TEMEL İŞLEMLER I LABORATUVARI
PIHTILAŞTIRMA VE
YUMAKLAŞTIRMA (JAR TESTİ) DENEYİ
5.DENEY
Samsun/2020
İÇİNDEKİLER
Deney Amacı
Teorik Bilgi
Deneyin Yapılışı
Hesaplamalar
Sonuç Yorum
DENEYİN AMACI
Doğal yüzeysel sulardaki süspanse madde veya rengin giderilmesi için kullanılan pıhtılaştırıcı maddelerden olan alüminyum sülfat(Alum)’ın uygun miktarını, en uygun pH’ını , en uygun karıştırma süre ve şiddetini kavanoz deneyi (jar test) ile tespit etmektir.
GENEL BİLGİLER
Koagülasyon (pıhtılaştırma) ve flokülasyon (yumaklaştırma) birbirine bağlı, ısı, bulanıklık, renk, pH, alkalilik, karıştırma şiddeti ve süresi ve kullanılan kimyasal reaktif özellikleri gibi pek çok faktöre bağlıdır. Bu nedenle en uygun pıhtılaştırma dozu suyun analizlerinden ölçülemez, ancak dozaj deneyleri ile bulunabilir. Bu deneylere “pıhtılaştırma yumaklaştırma deneyi veya jar test” denir.
GENEL BİLGİLER
Koagülasyon işlemi küçük partiküllerin yumaklar haline geçirilerek çökeltilmesidir. Bu işlem iki kademeden meydana gelmektedir. Pıhtılaştırma ve yumaklaştırmadır. Bir daneciğin çökelme hızı, danenin yoğunluğu, dane çapı sıvının viskozitesine bağlıdır. Dane çapı küçüldükçe çökelme hızı azalmaktadır.
Pıhtılaştırma ve yumaklaştırma çevre mühendisliğinde kimyasal çöktürme, susuzlaştıma gibi temel işlemlerde yaygın olarak kullanılır. Bu işlem suya kimyasal madde ilave edilerek suda bulunan askıda ve çözünmüş katı maddelerin sudan uzaklaştırılmasını amaçlar.
GENEL BİLGİLER
Pıhtılaştırma ve yumaklaştırma işlemi esas olarak kolloid haldeki maddelerin giderilmesini amaçlar. Kolloid haldeki maddeler birbirleri ile ve su ile çeşitli etkileşimleri nedeniyle bir araya gelemez ve birleşemezler. Pıhtılaştırma işlemi kolloid haldeki bu maddelerin kimyasal maddeler ilavesi yardımıyla birbirleri ile birleşebilir yapıya dönüşmeleri ve yumaklaşmaya başlangıç olacak kümelerin oluşturulması işlemidir.
Yumaklaştırma işlemi ise pıhtılaşmış taneciklerin birleştirilerek sudan çökeltme ile ayrılabilir yapıda yumaklar haline getirilmesidir ve yavaş karıştırma ile yapılır.
GENEL BİLGİLER
Koagülasyon işlemi için kullanılabilecek maddeler;
• Alüminyum sülfat
• Demir(III) klorür
• Demir sülfat
• Sodyum alüminat
• Amonyaklı alüminyum sülfat
Deney atıksu arıtma proseslerinin simule edilmiş halidir.
GENEL BİLGİLER
Koagülasyon işlemi için kullanılabilecek pıhtılaştırıcı yardımcıları;
Kendileri pıhtılaştırıcı madde olmadıkları halde, pıhtılaştırıcı madde ile birlikte kullanıldıklarında pıhtılaştırmayı kolaylaştırırlar.
• Kil
• Kalsit
• Polielektrolit
• Aktif Silika
• Asitler ve Alkaliler
• Soda
• Sönmemiş Kireç
• Sönmüş Kireç
GENEL BİLGİLER
Yumaklaştırmanın Verimliliğine Tesir Eden Unsurlar
• Ham suyun kalitesi, bulanıklığı,
• Sudaki kolloidlerin ve asılı maddelerin miktar ve özellikleri
• Suyun pH değeri
• Yumaklaştırma projesinin çeşidi, hızlı karıştırma ve yumaklaştırmada bekleme süreleri
• Suyun sıcaklığı
• Suyun alkalinitesi
• Sudaki iyonların miktar ve özellikleri
• Yumaklaştırıcıların cins ve dozları
Yumaklaştırmanın Mekanizması
Kolloidlerin Özellikleri
Yumaklaştırmanın verimli bir şekilde gerçekleşebilmesi için kolloidlerin özellikleri bilinmelidir. Su ortamında kil gibi suda çözünmeyen daneciklere suyu sevmeyen (hidrofobik);
nişasta, proteinler, organik polimerler gibi suda çözünen daneciklere de suyu seven (hidrofilik) kolloidler denilir.
Kolloidler bulundukları sıvı ortam içinde daima bir elektrik yüküne sahiptirler. Kolloid ihtiva eden bir çözelti içerisine pozitif ve negatif yüklü elektronlar yerleştirilirse kolloidlerin kendi yüküne zıt yüklü elektroda doğru yığıldıkları görülebilir.
Yumaklaştırmanın Mekanizması
Kolloidlerin Özellikleri
Kolloid danecikler, bulundukları sıvı içinde daima bir elektrik yüküne sahip olduklarından, daneciğin taşıdığı elektrik yüküne zıt iyonlar, danecik çevresinde birikerek sabit bir tabaka oluşturur ve bunun çevresinde zıt yüklü iyonlar ikinci bir tabaka meydana getirirler. İkinci tabaka danecik kenarından su içine doğru yayıldığından bu
tabakaya “difüz tabakası” denilmektedir. Şekil Negatif Yüklü Bir Kolloidin Etrafındaki Tabakalar
Yumaklaştırmanın Mekanizması
Kolloidlerin Özellikleri
Daneciğin yükü fazla ise etrafına çok miktarda zıt işaretli iyon çeker. Böylece danecik zıt işaretli iyonlarla kaplanmış olur. Bu ilk ve yoğun zıt iyonlar tabakasına sabit tabaka veya stern tabakası denilmektedir.
Stern tabakasının dışında yine aynı işaretli iyonların teşkil ettiği bir tabaka daha bulunur. Bu tabakaya dağınık tabaka denir. İşte bu iki tabakaya “çift tabaka” adı verilir.
Çift tabakada esas itibariyle kolloidin yüküne zıt iyonlar bulunmakla birlikte, aynı işaretli iyonlar da bulunur. Ancak iyonların sayıları danecik yüzeyinden uzaklaştıkça azalır. Belli bir mesafede + ve – yüklü iyonların sayıları eşit olup, bu noktaya izoelektrik nokta denilmektedir.
Yumaklaştırmanın Mekanizması
Kolloidlerin Özellikleri
İki kolloid bir arada düşünülürse, her iki kolloid aynı elektrik yükü ile yüklü olduğundan birbirlerini itmek isterler. Çekme kuvvetleri ise Van der Waals kuvvetleri ile Brownian hareketlerden doğan kinetik enerjiden dolayı ortaya çıkar. Bu kuvvetler Şekilde gösterilmiştir.
Şekil Daneciklere Tesir Eden Kuvvetler
BULANIKLIK TAYİNİ
Bulanıklığa sulardaki kil, silt, ince bölünmüş organik ve inorganik maddeler, çözünür renkli organik bileşikler, plankton ve diğer mikroskopik organizmalar neden olur. Bulanıklık ölçümünün temel prensibi, numuneye gelen ışığın bulanıklık tarafından absorbe edilmesine ve dağılmasına dayanır.
BULANIKLIK TAYİNİ
Bulanıklığın içme suyu arıtımında özel bir önemi vardır:
a-Estetik bakımdan: Herkes içeceği suyun berrak görünüşlü olmasını istemektedir. Zira bulanıklığı meydana getiren askı halindeki maddeler üzerinde, sağlığa zarar veren mikroplar bulunabilir.
b-Filtre edilme bakımından: Suyun bulanıklığı ne kadar fazla olursa filtre edilmesi o kadar güç olur. Fazla bulanık sularda çökeltme işi daha pahalıya mal olmaktadır.
c-Dezenfeksiyon: Bulanıklığı fazla olan sulardaki canlı organizmalar, askı halindeki bulanıklık maddeleri üzerinde bulunduklarından klorun bunlara tesiri daha zordur ve daha fazla klor kullanılmasına sebep olur.
DENEYİN YAPILIŞI
Kullanılan Malzemeler
• Jar testi düzeneği
• 4 adet beher
• Pipet
• Spektrofotometre
• Atıksu
• Alüm (100 ml’de 5 gr olacak şekilde hazırlanıyor)
• Polielektrolit
DENEYİN YAPILIŞI
- 4 adet 600 ml’lik beher 200’er ml atıksu konulur
- Birinci behere hiç alüm eklenmez, sırasıyla diğer beherlere 5 – 10 – 15 ml alüm eklenir.
- 2 dakika hızlı karıştırılır (120 rpm) ve ilk beher hariç diğer beherlere 3 er ml polielektrolit eklenir. 1 dakika hızlı karıştırılır.
- 3 dakika sonrasınra 10 dakika yavaş karıştırma (40 rpm) işlemi yapılır.
- 10 dakika hızlı karıştırma işleminden sonra 10 dakika örnekler dinlendirilir.
- 4 beherde bulunan örneklerin yüzeyinden az miktarda alınır - 490 nm’de absorbans değerleri ölçülür
HESAPLAMALAR
NTU = 588,232A – 1,1765
A: Dalga boyuna karşılık absorbans değeri NTU: Bulanıklık
TARTIŞMA VE SORULAR
1. Her bir konsantrasyon için verimi bulunuz ve yeterli olup olmadığını açıklayınız.
2. Optimum Al2(SO4)3.18H2O konsantrasyonu belirleyiniz.
3. Bu değer için gerekli Al3+ miktarını hesaplayınız.
