Yumuşatma Sistemleri
Sanayide ve sosyal tesiste sert suların yumuşatılarak kullanılması proses ve ekonomik ihtiyaçlardandır.
Ülkemizin her yerinde bulunan şehir suyu, kuyu suları, yüzey suları içinde ihtiva ettiği minerallerden dolayı “sert su” olarak nitelendirilen türde sulardır. Bu nedenle işletmelerin çoğunda “sertlik” dolayısı ile proseslerde yaşanan sorunlar yıllar önce icat edilmiş Reçineli Su Yumuşatma Tekniği sayesinde suyun sertliği tamamen alınabilmekte ve “Yumuşatılmış Su” olarak nitelendirilen sular işletmelerde ve evlerde kullanılmaktadır.
Sertlik, esas olarak sudaki kalsiyum ve magnezyum iyonlarından ileri gelmektedir. Literatürde demir, mangan, çinko, kurşun gibi iki değerlikli metal iyonlarının da suda sertliğe neden olduğu ifade edilmektedir. Ancak yaygın olarak sudaki kalsiyum ve magnezyum miktarlarını ifade etmek için kullanılmaktadır.
Sertlik, geçici sertlik (karbonat sertliği) ve kalıcı sertlik (karbonat olmayan sertlik, klorid ve sülfat sertliği) olarak ikiye ayrılmaktadır. Suyun sertliği endüstriyel uygulamalarda toplam sertlik olarak ifade edilmektedir.
Suyun sertliği Alman, Fransız ve İngiliz sertliği olarak ifade edilmektedir. Ülkemizde en çok kullanılan sertlik birimleri Alman sertliği ve Fransız sertliğidir. Ayrıca sertlik mg/l CaCO3 olarak da ifade edilmektedir.
- Buhar kazanlarında, ısı eşanjörlerinde, sıcak su sistemlerinde, soğutma suyu sistemlerinde, vakum pompalarında taş oluşumuna neden olur.
- İşletmelerde taş oluşumuna bağlı bakım ve onarım işleri artar.
- Fıskiye türü yerlerde tıkanmalar yaşanır.
- Kumaş yıkamalarında fazla deterjan kullanılır
- Tekstil sanayiinde kumaşın şartlandırılmasında kullanılan sert su kimyasal tüketimini artırır.
- Temiz görünmesi arzu edilen eviye, lavabo, banyo, otomobil, cam gibi yüzeylerde lekeler oluştuğu için arzu edilen temiz görümün sağlanamaz.
- Proseslerde istenen ürün kalitesi standardı sağlanamaz.
- Gıda ve meşrubat sanayiinde kutu ve şişeler üzerinde lekeler oluşur.
- Bazı gıdalarda lezzet bozukluğu, konservelerde tortu meydana gelir.
- İçme sularında ve meşrubatlarda lezzet sağlanmaz.
- Suda sertliğe neden olan Ca ve Mg iyonları 35 derece su sıcaklığında CO3 iyonları ile birleşerek kireçtaşı oluşumuna neden olmaktadır. Sıcaklık arttıkça kireçtaşı oluşumu hızlanmaktadır.
- Kireçtaşı oluşumu boru kesitlerinin daralması ve dolayısıyla su debilerinin etkilenmesi ve basınç kayıplarının oluşması, parçalanan kireçtaşı tanelerinin nazul ve fıskiyeler gibi dar geçişleri tıkaması gibi sorunların yanı sıra ısı transferini de çok olumsuz bir şekilde etkilemektedir.
- Sudaki kireçtaşı oluşumunun ısı transferine etkisi kısaca aşağıdaki tabloda ifade edilmiştir.
İyon değiştirme bir bileşiği oluşturan iyonlardan birinin başka bir iyonla yer değiştirmesidir. İyon değiştirici reçineler sentetik maddelerdir.
Genel olarak katyonik ve anyonik olarak iki grupta incelenirler. Katyonik reçineler (+) yüklü iyonları, anyonik reçineler de (-) yüklü iyonları uzaklaştırmak amacıyla kullanılırlar.
Suda sertliğe neden olan Ca ve Mg’un uzaklaştırılmasında katyonik reçineler kullanılır. SO4, Cl gibi negatif yüklü iyonların uzaklaştırılmasında ise anyonik reçineler kullanılır.
Katyonik reçineler sodyum bazlı (Na2R) ve hidrojen bazlı (H2R) olabilirler. Su yumuşatmada genellikle sodyum bazlı reçineler kullanılır Yumuşatmada kullanılan katyonik iyon değiştirici reçine sodyum bazlı bir sentetik organik polimerdir. (Na2R) şeklinde ifade edilir.
Su geçişi sırasında su ile temas eden reçine kendi bünyesindeki sodyumu bırakır ve su içerisinde bulunan kalsiyum ve magnezyum ile bağlanır. Bu şekilde sudaki sertlik oluşturan iyonlar tutulmuş olur.
Na2R + Ca ++ → CaR + 2Na+
Na2R + Mg ++ → MgR + 2Na+
İyon değiştirme işlemi suyla temas eden reçinenin iyon değiştirme kapasitesi dolana kadar devam eder. Reçinenin kapasitesinin dolmasından sonra reçinenin yenilenmesi (rejenerasyonu) gerekir. Rejenerasyon işlemi reçine kolonundan yoğun tuzlu su geçirilerek yapılır.
Bu şekilde konsantrasyonu daha yüksek olan tuzlu su içerisindeki Na iyonları ile reçinenin tutmuş olduğu Ca ve Mg iyonları yer değiştirir. Reçine tekrar yenilenirken daha önce tutulmuş olan Ca ve Mg iyonları deşarj edilir.
