerji kullanılmasına neden olacaktır.
5. Sertlik mineralleri yemeklerde istenmeyen bir tat verir. Sert su ile yapılan buz buğulu bir görünümde olur. Ayrıca tahıl, baklagiller ve sebzeleri sertleştirebilirler, bu yüzden yemeklerin geç ve güç pişmelerine sebep olarak zaman ve enerji kaybettirirler.
6. Tekstil, boya, kağıt, deri, şeker, bira endüstrileri için sert sular elverişsizdir.
7. Diğer taraftan çok tatlı sular, karbondioksit ile fazla yüklü olduklarından agresif, yani kemiricilerdir. Bu yüzden özellikle su borularında bulunan kurşun, kalay ve kadmiyum gibi ağır metalleri eritirler. Halbuki sular kireçten zengin olduğu zaman, boruların içini ince bir kireç kaplayacağı için kurşunla suyun teması önlenmiş olur.

Suyun sertliğinin sağlık üzerine zararlı bir etkisi yoktur. Fazla sert suların mideye biraz ağır gelmesi nedeniyle, yaklaşık bir sınır olarak içme sularının toplam sertliklerinin de 12’yi geçmemesi önerilir. Ayrıca fazla magnezyum sülfat içeren suların, laksatif etkileri nedeniyle içilmemeleri gerekir.

Sert Suların Yumuşatılması

Suyu yumuşatmanın en pratik yolu iyon değiştirici reçine kullanmaktır. İyon değiştirici reçineli sistemler genelde sodyum iyonları ile sertlik iyonlarını yer değiştirterek çalışırlar. Proses esnasında su reçine tanecikleri arasından süzülerek geçer.

Reçine tanecikleri üzerindeki elektrik yükü sodyum iyonlarını reçine taneciği üzerinde tutar. Ancak, reçine taneciklerinin aynı zamanda sertlik minerallerini tutma kabiliyeti de vardır. Reçine taneciklerinin sertlik minerallerini tutma kabiliyeti sodyum iyonlarını tutma kabiliyetine göre daha fazladır. Bu şekilde iyon değişimi gerçekleşir.

Belli miktarda sert su reçine yatağından geçtikten sonra, reçine tanecikleri tamamıyla, sertlik mineralleriyle kaplanır. Bu durumda sertlik minerallerinin tutulması son bulur. Sertlik iyonlarının tekrar sudan tutulabilmesi için reçine taneciklerinin sertlik minerallerinden kurtarılarak tekrar sodyum taneciklerinin bağlanması gereklidir. Bu işleme ‘rejenerasyon’ adı verilir.

Rejenerasyon esnasında tuzlu su reçine tankına verilir ve reçine sodyuma doyurulur. Reçine tankında biriken yüksek konsantrasyondaki sodyum iyonları sertlik iyonlarını reçine taneciklerinden ayırır. Reçine daha sonra temiz su ile durulanarak, fazla tuz ve sertlik mineralleri tanktan atılır. Reçine tankı tekrar sertlik iyonlarını tutmaya hazır durumdadır.

Sularda sulfatlardan ileri gelen kalıcı sertlik alkali karbonatlarla da giderilir.

CaSO4 + Na2CO3——> Na2SO4 + CaCO3

MgSO4 + Na2CO3——> Na2SO4 + MgCO3

Bikarbonatlardan ileri gelen geçici sertlik ya suları ısıtarak erimeyen karbonatlar halinde çöktürerek veya aşağıdaki şekilde işleme tabi tutarak gidermek olasıdır.

Ca(HCO3 )7 + CaO——-> 2CaCO3+ H2 O

Mg(HCO3 ) 7 +Ca(OH) 2 ——-> 2MgCO3+2H2 O

Kalsiyum ve magnezyumun hem bikarbonat ve hem de sülfat bileşikleri zeolit ve permutit gibi doğal veya sentetik maddelerden yararlanarak iyon değiştirmek suretiyle sular yumuşatılır.

Kireç soda usulü, sodyumu hidroksitle muamele, sodyumu fosfat ile yumuşatma yöntemleri Mg+( ve Ca+) iyonlarının suda çözünmeyen bileşikleri halinde çöktürülmesiyle gerçekleştirilir. İki şekilde olur. İyon değiştirme ise Pozitif bir iyon (katyon) ile pozitif başka bir iyonun yer değiştirmesidir.

Negatif bir iyon (anyon) ile başka bir negatif iyonun yer değiştirmesi ise anyon katyonlar Ca+, Mg+, Na+ ,H+, Fe+ ve Mn+ gibi elementler, anyonlar da genel olarak Cl, SO+ , No+ gibi maddelerdir.

Suyun Sertliği

Genel olarak suyun sertliği, kalsiyum seviyesi olarak kabul edilmesine rağmen, suyun sertlik derecesi içerdikleri erimiş kalsiyum ve magnezyum tuzlarından ileri gelmektedir. Sular bunları topraktan alır. Sular, erimiş halde bulunan kalsiyum ve magnezyumu bikarbonat tuzları, sülfat tuzları, klorür tuzları ve ayrıca az miktarda nitrat tuzları halinde içerirler. Özellikle kalsiyum bikarbonat ve kalsiyum sülfat suyun sertliğinde önemli rol oynar.

Tüm anorganik tuzlar suda çözünürler. Sıcaklık artışı bazı tuzların çözünürlüğünü azaltır (Ca(OH)2 , FeSO4 ) diğer çözünmüş madde derişimi de bunu etkiler. Alçak rakımlı bölgelerde tuz derişimi zeminle temas yüzeyi büyük olduğundan yüksektir. Su da en sık bulunanlar kalsiyum, magnezyum, Na2CO3, sülfat ve klorürlerdir. Sularda erimiş halde bulunan kalsiyum ve magnezyum bikarbonat tuzları, suları kaynatmakla erimeyen karbonat tuzları, suları kaynatmakla erimeyen karbonatlar halinde çöktüğünden bunların oluşturduğu sertlik Geçici Sertlik diğer tuzların oluşturduğu sertliğe de Kalıcı Sertlik denir.

Çünkü bu tuzların oluşturduğu sertlik suları kaynatmakla geçmez. Bahsedilen tüm tuzlardan ileri gelen sertlik ise Toplam Sertlik adını alır. Özellikle kalsiyum ve magnezyumun sülfat tuzları kalıcı sertlik nedenidir. Kalsiyum ve magnezyum bi karbonat tuzları ise geçici sertlik oluşturur. Geçici sertliği oluşturan bikarbonat tuzları ısıtıldığı zaman;

Ca(HCO3) 2—————–> CaCO3 +CO2 +H2O

Mg(HCO3) 2——————> MgCO3 +CO2 +H2O

Şeklin de ayrışırlar. Karbonatlar çöker, oluşan veya suda önceden erimiş halde bulunan serbest karbondioksit uçar. Suyun kalıcı sertliği genellikle toprak alkali maddelerin sulfatalarından klorürlerinden ileri gelen sertliklerdir. Bu tür sertlik ısıtılmakla giderilmemesine karşılık sodyum karbonatla giderilir.

CaSO4 + Na 2 CO3 —————————> Na2 SO4 + CaCO3

Evsel ve endüstriyel atık sularının yüzeysel sulara deşarjı sonucu bu sulardaki Cl(, sülfat, nitrat, fosfat derişimi artar. Sudaki çok değerlikli metal iyonlarının sabunlarla çözünmeyen bileşikler meydana getirme özelliği olan sertlik derecesi Fransız, İngiliz, Alman, Amerikan ve minival sertlik derecesi olarak değişik şekillerde belirtilir. Ülkemizde Fransız sertlik derecesi kullanılmaktadır.

Bir Fransız sertlik derecesi 10 mg CaCO3 /Lt . veya 8.4 mg MgCO3 ‘a

Bir İngiliz sertlik derecesi 14.3 mg Ca CO3 /Lt . veya 2.0 mg Mg CO3 ‘a

Bir Alman sertlik derecesi 10 mg CO3 /Lt . veya 7.1 mg Mg CO3 ‘a

Bir Amerikan sertlik derecesi 1 mg Ca CO3 /Lt . veya 0.8 mg Mg CO3 ‘a

Bir Minival sertlik derecesi 50 mg Ca CO3 /Lt . veya 42 mg Mg CO3 ‘a

1 Fr SD= 0.56 Alm.SD =0.70 İng.SD’dir

Minival sertlik bir litre suda bulunan milival gramı gösterir. Minival gram, kimyasal eşdeğer miktarın 1/1000’i demektir. Örneğin CaCO3 ‘a molekül ağırlığı 100, kimyasal eşdeğerliliği 100/2 = 50’dir. Bunun binde biri 0.05 gr kalsiyum karbonat veya bu miktara eşdeğer sertlik veren maddelerin bulunması 1 milivat değeri verir. Sertlik derecelerine göre sularda şöyle bir sınıflandırma yapılabilmektedir.

Tablo . Sertlik derecelerine göre sularda sınıflandırma