Suyun fiziksel analizleri

LAAQ-B-LC001B 1

Suyun Fiziksel AnalizleriSuyun Fiziksel Analizleri

İbrahim BULDUK

LAAQ-B-LC001B

Fiziksel AnalizlerFiziksel Analizler

2

Askıda Katı Madde Tayini

Bulanıklık Tayini

Çözünmüş Katı Madde

Tayini

İletkenlik Tayini

Katı Madde Tayini

pH Tayini

LAAQ-B-LC001B

Askıda Katı Madde Tayini

3

Yöntemin Esası:

İyi karıştırılmış su numunesi, sabit tartıma getirilmiş uygun filtre

kâğıdından süzülür. Filtre kâğıdının üzerinde tutulan kalıntı, 103–

105°C’da sabit ağırlık elde edilinceye kadar kurutulur. Filtre kâğıdının

ağırlığındaki artış, Toplam Askıda Katı Maddeyi ifade eder.

Toplam Askıda Katı Madde tayini yapılırken elde edilen süzüntü, Toplam

Çözünmüş Katı Madde tayininde kullanılabilir.

LAAQ-B-LC001B

Yöntemin Hata Kaynakları

4

Çözünmüş maddesi yüksek örneklerde çözünmüş maddenin tamamen

giderildiğinden emin olmak için, filtre kâğıdı birkaç kez saf su ile yıkanır.

Filtrenin tıkanması nedeni ile süzme süresinin uzamasına bağlı olarak,

tıkanmış filtre üzerinde aşırı katı yakalanması nedeni ile yüksek sonuçlar

elde edilir. Tıkanmanın yaşandığı bu durumlarda mümkün ise daha

büyük çaplı fitle kâğıdı seçilir. Diğer bir çözüm ise; askıdaki katıların

filtreyi tıkaması ve süzme süresini uzaması nedeni ile Toplam Katı ile

Toplam Çözünmüş Katı arasındaki farkı Toplam Askıdaki Katı Madde

olarak değerlendirmektir.

LAAQ-B-LC001B 5

Mümkün olduğunca homojen numune alımı için numune su iyice

karıştırılmalı, gerekirse manyetik karıştırıcı kullanılmalıdır. Kullanılan

pipetlerde ağız açıklığı geniş olmalıdır. Ayrıca analiz edilecek numuneler

kolay çökebilen ve yüzen maddeleri de içermemelidir.

Kurutma sırasında desikatörün açık kalma süresi minimumda tutulmalı,

desikatördeki nem tutucunun uygun miktarda ve uygun özellikte olmasına

da dikkat edilmelidir.

Yöntemin Hata Kaynakları

LAAQ-B-LC001B

Kullanılan Cihazlar

6

Kurutma Kabı: Çapı 65–70 mm olan Porselen, Platin veya Alüminyum

kap olabilir.

Desikatör: Desikatör nem ile renk değiştiren silika içermelidir.

Fırın: 103 – 105°C aralığında çalıştırılarak kurutma işleminde

kullanılacaktır.

Analitik Terazi: Terazi 0.1 mg hassasiyete sahip olmalıdır.

Filtre Kâğıdı: Gözenek açıklığı 1.2–1.5 µm olan aşağıdaki filtrelerden

birinin kullanılan filtrasyon aparatına uygun çaptaki filtresi seçilir;

Whatman marka Glass Microfiber Filtre 934/AH veya GF/C.

Gelman marka Glass Microfiber Filtre A/E,

Millipore marka Glass Microfiber Filtre AP40 veya APFC.

Filitrasyon Aparatı: Membran Filtre hunisi veya Gooch krozesi.

Vakum Pompası: Süzmeyi kolaylaştıracak vakumu sağlayacak

laboratuvar tipi vakum pompası.

LAAQ-B-LC001B

Çalışma Yöntemi

7

1. Filtre kâğıdı, filtre aparatının içine yerleştirilir.

2. Filtre aparatının içine yerleştirilen filtre kâğıdı, vakum uygulanarak 20

mL’lik saf su ile üç defa yıkanır. Yıkama işlemi bittikten sonra, suyun

tamamını gidermek için vakum işlemine bir müddet daha devam edilir.

3. Yıkama suları atılır.

4. Filtre aparatındaki filtre kâğıdı alınır ve kurutma kabında 103–105°C

‘da bir saat süre ile kurutulur, desikatörde soğutulur ve tartılır.

Kurutma, soğutma ve tartma işlemine sabit bir tartım elde edilinceye

kadar devam edilir.

5. İhtiyaç duyulana kadar desikatörde saklanır. Kullanmadan önce tekrar

tartılır.

6. Numune ile çalışılacağı zaman, filtre kâğıdı filtre aparatının içine

yerleştirilir ve bir miktar saf su ile ıslatılır.

LAAQ-B-LC001B

Çalışma Yöntemi

8

7. İyice karıştırılan numunenin ölçülmüş hacmi filtre kâğıdından süzülür.

NOT: Süzme süresi 15 dakikayı geçmeyecek ve numuneyi temsil

edecek şekilde iyi karıştırılmış bir numune hacmi (25–100 mL) seçilir.

8. Süzme bittikten sonra, filtre kâğıdı saf suyun 10 mL’si ile üç defa

yıkanır.

NOT: Yıkamalar arasında süzme işleminin bitmesine müsaade edilir.

9. Yıkama işlemi bittikten sonra 3–4 dakika kadar daha vakum uygulanır.

10. Filtre kâğıdı filtre aparatından dikkatlice alınır ve kurutma kabına

aktarılır.

11. 103–105°C ‘da bir saat süre ile örnek kurutulur, desikatörde soğutulur

ve tartılır.

12. Kurutma, soğutma ve tartma işlemine sabit bir tartım elde edilinceye

kadar devam edilir.

LAAQ-B-LC001B 9

Hesaplama

Toplam Askıda Katı Madde, mg / L = (A - B) * 1000 / C

A; Kurutma kabı ve askıda katı maddenin toplam ağırlığı, mg

B; Kurutma Kabının ağırlığı, mg C; Toplam numune hacmi, mL

LAAQ-B-LC001B

Bulanıklık TayiniBulanıklık Tayini

10

Yöntemin Esası:

Suyun bulanıklığı; kil, silt gibi asılı maddeler, organik ve inorganik

maddeler, çözünmüş renk veren organik bileşikler, planktonlar ve diğer

mikroskobik organizmalardan ileri gelir. Bulanıklık yukarıda sayılanların

ölçümü değildir, fakat bunların ışığı dağıtmasının ölçümüdür. Bulanlık;

yüzey sularının arıtımında uygulanan; yumaklaştırma ve çöktürme

işlemleri ile elde edilen arıtılmış su kalitesine bağlı olarak, arıtmanın

verimliliği ve kalitesini belirlemede en önemli temsil edici özelliktir.

LAAQ-B-LC001B 11

Suyun bulanıklılığını belirlemede Nephelometric yöntem; geniş bulanıklık

aralıkları üzerinde daha büyük doğruluk, hassasiyet ve uygulanabilirliğe

sahiptir. Nephelometric yöntem; belirli bir yönde dağılan ışık yoğunluğu

esas alınarak belirlenir. Bunun için belirli şartlar altında numunedeki ışık

dağılım yoğunluğu ile aynı şartlarda standart bir referans çözeltideki ışık

dağılım yoğunluğunun karşılaştırılmasına dayanır. Nephelometric

yöntemlerde ışık dağılımı yoğunluğunun tayini 90°’lik bir açıdan yapılır.

Bir numunedeki ışık dağılım yoğunluğu ne kadar büyükse; bulanıklık da o

kadar büyüktür.


LAAQ-B-LC001B


12

Yöntemin Hata Kaynakları:

Bulanıklığı belirlenecek numune günlük olarak alınır ve mümkün olan en

kısa sürede analiz edilir. Sıcaklık ve pH gibi özelliklerde değişme ve

mikrobiyolojik faaliyet olmaması durumunda en doğru bulanıklık değeri

elde edilir. Eğer bu mümkün olmuyorsa en fazla 24 saat süreyle

karanlıkta, buzdolabında veya 4°C’da saklanır. Çünkü bulanıklıkta geri

dönüşü olmayan değişiklikler olabilir.

LAAQ-B-LC001B


13

Ölçüm sırasındaki pozitif hata kaynakları;Dağılmış Işık olarak adlandırabileceğimiz detektöre erişen ancak örnekten gelmeyen ışık, Numunedeki hava kabarcıkları, Kalibrasyon sırasındaki kirlilik, Numune küvetindeki çizikler,Optik sistemdeki çizikler,Kalibrasyonda kullanılan küvetten farklı küvetin kullanılması,Cihaz tasarımına bağlı olarak; küçük veya büyük partiküller.

LAAQ-B-LC001B


14

Ölçüm sırasındaki negatif hata kaynakları;Suda mevcut renkli partiküller,Sudaki renk,Partikül yoğunluğunun fazla olması,Kalibrasyonda kullanılan küvetten farklı küvetin kullanılması,Işığı engelleyen optik hatalar.

LAAQ-B-LC001B


15

Kullanılan CihazlarTürbidimetre: Türbidimetre; numuneyi aydınlatan ışık kaynağı ve 90°’de dağılan ışığın yoğunluğunu belirten bir veya birkaç detektörden oluşur.

Ölçüm Kapları: Temiz renksiz camdır. Temiz ve çiziksiz olmalıdır. Ölçüm kapları numune ile doldurulduktan sonra hava kabarcıklarının çıkması mutlaka sağlanmalıdır. Kullanılan Kimyasal Maddeler

Bulanıklık İçermeyen Su: Bulanıklık içermeyen su sağlamak güçtür. Saf suyu 0.2 µm’lik özel filtrelerden süzerek 0.02 NTU bulanıklıkta su elde etmek mümkündür. Toplama kabı en az iki defa yıkanır. Daha sonraki 200 mL atıldıktan sora, elde edilen su kullanılır.

LAAQ-B-LC001B


16

Stok Bulanıklık Süspansiyonu:

Formülü: [(NH2)2H2SO4 + (CH2)6N4]Hazırlanışı; 1.Çözelti: 1g Hidrazin Sülfat((NH2)2H2SO4) saf suda çözülür ve 100 mL’ye tamamlanır.2.Çözelti: 10g Hekzametilentetraamin((CH2)6N4) saf suda çözülür ve 100 mL’ye tamamlanır.Süspansiyon: 100 mL’lik balona 1. ve 2. çözeltinin her birinden 5 mL konur ve iyice karıştırılır. 25 ± 3°C’da 24 saat bekletilir. 100 mL’ye seyreltilir ve iyice karıştırılır. Bu süspansiyonun bulanıklığı 4000 NTU’ dur.

Standart Bulanıklık Süspansiyonları: Hazır veya hazırlanan Stok Bulanıklık Çözeltileri kullanılarak, istenen kalibrasyona uygun seyreltmeler yapılır ve cihaz kalibre edilir.

LAAQ-B-LC001B


17

Hesaplama

Seyreltilmeyen numunelerde okunan değer alınır. Seyreltme yapılan numunelerde aşağıdaki formül kullanılır.Bulanıklık, NTU = A * (B + C) / CA; Seyreltilmiş numunenin okunan bulanıklığı, NTUB; Seyreltme suyunun hacmi, mLC; Seyreltme için alınan numunenin hacmi, mL

LAAQ-B-LC001B


18

Hesaplama

Seyreltilmeyen numunelerde okunan değer alınır. Seyreltme yapılan numunelerde aşağıdaki formül kullanılır.Bulanıklık, NTU = A * (B + C) / CA; Seyreltilmiş numunenin okunan bulanıklığı, NTUB; Seyreltme suyunun hacmi, mLC; Seyreltme için alınan numunenin hacmi, mL

LAAQ-B-LC001B

Bulanıklık Tayininde Kullanılan Cihazlar

19

Bulanıklık tayininde kullanılan cihazlar iki çeşittir;400–680 nanometre(nm) dalga boyu aralığındaki ışığı kullanarak ölçüm yapan cihazlar. Bu cihaz ile ilgili genel bilgiler; Bu cihaz ile ölçüm yapan cihazlar NTU(Nephelometric Turbidity Unit),NTRU(Nephelometric Turbidity Ratio Unit) bulanıklık birimini kullanılır. Küçük partiküllerin ışığı dağıtmasına karşı çok hassastır. Renk girişimine karşı çok hassastır.780–900 nanometre(nm) dalga boyu aralığındaki ışığı kullanarak ölçüm yapan cihazlar. Bu cihaz ile ilgili genel bilgiler; Bu cihaz ile ölçüm yapan cihazlar FNU(Formazin Nephelometric Unit),FNRU(Formazin Nephelometric Ratio Unit) bulanıklık birimini kullanılır.Küçük partiküllerin ışığı dağıtmasına karşı çok az hassastır. Renk girişimine karşı hassas değildir.

LAAQ-B-LC001B

Bulanıklık Tayininde Kullanılan Cihazlar

20

Bulanıklık tayininde kullanılan cihazların Ratio(Oransal) özelliğinin esası, cihazda birden fazla detektörün bulunması ve bu detektörlerin okumalarını esas alınarak bulanıklığın tayini esasına dayanır. Ratio (Oransal) bulanıklık cihazlarının özellikleri;

Cihazın stabil kalma süresi uzundur.Çok hassastır ve dağılan ışık miktarı çok küçüktür.Yüksek renk içeren numunelerde hassas bulanıklık ölçer.

LAAQ-B-LC001B

Çözünmüş Katı Madde Tayini

21

Yöntemin Esası:

İyi karıştırılmış su numunesi uygun filtre kâğıdından süzülür. Süzüntü, sabit tartıma getirilmiş kapta, 180°C’da buharlaştırılır ve sabit bir ağırlık elde edilinceye kadar kurutulur. Boş kabın darasına göre ağırlıktaki artış Toplam Çözünmüş Katıyı ifade eder.

Toplam Askıda Katı Madde tayini yapılırken elde edilen süzüntü de, Toplam Çözünmüş Katı Madde tayininde kullanılır.

LAAQ-B-LC001B

Çözünmüş Katı Madde Tayini

22


Çözünmüş maddesi yüksek örneklerde çözünmüş maddenin tamamen süzüldüğünden emin olmak için, filtre kâğıdı birkaç kez saf su ile yıkanır. Filtrenin tıkanması nedeni ile süzmenin iyi yapılamaması negatif hataya neden olur. Tıkanmanın yaşandığı bu durumlarda mümkün ise daha büyük çaplı filtre kâğıdı seçilir.

Mümkün olduğunca homojen numune alımı için numune su iyice karıştırılmalı, gerekirse manyetik karıştırıcı kullanılmalıdır. Kullanılan pipetlerde de ağız açıklığı geniş olmalıdır. Ayrıca analiz edilecek numuneler kolay çökebilen ve yüzen maddeleri de içermemelidir.

Kurutma sırasında desikatörün açık kalma süresi minimumda tutulmalı, desikatördeki nem tutucunun uygun miktarda ve uygun özellikte olmasına da dikkat edilmelidir.

LAAQ-B-LC001B


23

Buharlaştırma Kabı: 100 mL su numunesi alabilen Porselen, Platin veya Cam (yüksek silika içeren) kap olabilir.

Desikatör: Desikatör nem ile renk değiştiren silika içermelidir. Fırın: 180±2°C aralığında çalıştırılarak kurutma işleminde kullanılacaktır. Analitik Terazi: Terazi 0.1 mg hassasiyete sahip olmalıdır. Filtre Kâğıdı: Gözenek açıklığı 1.2–1.5 µm olan aşağıdaki filtrelerden birinin kullanılan filtrasyon aparatına uygun çaptaki filtresi seçilir;Whatman marka Glass Microfiber Filtre 934/AH veya GF/C.Gelman marka Glass Microfiber Filtre A/E,Millipore marka Glass Microfiber Filtre AP40 veya APFC. Filitrasyon Aparatı: Membran Filtre hunisi veya Gooch krozesi. Vakum Pompası: Süzmeyi kolaylaştıracak vakumu sağlayacak laboratuvar tipi vakum pompası.

LAAQ-B-LC001B

Çalışma Yöntemi

24

Filtre kâğıdı, filtre aparatının içine yerleştirilir. Filtre aparatının içine yerleştirilen filtre kâğıdı, vakum uygulanarak 20 mL’lik saf su ile üç defa yıkanır. Yıkama işlemi bittikten sonra, suyun tamamını gidermek için vakum işlemine bir müddet daha devam edilir. Yıkama suları atılır. Toplam çözünmüş katı tayininde buharlaştırma için kullanılacak kap, 180±2°C ‘da bir saat süre ile kurutularak sabit tartıma getirilir.İhtiyaç duyulana kadar desikatörde saklanır. Kullanmadan önce tekrar tartılır.

LAAQ-B-LC001B

Çalışma Yöntemi

25

Analizci tecrübesine dayanarak, 2–200 mg arasında çözünmüş katı içeren ve süzme süresi 10 dakikayı geçmeyen bir numune hacmi belirler. İyice karıştırılan numunenin ölçülmüş hacmi filtre kâğıdından süzülür.Süzme bittikten sonra, filtre kâğıdı saf suyun 10 mL’si ile üç defa yıkanır. Yıkama işlemi bittikten sonra 3–4 dakika kadar daha vakum uygulanır.Süzüntü buharlaştırma kabına aktarılır.Fırındakurutulur. 180±2°C ‘da bir saat süre ile örnek kurutulur, desikatörde soğutulur ve tartılır.Kurutma, soğutma ve tartma işlemine sabit bir tartım elde edilinceye kadar devam edilir.

LAAQ-B-LC001B

Hesaplama

26

Toplam Çözünmüş Katı, mg / L = (A - B) * 1000 / C

A; Buharlaştırma Kabı ve Toplam Çözünmüş Katı maddenin toplam

ağırlığı, mg

B; Buharlaştırma Kabının ağırlığı, mg

C; Toplam numune hacmi, mL

LAAQ-B-LC001B 27

Toplam çözünmüş katı madde tayininden sonra 5500C’da yapılan yakma,

soğutma ve tartma işlemi ile Sabit Çözünmüş Madde Miktarı elde edilir.

Çözünmüş Katı Madde ile arasındaki fark ise; Uçucu Çözünmüş Katı Madde

Miktarı olarak adlandırılır.

Sabit tartım olarak tanımlanan kurutma, soğutma ve tartma işlemlerine,

tartım sonuçları arasındaki fark %4’den küçük veya 0.5 mg oluncaya

kadar devam edilir.

LAAQ-B-LC001B

İletkenlik Tayiniİletkenlik Tayini

28

Yöntemin Esası:İletkenlik; çözeltilerin elektrik akımını iletme yeteneğidir. Su net bir yük

taşımaz, bu nedenle safsızlıklar ve çözünmüş maddeler olmaksızın elektrik

akımını iyi bir şekilde iletemez. Suda çözünen maddeler artı ve eksi yüklü

iyonlara ayrışır. Çözeltilerde elektrik akımı bu iyonlar ile taşınır. Suda

çözünen maddenin iyonlarına ayrışabilmesi ve ayrışan iyon miktarına

bağlı olarak elektriği daha iyi iletir ve yüksek iletkenlik okumaları elde

edilir. Artan sıcaklık ile iyonların hareketliliğinin armasına bağlı olarak

suyun iletkenliği; iyonların türü, toplam iyon konsantrasyonu ve sıcaklığa

bağlıdır. Birçok inorganik asit, baz ve tuz çözeltisi oldukça iyi ileticidir.

Organik bileşikler ise, moleküllerinin sulu çözeltide ayrışmamaları

nedeniyle; akımı çok zayıf iletir.

LAAQ-B-LC001B 29

İletkenliğin tayini fiziksel ölçümle yapılmaktadır. Bunun için Ohm veya

Megaohm olarak ölçülen direnç kullanılmaktadır. İleticinin direnci; onun

kesit alanıyla ters, uzunluğuyla doğru orantılıdır. Böylece sulu çözeltide

ölçülen direncin büyüklüğü; kullanılan iletkenlik hücresinin,

karakteristiklerine bağlıdır. Bu karakteristikler bilinmiyorsa anlamsızdır.

Spesifik direnç, kenarı 1 cm olan bir küpün direncidir. Pratikte elektrotlar

spesifik direncin verilmiş bir kesrini ölçer. Bu kesir hücre sabitidir.

C = Ölçülen Direnç (Dö) / Spesifik Direnç (Ds)

Direncin tersi ileticiliktir. İleticilik; bir akımı iletme yeteneğinin ölçümüdür

ve Ohm’un tersi(Ohm-1) veya Mho olarak ifade edilmektedir. Su analizine

daha uygun olan birim Micromho’dur. Hücre sabiti bilindiği ve uygulandığı

zaman ölçülen ileticilik, spesifik ileticilik veya iletkenliğe dönüşmektedir.

LAAQ-B-LC001B 30

Yukarıdaki denklem düzenlenirse;

1 / Spesifik Direnç (Ds) = C / Ölçülen Direnç (Dö)

Spesifik İletkenlik (İs) = C * Ölçülen İletkenlik (İö)

elde edilir.

"İletkenlik" terimi tercih edilmekte ve alışılmış olarak santimetrede

Micromho (µmho/cm) olarak rapor edilmektedir. SI(Uluslararası Birim

Sistemi)’de Ohm’un tersi; Siemens(S)’dir ve iletkenlik metrede

Milisiemens(mS/m) olarak rapor edilmektedir. 1 mS/m = 10 µmho/cm’e

eşittir. SI birimiyle sonuçları rapor etmek için; µmho/cm birimi 10’a

bölünür.

LAAQ-B-LC001B

Kullanılan CihazlarKullanılan Cihazlar

31

İletkenlik Cihazı: Voltaja karşı hücreden geçen alternatif akımın oranını

ölçen bir cihazdır.

Termometre: 0.1°C hassasiyetle okuma yapan termometre kullanılır.

İletkenlik Elektrotu:Cihazın direnç aralığı ve iletkenliğin kabul edilen

aralığına bağlı olarak İletkenlik Elektrotu seçilir. Tablo-1’de listelenen KCl

çözeltilerinin gerçek iletkenlikleri ile kullanılan cihaz için aralıklar

deneysel olarak kontrol edilir.

LAAQ-B-LC001B

25°C'daki KCl Çözeltilerinin İletkenliği

32

Konsantrasyon,

Normalite

İletkenlik,µmho/cm

0.0001 14.94

0.001 147

0.01 1413

0.02 2767

0.1 12900

0.2 24820

1 111900

LAAQ-B-LC001B

Kullanılan Kimyasal Kullanılan Kimyasal MalzemelerMalzemeler

33

İletkenlik Suyu: Saf su, karışık yataklı deiyonize su cihazından geçirilir

ve ilk filtrat atılır. İletkenlik 1 µmho/cm’den küçük olmalıdır.

Standart Potasyum Klorür Çözeltisi, 0.0100 M

Formülü: KCl

Hazırlanışı; 745.6 mg susuz Potasyum Klorür çözeltisi iletkenlik suyunda

çözülür ve 25°C’da 1000 mL’ye tamamlanır. Bu standart referans

çözeltisi;

25°C’da 1413 µmho/cm’lik iletkenliğe sahiptir. Cam kapaklı borsilikat cam

şişelerde saklanır.

Elektrot kontrolünde ve Hücre Sabiti’nin tayininde kullanılır.

LAAQ-B-LC001B

Çalışma YöntemiÇalışma Yöntemi

34

Hücre Sabitinin Tayini: 0.01 M Potasyum Klorür çözeltisiyle iletkenlik

elektrotu en az üç defa yıkanır. 4. kısmın sıcaklığı 25±0.1°C’a ayarlanır.

Sıcaklık not edilir ve direnç ölçülür. Hücre sabiti "C" hesaplanır;

C = (0.001413) * DKCl * [1 + 0.0191*(t - 25)]

DKCl; Ohm cinsinden ölçülen direnç

t;°C cinsinden ölçülen sıcaklık

İletkenlik Ölçümü: Elektrot örnekle bir yıkanır. Son kısım 25±0.1°C’lık

sıcaklığa ayarlanır. Örneğin direnç veya iletkenliği okunur ve sıcaklık not

edilir.

LAAQ-B-LC001B

HesaplamaHesaplama

35

İletkenlik ölçümlerinin sıcaklık ile değişmesine bağlı olarak sonuçların

kıyaslanabilir olması için, sonuçlar sıcaklık düzeltmesi uygulanarak rapor

edilir. Genel olarak ölçümler 20°C veya 25°C’a düzeltilerek rapor edilir.

Örneğin Direnci Ölçülmüşse:

25°C’daki iletkenlik;

İ= [(1 000 000)*(C)] / [Dö*[1 + 0.0191*(t–25)]]

İ; İletkenlik, µmho/cm

C; Hücre sabiti, cm-1

DÖ; Örneğin ölçülen direnci, ohm

t; Ölçüm sıcaklığı,°C

LAAQ-B-LC001B

HesaplamaHesaplama

36

Örneğin İletkenliği Ölçülmüşse:25°C’daki iletkenlik;İ=[(İö)*(1 000 000)*(C)] / [1 + 0.0191 * (t–25)]İö; Ölçülen İletkenlik, mhoNOT: İletkenlik ölçümü µmho olarak alınmışsa formüldeki “(1 000 000)” ihmal edilir. Cihaz İçin Verilen Değerlerin SI Birimleri:1 mS/m = 10 µmho/cm veya 1 µmho/cm = 0.1 mS/m

LAAQ-B-LC001B

pH TayinipH Tayini

37

Deney Yönteminin İncelenmesi:pH ölçümü, su kimyası analizinde sıklıkla kullanılan ve en önemli

parametrelerden biridir. Pratik olarak su temini ve atık su arıtımındaki;

asit-baz nötralizasyonu, su yumuşatması, çöktürme, yumaklaştırma,

dezenfeksiyon ve korozyon kontrol safhalarının hepsi pH’a bağlıdır. pH,

alkalinite ve karbondioksit ölçümlerinde ve pek çok diğer asit-baz

dengesinde de kullanılan önemli bir göstergedir.

LAAQ-B-LC001B

Yöntemin Esası:

38

pH veya hidrojen iyonlarının aktivitesi, belirli bir sıcaklıktaki, belirli bir

çözeltinin asidik veya bazik karakterinin şiddetini gösterir. pH; çözeltinin

asit veya baz karakteriyle kantitatif ilişkidedir, fakat bu asit veya baz

konsantrasyonunun bir ölçümü değildir.

pH, hidrojen iyonlarının molar konsantrasyonlarının eksi logaritması {-

log[H+]} olarak tanımlanmıştır. Ancak çok seyreltik çözeltiler haricinde,

bütün çözeltilerde iyonların birbirlerini etkilemeleri nedeniyle, molar

konsantrasyon yerine iyon aktivitesini kullanmak gereklidir. pH teriminin

kullanımının kabul edilmesiyle de, hidrojen iyonlarının aktivitesi(aH+)

dikkate alınmaktadır.

LAAQ-B-LC001B 39

Aktivite ve konsantrasyon arasında ai=Ci*λi gibi bir ilişki vardır. Aktivite katsayısı(λi); aktivitenin konsantrasyondan farkını ve çekim etkisini belirten bir faktördür. İyonlar arası çekimin, konsantrasyona bağlı olarak değişmesinden dolayı, aktivite katsayısı da konsantrasyona bağlı olarak değişir.Suda veya sulu çözeltilerde aşağıdaki denge reaksiyonu kullanılarak pH tanımlanmaktadır.

H2O <-----> H+ + OH-

Tam manası ile saf su, çok hafif iyonlaşır ve dengede iyonlar oluşur.

[H+] [OH-] = Ksu = 1.01 * 10-14 (25°C’ da) (1)

pH + pOH = pKsu = 14 (2)Ksu; Suyun iyonlaşma sabiti

Yöntemin Esası:

LAAQ-B-LC001B 40

2. eşitliğin ifadesi; pH artarsa pOH azalır ve bu durum karşılıklı olarak

gerçekleşir. Bu, verilen bir sıcaklıkta pKw’nin sabit olma nedenidir.

25°C’da pH = 7 nötraldir. Nötral nokta sıcaklığa bağlıdır. 0°C’da nötral

nokta pH=7.5’dir. 60°C’da ise nötral nokta pH=6.5’dir. Bu nedenlerden

dolayı, her zaman pH ölçümüyle birlikte, sıcaklıkta rapor edilmelidir.

Elektrometrik pH ölçümlerinin temel prensibi; standart hidrojen

elektrotu(veya cam elektrot) ve referans elektrot kullanarak

potansiyometrik ölçüm ile hidrojen iyonlarının aktivitesinin tayinidir.

Referans elektrot; çözeltinin bütün tiplerinde değişmez ve sabit bir

potansiyel sağlar. Cihaz hidrojen elektrotunun yanıtlarına bağlı olarak, pH

değerini yansıtır.

Yöntemin Esası:

LAAQ-B-LC001B 41

Yöntemin Esası:

Farklı tamponların pH’ına karşı, ölçülen milivolt (mV) değerlerinin çizilen

grafiği ile tanımlanan doğrusal ilişkiden faydalanılarak örneğin pH’ı tayin

edilir.

Sıcaklık düzeltmesi; iletkenlik tayininde olduğu gibi okunan değeri

standart bir sıcaklık değerine düzelterek vermek şeklinde değildir. Burada

cihaz ölçülen sıcaklıktaki eğim (slope) değerini esas alarak, potansiyel

farkından pH’a geçmektedir. Yani çalışma sıcaklığındaki en doğru pH

değeri verilmektedir. Bu nedenle pH ölçümüyle beraber, sıcaklık da

mutlaka ölçülmeli ve rapor edilmelidir.

LAAQ-B-LC001B


42

Sıcaklık pH ölçümleri üzerinde etkili olur. Sıcaklığın değişmesiyle elektrotun özellikleri değişir. Eğim(Slope); sıcaklığın artması ile artar ve elektrotun termal dengeye ulaşması zaman alır. Bu pH’da uzun süre kaymaya neden olur.Diğer hata kaynaklarını şöyle sıralayabiliriz;Referans elektrotun kirlenmesi, Elektrolitin buharlaşma ile azalması, Gümüş veya gümüş telin zarar görmesi,Birleşme noktasının kirlenmesi ile tuz köprüsü oluşturamamasıdır.

LAAQ-B-LC001B


43

pH metre: pH metre; potansiyometre, elektrot, referans elektrot ve

sıcaklık ölçen bir elemandan oluşur. Bir elektrik devresi, elektrot test

çözeltisine daldırıldığı zaman, potansiyometre üzerinden

tamamlanmaktadır. Kullanılan bu düzenek nedeniyle pek çok pH metre,

pH ile birlikte milivolt okuması da yapabilmektedir.

Rutin çalışmalar için; sıcaklık düzeltmesi olan, 0-14 pH aralığında çalışan,

0.1 pH hassasiyete sahip ve tekrarlanabilirlik sağlayan bir cihaz

kullanılır.

LAAQ-B-LC001B


44

Referans Elektrot: Sabit elektrik potansiyeli sağlayan bir yarı hücreden oluşmuştur. Calomel(Kalomel) ve Gümüş - Gümüş klorür elektrot olarak bilinir. Sıvı birleşme noktalı(Liquid junctions) birkaç tipi ile her ikisi de mevcuttur. Referans elektrotun sıvı birleşme noktası hassastır. Çünkü bu noktada elektrot, numune veya tamponla bir tuz köprüsü oluşturur. Ortaya çıkan sıvı birleşme noktası potansiyeli, referans elektrotun oluşturduğu potansiyel haline dönüşür.Referans elektrot birleşme noktası, dairesel seramik, kuvars, asbest tel olabilir. Kuvars tipi en çok kullanılanıdır. Asbest tel tipin kuvvetli bazik çözeltilerde kullanılması tavsiye edilmez. Birleşme noktası kapanmış elektrotlar, doğru elektrolit ile uygun seviyeye kadar doldurulur ve birleşme noktasının uygun şekilde açılmış olduğundan emin olduktan sonra kullanılır. Referans elektrotun dikkatli kullanımı tavsiye edilir ve satıcının uyarıları dikkate alınmalıdır.

LAAQ-B-LC001B


45

Cam Elektrot: Ölçüm elektrotu, tamponlanmış klorür çözeltisi veya HCl’in sabit konsantrasyonunu içeren özel cam kaptır.Bir elektrot çözeltiye daldırıldığında camın iç taraftaki çözeltiye temas eden yüzeyi ile dış taraftaki çözeltiye temas eden yüzeyi arasındaki potansiyel farkından dolayı cam - çözelti ortak bir potansiyel üretir ki bu, çözeltideki hidrojen iyon aktivitesinin bir fonksiyonudur.

Kombine Elektrot: Tek elektrotun içinde cam ve referans elektrot birleştirilmiştir. İçteki referans elektrot ile temastaki tamponlanmış klorür çözeltisi veya HCl’in sabit konsantrasyonunu içeren özel cam kaptır.

LAAQ-B-LC001B


46

Cam Elektrot: Ölçüm elektrotu, tamponlanmış klorür çözeltisi veya HCl’in sabit konsantrasyonunu içeren özel cam kaptır.Bir elektrot çözeltiye daldırıldığında camın iç taraftaki çözeltiye temas eden yüzeyi ile dış taraftaki çözeltiye temas eden yüzeyi arasındaki potansiyel farkından dolayı cam - çözelti ortak bir potansiyel üretir ki bu, çözeltideki hidrojen iyon aktivitesinin bir fonksiyonudur.

Kombine Elektrot: Tek elektrotun içinde cam ve referans elektrot birleştirilmiştir. İçteki referans elektrot ile temastaki tamponlanmış klorür çözeltisi veya HCl’in sabit konsantrasyonunu içeren özel cam kaptır.

LAAQ-B-LC001B


47

Beher: Tercihen polietilen veya teflon beherler kullanılır.

Manyetik Çubuk: Teflon kaplı manyaetik çubuk kullanılır.

LAAQ-B-LC001B

Kullanılan Kimyasal Maddeler

48

pH tampon çözeltilerin hazırlanmasında kullanılan kimyasal maddeler,

bunların 1L çözelti hazırlamak için ihtiyaç duyulan miktarı ve çeşitli

sıcaklıklardaki pH değerleri aşağıdaki tablolarda (Tablo-1 ve Tablo-2)

verilmektedir.

LAAQ-B-LC001B

pH Tampon Çözeltileri

49

Standart Çözelti pH(25°C’da)İhtiyaç Duyulan Kimyasal

Madde Miktarı, g

0.05 M PotasyumHidrojen

Ftalat (KHC8H4O4)4.004 10.12

0.025 M Potasyum di-

Hidrojen Fosfat (KH2PO4)

0.025 M di-Sodyum

Hidrojen Fosfat (Na2HPO4)

6.863

3.387

3.533

0.008695 M Potasyum di-

Hidrojen Fosfat (KH2PO4)

0.03043 M di-Sodyum

Hidrojen Fosfat (Na2HPO4)

7.415

1.179

4.303

0.025 M Sodyum

Bikarbonat (NaHCO3)

0.025 M Sodyum Karbonat

(Na2CO3)

10.014

2.092

2.640

LAAQ-B-LC001B

KalibrasyonKalibrasyon

50

Elektrot pH’ı bilinen standart tampon çözeltilere karşı ayarlanır.Tampon çözeltiler uzun süre bekletildiklerinde bozulurlar. Bu nedenle

Tablo1’deki miktarlar tartılarak 25°C’da, saf su suda çözülür ve 1 L’ye

seyreltilerektaze olarak hazırlanır.Kullanılan saf su; kaynatılıp soğutulmuş ve 2 µmho/cm’den daha düşükiletkenliğe sahip olmalıdır.Tartımdan önce sadece potasyum di-hidrojen fosfat (KH2PO4) 110-

130°C’da 2saat süre ile kurutulur.Tampon çözelti hazırlarken, kullanılan tuzların tamamen

çözündüğünden eminolunmalıdır.ACS sınıfı kimyasallar tampon çözelti hazırlamak için uygundur.Tablo-2’de 25°C’dan farklı sıcaklıklarda standart tampon çözeltilerin

kabuledilmiş pH değerleri bilgi olarak verilmiştir.Rutin kullanımda; tampon çözeltiler ve örnekler polietilen şişelerde

saklanır.Her 4 haftada bir tampon çözeltiler yenilenir.

LAAQ-B-LC001B


51

Her durumda kullanım için elektrotun hazırlanması, saklanması ve pHmetrenin kalibrasyonu için imalatçı firmanın talimatı esas alınmalıdır.Kalibrasyon çözeltilerinin sıcaklığı ve pH aralığı mümkün olabildiğincenumunenin sıcaklık ve pH değerine yakın olmalıdır.Elektrotun kısa süreli saklanması için tavsiye edilen çözümler imalatçı veelektrot tipine göre farklılık gösterir. Fakat genel olarak, 4000µmho/cm’den daha büyük bir iletkenliğe sahip olmalıdır. Bu nedenlemusluk suyu, saf sudan daha iyidir.Tek cam elektrot için en uygun saklama ortamı pH=4 tamponudur.Referans elektrot için tercih edilen ortam doygun Potasyum Klorür (KCl)çözeltisidir.Kombine elektrotlar içinde tercih edilen ortam doygun Potasyum Klorür(KCl) çözeltisidir.

LAAQ-B-LC001B


52

Elektrot ilk tampon çözelti içine konur(tercihen pH=7), ve isopotansiyel(tercihen 7.00) ve Slope (100) değerine ayarlanır.Kalibrasyona geçilir ve cihazın kararlı hale gelmesi beklenir. Farklı birdeğer okunmuşsa, değer 1. Tamponun değerine düzeltilir ve cihazın budeğeri kabul etmesi için “enter” veya benzeri bir düğmeye basılır.Elektrot ilk tampondan çıkarılır, saf suyla yıkanır ve yumuşak bir kâğıtlakurulanır.Elektrot ikinci tampon içine daldırılır (Bu tampon çözelti, birinci tamponçözeltiden en az 2 pH birimi farklı olmalıdır). Cihaz okumasının kararlıhale gelmesi beklenir. Gerekiyorsa okunan değer düzeltilir ve cihazatanıtılır.Cihaz bir hata mesajı vermiyorsa, kalibrasyon başarı ile tamamlanmıştır.Tampon çözeltiler okutularak bir kontrol yapılır. Sık ölçüm yapıldığında,cihaz stabildir ve daha az sıklıkla ayarlanır.

LAAQ-B-LC001B

Numunenin Analizi:

53

Elektrot, referans elektrot ve varsa sıcaklık elektrotu örnek içine daldırılır.

Homojenliği sağlamak için örnek karıştırılarak, örnek ile elektrot arasında

denge kurulur.

Karbondioksit kaybını minimize etmek için karıştırma, yavaş yapılır.

Stabilleşen pH değeri okunur.

Documents

Suyun fiziksel analizleri