T.C. NEVġEHĠR HACI BEKTAġ VELĠ ÜNĠVERSĠTESĠ

Yorumlar

Transkript

T.C. NEVġEHĠR HACI BEKTAġ VELĠ ÜNĠVERSĠTESĠ
T.C.
NEVġEHĠR HACI BEKTAġ VELĠ ÜNĠVERSĠTESĠ
MÜHENDĠSLĠK MĠMARLIK FAKÜLTESĠ
ÇEVRE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ
ÇEVRE KĠMYASI LABORATUVARI-II
DENEY FÖYLERĠ KĠTAPÇIĞI
YRD. DOÇ. DR. HÜSEYĠN CÜCE
Sevgili öğrenciler, bu ders notu, Prof. Dr. Gülfem Bakan'ın "Çevre Kimyası" dersi kapsamında kullanılagelen laboratuvar
uygulama örneklerinden yararlanılarak hazırlanmış ve kitapçık sonunda yer alan ilgili kaynaklardan standart yöntemlere
bağlı kalınmak suretiyle güncelleştirilerek kullanımınıza sunulmuştur.
2014-2015 BAHAR DÖNEMĠ
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
LABORATUVAR UYGULAMASINDA DĠKKAT EDĠLECEK NOKTALAR






Laboratuvar çalıĢması süresince tüm öğrencilerin titiz ve dikkatli davranması çalıĢma güvenliği açısından
oldukça önemlidir. ÇalıĢma tamamlandıktan sonra, laboratuvar koĢulları mevcut haline tekrar getiriline kadar
gerekli düzen ve temizlik öğrencinin sorumluluğundadır. Kimyasal maddelerin ve çözeltilerin kullanımı
sırasında ellere, yüze ve vücuda bulaĢmamasına çok özen gösterilmelidir.
Deneyde kullanılacak alet ve cam malzemenin temiz olmasına dikkat edilmeli, kırık ve çatlak araç-gereçle
çalıĢmamalıdır. Deney bitiminde çalıĢma yeri ve kullanılan malzeme temizlenmelidir. Herhangi bir yere asit
veya baĢka bir aĢındırıcı kimyasal döküldüğünde anında bol su ile yıkanmalıdır.
Kimyasal madde alırken, alınan kabın üzerindeki etiket dikkatle okunmalı, doğru maddenin alındığından emin
olunmalıdır. Ayrıca kullanılan kimyasal maddeler doğrudan büyük ĢiĢelerden alınmamalıdır. Gereken miktar
kadar sıvı reaktifler, reaktif ĢiĢelerine, katı maddeler de kapaklı geniĢ ağızlı cam veya plastik ĢiĢe ya da
kavanozlara konulmalıdır. Reaktif ĢiĢeleri üzerine reaktif adını ve konsantrasyonunu belirten etiketler
yapıĢtırılmalı ve kullanım sırasında kapakları açık bırakılmamalı sıkıca kapatılmalıdır.
HNO3, HClO4 gibi organik maddeleri etkileyen reaktifler için cam kapaklı cam ĢiĢeler kullanılmalıdır. Camı
etkileyen HF ve deriĢik alkali hidroksit çözeltileri ise plastik ĢiĢelerde tutulmalıdır.
Bir kimyasal madde veya çözeltiyi bulunduğu kaptan alırken kullanılan araç kesinlikle kuru ve temiz olmalıdır.
Özellikle sıvılardan birini almak için kullanılan cam malzeme baĢka bir sıvı için kullanılmamalıdır.
Asit, baz veya tuz çözeltilerinin hazırlanmasında; bu maddelerin üzerine su dökülmemelidir. Çünkü ani
köpürmeler istenmeyen durumlara yol açabilir. Bu nedenle suyun üzerine bu tür maddeler yavaĢça
eklenmelidir.
Laboratuvar Çalışmalarında Öğrencinin Temin Etmesi Gereken Malzemeler;
1. Laboratuvar Önlüğü ve ilgili Deney Föyü
2. Küçük Not Defteri (Ajanda Kullanılması Önerilir)
3. Cam Kalemi ve Etiket
4. Sterilizasyon ve Temizlik Malzemeleri (Eldiven, Sıvı Sabun, Kağıt Havlu veya Tuvalet Kağıdı;
Tercihen Ġyi Kalitede Olmaları Önerilir).
Deney Raporu Yazım Tekniği
1. Kapak Sayfası (ad-soyad, numara, deney adı ve tarihi)
2. Teorik bilgi (literatür çalışması kısa, öz ve güncel olmalıdır.)
3. Veri Analizi ve Hata Hesaplamaları (gerektiğinde grafiklerle açıklanmalıdır. )
4. Sonuç ve TartıĢma (deney sonucunun yorumlanması ve kitapçıkta yer alan soruların cevaplandırılması)
5. Kaynaklar (yararlanılan referanslara mutlaka yer verilmelidir.)
Notlar:
- Öğrenci, ilgili deneye hazırlıklı gelmeli, deney başlangıcında ve sonunda yapılacak kısa süreli
sınavlara (quiz) katılmalıdır.
- Öğrencinin, deney sonuç raporunu hazırlarken, mümkün olduğunca farklı kaynak kitap ve bilimsel
dergilere başvurması tavsiye edilir. İnternet üzerinden elde edilen bilgilerin doğruluğu ve güvenilirliği
konusunda netlik yoksa raporda yer verilmemelidir.
- Laboratuvar raporları formata uygun olarak el yazısı ile hazırlanmalı ve zımbalanarak zamanında
teslim edilmelidir.Şeffaf dosya veya benzeri materyal kullanılmamasına özen gösterilmelidir.
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
2
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
ÇEġĠTLĠ LABORATUVAR MALZEMELERĠ
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
3
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
DF1. BULANIKLIK TAYĠNĠ
AMAÇ
Bulanıklık ölçümünde Türbidimetre kullanılır. Numunede dağılan ıĢığın Ģiddetine bağlı olarak bulanıklık
tayini yapılmaktadır.
TEORĠ
Suların bulanık oluĢu ; içinden geçen ıĢığın engellenmesi nedeniyledir. Bulanıklığın nedeni ise su içinde
askıda bulunan kil, silis, organik maddeler, mikroskobik organizmalar , çökelmiĢ haldeki kalsiyum karbonat,
alüminyum hidroksit, demir hidroksit veya benzer maddelerden ileri gelir.
Bunlar kolloid büyüklüğünde iri taneciklere kadar değiĢik tane iriliklerinde olabilirler. Bu irilik dağılımı ve
tanecik miktarı bulanıklığın az veya çok olması Ģeklinde izlenir.
Bulanıklık ölçümleri su temini sahasında özellikle önemlidir. Evsel ve endüstriyel artıkların arıtılma
sahasında sınırlı bir kullanımı vardır. Çevre mühendisliği açısından su temin edilen alanlarda bulanıklık
değiĢimi bilgisi oldukça önemli bir konudur. Kimyasal pıhtılaĢma ve filtrasyon ünitelerinde içme suyu amacı ile
kullanılacak olan suyun arıtılıp arıtılmayacağı hakkında bilgi edinmede bulanıklık verisi kullanılır. Nehirlerden
içme suyu temin edilen yerlerde yüksek bulanıklık nedeniyle kimyasal floklaĢma arıtım ünitesi gereklidir.
Ayrıca bulanıklık ölçümleri, farklı kimyasal maddeler kullanılarak arıtma yapıldığında arıtmanın verimini
belirlemede kullanılır. Böylece kullanılacak en etkili ve en ekonomik kimyasal maddenin seçimi mümkün
olabilmektedir. Bu nedenle filtrelenen suyun bulanıklık ölçümleri hatalı filtre çalıĢmalarını kontrol etmek üzere
gereklidir.
ALETLER
- Turbidimetre
- Balon joje, pipet, beher
REAKTĠFLER
1. Bulanık olmayan saf su
2. STOK çözelti ( 4000 NTU bulanıklığa sahip)
a) Çözelti - 1
5 g Hidrazin sülfat ( NH2)2.H2SO4 saf suda çözülüp 400 ml 'ye seyreltilir.
b) Çözelit - 2
50 g Hekzametilen tetramin ( CH2)6.N4 saf suda çözülüp 400 ml'ye seyreltilir.
Çözelti -1 ve Çözelti - 2, 1 litrelik balon jojeye boĢaltılıp saf su ile litreye tamamlanır. Oda sıcaklığında 48 saat
bekletilir.
STOK çözelti saf su ile değiĢik oranlarda seyreltilerek bulanıklık standartları hazırlanır.
BULANIKLIK STANDARTLARI
Bulanıklık ( NTU)
1000
500
100
50
10
5
1
1 litreye seyreltilen 4000 NTU 'luk
çözelti hacmi ( ml)
250
125
25
12,5
2,5
1,25
0,25
Numune hangi standarda yakın bulanıklığa sahipse ( göz ile mukayese edilerek) turbidimetre o standart ile
kalibre edilerek numunenin bulanıklığı ölçülür.
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
4
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
3. Kaoline süspansiyonu 100 mg/l - 50 mg/l
4. Stok çay çözeltisi
YÖNTEM
A) Standardizasyon : 1000 , 100, 10 ve 1 NTU 'luk standart bulanıklık çözeltileri ile alet standardize edilir.
B) Bulanıklık Ölçümü :
1. 2 set 100 ml 'lik kaoline süspansiyonunda değiĢik seyreltilerde ( 0 , 10, 30, 75 ve 100 ml) çözeltiler
hazırlayınız. Hazırladığınız bu setlerden ikincisindeki her çözeltinin içine ayrıca birer ml. stok çay çözeltisi
ekleyiniz. Böylece rengin bulanıklığa olan etkisi gözlenebilecektir.
2. Aletle ölçüme baĢlamadan önce, aletin sıfır ayarını yapınız.
çalıĢtırılması ve ısınması gerekmektedir.
Ayrıca, aletin ölçümden 12 saat önce
3. Alette ölçüm için alacağınız numune miktarı 25  1 ml. civarında olmalıdır. Çözeltiyi, ölçüm beherine
boĢaltmadan önce iyice çalkalamanız gerekmektedir.
4. Bulanıklık ölçümü yaparken, ölçülecek numune ile, onun bulanıklılığını içerecek standart çözelti
karĢılaĢtırılarak seçilir ve o standartla alet standardize edildikten sonra numune ölçülür. Örneğin, numunemiz
yaklaĢık 30 - 40 NTU bulanıklığa sahipse aleti 100 NTU skalasına göre standardize etmelisiniz ki, numune 10 100 NTU skalasında ölçülebilsin.
5. Yukarıdaki Ģekilde hazırladığınız tüm çözeltilerin bulanıklığını ölçünüz ve aĢağıdaki Ģekilde hazırladığınız
veri setine yazınız.
Kaoline süspansiyon konsantrasyonu
( mg / l)
Bulanıklık
( NTU )
VERĠ ANALĠZĠ VE HESAPLAMALAR
1. AĢağıdaki formülü kullanarak numunelerin bulanıklığını hesaplayınız.
(B+C)
Bulanıklık = A*SF
SF = -------------C
A : SeyreltilmiĢ numunede okunan bulanıklık, NTU
B : Seyreltide kullanılan su miktarı ( ml)
C : Seyrelti için kullanılan numune hacmi ( ml)
Bulanıklık (NTU)
2. Her set kaoline süspansiyonu için aldığınız ölçümlerden bulanıklığa karĢı konsantrasyon
grafiklerini çiziniz.
Kaolin konsantrasyonu (mg/L)
TARTIġMA VE SONUÇLAR
1. Çevre Mühendisliği pratiğinde bulanıklık ölçümlerinin önemini tartıĢınız.
2. Numunelerde rengin bulunması, bulanıklığı nasıl etkiliyor ? TartıĢınız.
3. Çevre Mühendisliğinde parçacık boyutu dağılımını araĢtırınız.
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
5
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
DF2. SPEKTROFOTOMETRE KALĠBRASYONU
AMAÇ
1. Tipik bir enstrümana kalibrasyon yönteminin uygulanıĢı
2. Spektrofotometrenin çalıĢtırılmasının gösterilmesi, absorpsiyon spektromunun tayini ve en uygun dalga
boyunun seçimi ile standart kalibrasyon eğrisinin oluĢturulması ve kullanımı.
TEORĠ
"Beer Lambert Kanunu" , bir solüsyondan geçen ıĢık miktarının, solüsyon konsantrasyonuyla olan iliĢkisini
anlatan bir kanundur. Bu kanunun ifadesi ise:
A=a*b*c
Ģeklindedir. Burada,
A =absorbans,
a = absortivity,
b = hücre boyu,
c = konsantrasyon anlamına gelir.
Bir solusyonu, kantitatif olarak spektrofotometrik bir metodla analiz etmek için, absorplamayı ölçen doğru dalga
boyunun tayini ve sistemin "Beer Kanunu"na uymasını sağlamak için baĢtan bir çok ön ölçümlerin yapılması
gereklidir.
ALETLER
- Spektrofotometre
- Küvetler ( 2- 1 cm. çapında)
- Pipetler
- Erlen
- Beherler
REAKTĠFLER
AĢağıdaki çözeltileri hazırlayınız :
1. 0.05 N KOH : 3,3 gr AR saflığında KOH/l saf suda çözünüz.
2. 40 mg/ l potasyum kromat solüsyonu ( stok) : 20 mg AR saflığında K2CrO4 / 500 ml 'yi 0.05N KOH içinde
çözünüz.
3. 4 tane 50 ml'lik erlenlere 10 ml, 20 ml, 30 ml ve 40 ml K2CrO4 solüsyonunu sırayla ekleyiniz. Daha sonra
herbirini 50 ml ' ye 0.05 N KOH ile seyreltiniz. ġimdi solüsyonlar 8 mg/l, 16 mg/l, 24 mg/l ve 32 mg/l standart
potasyum kromat solüsyonu içermektedir.
YÖNTEM
Enstrümanın sağlıklı çalıĢtığını kontrol etmek için günlük yapılması gereken dalga boyu kalibrasyon
doğrulaması, haftalık absorblama kontrolü ve veri gerektiğinde ıĢık geçirgenliğinin doğrulaması gerekir.
A) Dalga boyu kalibrasyonunun doğrulanması :
1. Holmium oxide filtresi standart dalgaboyu olarak kullanılarak dalgaboyu kalibrasyonu yapılabilir. Holmium
oxide camı belirgin bilinen dalgaboylarında spektrumun hem " görünen (visible) " , hem de " ultrviolet, UV "
bölgelerinde oluĢan keskin absorpsiyon bantları içerir.
2. AĢağıdaki Ģekilde spekturumu kullanılarak dalgaboyu kalibrasyonu doğrulanır.
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
6
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
3. KMnO4 solüsyonu monokromatik radyasyonda "Beer" kanununu izler ve spektrofotometrenin
kalibrasyonunda kullanılabilir. KMnO4 'in spektrumu ġekil 1 'de verilmiĢtir.
0,600
3 mg Mn/250 ml
Absorbans
0,400
1 mg Mn/250 ml
0,200
400
500
600
Dalga Boyu (nm)
B. Absorblama Kontrolü :
Spektrofotometrik ölçümlerin değiĢik safhalarını standardize etmek için bir set nötür durağan yoğunlukta filtreler
veya sıvı filtreler geliĢtirilmiĢtir. Eğer bu filtreler yoksa,
1. Standart potasyum kromat test solüsyonu, 0.05 N KOH içinde ve 32 mg/l konsantrasyonunda, bu filtrelerin
yerine kullanılabilir.
2. Spektrofotometre absorblama doğrulaması için aĢağıdaki yönteme göre kullanılabilir :
i - Aleti açtıktan sonra ısınması için 15 dk. bekleyiniz.
ii - Aleti " absorbance " konumuna getiriniz.
iii - Ġstenen dalga boyunu seçiniz.
iv - ġahit numune (Blank) ile aletin 0.000 ayarını yapınız.
v - Numunenin bulunduğu hücreyi yerine yerleĢtirip absorbans değerini okuyunuz.
vi – Dalga boyunu değiĢtirerek, her dalga boyunda numune ölçümünü tekrarlayınız.
vii- 0.05 N KOH içinde standard test solüsyonu olan potasyum kromatın (32 mg/l) absorpsiyon spektrumunu
tayin ediniz.
viii - Absorpsiyon spektrumunu çiziniz ve kantatif analiz için en uygun dalga boyunu seçiniz.
C - Fotometrik Doğrusallık Kontrolü :
1. Fotometrik doğrusallık, absorblamaya karĢılık konsantrasyon değerleri çizilerek kontrol
edilebilir, bunun için bir seri özel bilinen konsantrasyondaki asit veya alkali kromat, nitrophenol ve kobaltammonyum sülfat solüsyonları ile değiĢik konsantrasyonlarda test solüsyonu olarak kullanılabilir.
2. Alkaline-potasyum kromat çözeltiside fotometrik doğrusallığı kontrol için aĢağıdaki Ģekilde
kullanılabilir :
i - Aleti açtıktan sonra ısınması için 15 dk. bekleyiniz.
ii - Aleti " absorbance " konumuna getiriniz.
iii - Tungsten lambasını çeviriniz ve kaynak seçici yerini " visible " konumuna getiriniz.
iv- Dalga boyunu 370 nm 'ye ayarlayınız.
v - ġahit numune ile aletin 0.000 ayarını yapınız.
vi - Küveti iki kez 8 mg/l K2CrO4 standart çözeltisiyle çalkalayınız ve sonra bu çözeltiyle tekrar doldurup
absorblama değerini okuyunuz.
vii - Bu iĢlemleri diğer hazırlanan standart K2CrO4 çözeltileri içinde tekrarlayınız.
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
7
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
viii - Absorblamaya karĢılık K2CrO4 konsantrasyon (mg/l) değerlerini grafik kağıdına çiziniz.
D - IĢık Geçirgenliğinin Doğrulanması :
"Beer Kanunu‟ndan Sapma" dedektörü, belirtilen dalga boyu haricindeki dalga boylarında kıran ıĢıktır. Genel
etkisi görünen absorblama değerini düĢürür. Herhangi verilen bir analizde, bu değiĢim, doğrusallığın sağlandığı
grafiğin en son ve en yüksek konsantrasyon aralığında gözlenebilir. Eğer bu gözlenmiĢse, "Beer Kanunu‟ndan
Sapma" doğrulanması ölçüm yapılan dalga boyu yakınında yapılmalıdır. Bunun için aletin kullanım klavuzunda
verilen yöntem kullanılmalıdır.
VERĠLER
1. Absorblama doğrulaması için absorblama değerlerini, 10 nm dalga boyu artıĢlarıyla gösteren 320 - 400 nm
arasındaki dalga boylarındaki okumaları içeren bir tablo hazırlayınız. Daha sonra en uygun dalga boyunu
seçiniz.
2. Fotometrik doğrusallık için ise 40 - 24 - 16 - 8 mg/l K2CrO4 konsantrasyonlarındaki
absorblama değerlerini seçilen dalga boyunda tablo halinde belirtiniz ve ayrıca bilinmeyen
numunenin konsantrasyonunu mg/l K2CrO4 olarak veriniz.
VERĠ ANALĠZĠ VE HESAPLAMALAR
1. K2CrO4'ün absorpsiyon spektrumunu çiziniz ve kantitatif analizler için en uygun dalgaboyunu seçiniz. Bunu
laboratuar asistanınızla doğrulayıp, yöntemin "C" kısmını yapmaya öyle baĢlayınız.
2. Absorblamaya karĢılık K2CrO4 konsantrasyonu ( mg/l) olarak seçilen dalga boyunda bir grafik çiziniz.
3. Bilinmeyen potasyum kromat ( K2CrO4) solüsyonunun konsantrasyonunu " C " adımından elde ettiğiniz
standart kalibrasyon eğrisinden okuyunuz.
TARTIġMA VE SONUÇLAR
1. Spektrofotometrik analizlerin çevre mühendisliğinde kullanımını tartıĢınız.
2. Herhangi bir spektrofotometrik analiz öncesinde spektrofotometrenin kalibrasyonunun önemini tartıĢınız.
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
8
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
DF3. KOLORĠMETRĠK FOSFAT ANALĠZĠ
AMAÇ
1.
2.
3.
Optimum dalga boyunun seçimine göre uygun yöntemi gösterme
Kolorimetrik analizlerin genel prensiplerinin gösterilmesi
Sudaki fosfat konsantrasyonunun tayini
TEORĠ
Fosfor, genelde kirli sularda, ortofosfat ve polifosfat hallerinde bulunur. Bütün polifosfatlar, sulu
çözeltilerde göreceli olarak hidroliz olup, ortofosfata dönüĢürler. Bu dönüĢümün hızı sıcaklığa bağlıdır ve
sıcaklık kaynama noktasına yaklaĢtıkça hızlanır. Ayrıca bu hız, çözeltinin pH sını düĢürerek de hızlandırılabilir.
Mühendislik uygulamalarında, genellikle orto, poli ve organik formdaki fosfor türü miktarlarının bilinmesi
gerekmektedir. Ortofosfat analizlerinde, polifosfatların analiz üzerindeki giriĢimleri önemsizdir ve ortofosfatlar
yeterli derecede bir hassasiyetle ölçülebilmektedir. Poli ve organik formdaki fosfor türleri ise toplam fosfor
analizlerinde ortofosfat formuna dönüĢtürülür.
Ortofosfat formda bulunan fosfor ( ve ) gravimetrik, volumetrik ve kolorimetrik metotlar kullanılarak
kantitatif olarak ölçülebilmektedir. Suda çok yüksek fosfat miktarı bekleniyorsa tayin için gravimetrik metot
kullanılabilir. Ancak, böyle yüksek konsantrasyonlu durumlar mühendislik uygulamalarında çok sıkça karĢımıza
çıkmamaktadır. Volumetrik metot ise fosfat konsantrasyonun 50 mg/L‟yi aĢtığı durumlarda kullanılmaya
uygundur. 50 mg/L‟yi aĢan durumlara, buhar kazanlarında ve anaerobik çürütücülerin üst kısımlarında biriken
sularda rastlanmaktadır. Bu metot bir çökelek oluĢturma, çökeleğin süzülmesi, sulandırılması ve titrasyonundan
ibarettir. Ancak çok vakit alır. Su ve atıksu analizlerinde kolorimetrik metotlar önerilir.
Ortofosfat tayininde üç kolorimetrik metot kullanılmaktadır. Bu metotlar, esasen aynı olmasına rağmen,
renk oluĢumu için kullanılan reaktiflerde farklılık gösterirler.
Kullanılan kolorimetrik yöntemler aĢağıda sıralanmıĢtır:
A- Vanadomolibdofosforik Asit Kolorimetrik Yöntemi
B- Kalay klorür Yöntemi
C- Askorbik Asit Yöntemi
Kolorimetrik “vanadomonlybdophosphoric” asit metodu ortofosfatların ölçümü için seçilmiĢtir.
Vanadyumun bulunduğu ortamda sarı renk oluĢur. Bu sarı rengin yoğunluğu fosfat konsantrasyonuyla doğru
orantılıdır. Bu metod düĢük fosfat iyonu konsantrasyonları için kullanılır (4-18 mg/l). Renk yoğunluğunun
ölçümü spektrofotometre kullanılarak yapılır. Bu metodu kullanarak, numuneye önceden filtrasyon, hidroliz ya
da sindirme iĢlemi yapmadan, ortamdaki toplam çözünmüĢ ve askıdaki ortofosfat değeri bulunur.
Bu deney föyünde B -Kalay klorür Yöntemi üzerinde durulmuĢtur. Bu metotta gerçekleĢen kimyasal
iĢlemler aĢağıdaki gibidir. Fosfat içeren numuneye öncelikle amonyum molibdat ilave edilir.
Ortofosfat, aĢağıda görüldüğü gibi, asidik çözelti içinde amonyum molibdat ile birleĢip, amonyum fosfo
molibdat oluĢturur.
PO4-3 + 12 (NH4)2MoO4 + 24 H+
(NH4)3PO4. 12MoO3 + 21 NH+4 + 12 H2O
Ortama eklenen kalay klorürle birlikte amonyumfosfomolibdattaki molibden indirgenerek mavi renk verir.
OluĢan renkli bileĢik molibden mavisi ya da heteropolik mavi olarak adlandırılır. Kalay klorürün kullanıldığı
iĢlem sırasında gerçekleĢen kimyasal reaksiyon kalitatif olarak aĢağıdaki Ģekilde ifade edilebilir.
(NH4)PO4.12MoO3 + Sn+2
(Molibden mavisi) + Sn+4
Bir çözeltinin spektrofotometrik metodla kantitatif olarak analiz edilebilmesi için, absorbans ölçümlerinin
yapılacağı dalga boyunun seçimi ve sistemin “Beer Kanunu”na uymasını sağlamak için bir çok ön ölçümlerin
yapılması gerekir. Dalga boyu seçimi genelde absorbsiyon spektrumunun analizine dayanr ki bu da bir çözeltinin
absorplama karakterlerini dalga boyunun bir fonksiyonu olarak belirtir. Maksimum hassasiyet, maksimum
absorbsiyonun ulaĢtırıldığı dalga boyunda elde edilir. Mümkünse, absorpsiyon spektrumunun düz kısmına denk
gelecek yerden bir dalga boyu seçilir.
Bu seçilen dalga boyu kullanılarak, değiĢik konsantrasyonlardaki bir seri çözeltinin absorbans değeri
ölçülür. Orjinden geçen bir doğru olan absorbansa karĢılık konsantrasyon çizimi, Beer Kanunu‟nun bu çözeltiye
uygulanabilirliğini gösterir. Optimum dalga boyu bulunduktan sonra, tüm tayinler bu seçilen dalga boyunda
yapılmalıdır.
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
9
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
Bu yöntem 30 g/l‟ye kadar düĢük konsantrasyonlarda fosfat tayininde kullanılır. As (>0,1 mg/l), Cr +6 (>10 mg/l),
NO-2 (>10 mg/l), Na2S (>1 mg/l) ve S2O3-2 (>10 mg/l) konsantrasyonlarında bozucu etkiye sahiptir.
ALETLER
- Spektrofotometre (690nm „de 1 cm ıĢık yollu küvet)
- Pipetler, balon joje ve erlenler
REAKTĠFLER
1. Amonyum molibdat: 175 mL distile su içinde 25 g (NH4)6Mo7O24.4H2O çözülür. 280 mL konsantre
sülfürik asit 400 mL distile suya boĢaltılır. Asit çözeltisi soğutulur ve üzerine amonyum molibdat
çözeltisi eklenip 1 L‟ye tamamlanır.
2. Kalay klorür çözeltisi: 2,5 g taze SnCl2.2H2O 100 mL gliserol içinde çözülür. Su banyosunda ısıtılırken
bir yandan da cam çubuk ile karıĢtırılarak çözünme iĢlemi hızlandırılır. Bu reaktif stabil olduğunda
korumaya ya da özel teçhizata ihtiyaç duyulmaz.
3. Standart fosfat çözeltisi : 219,5 mg KH2PO4 saf su içinde çözünür ve litreye tamamlanır (1 ml = 50 µg
PO4-P).
4. Bilinmeyen çözeltiler:
a) 0,2 g , fosfat içeren bir deterjan çözünüp, 1 L‟ye tamamlanır. Ayrıca üzerine 0,02 g kömür tozu
eklenir.
b) 0,2 g fosfat içeren bir kaba litrelik çözeltiye ise 0,02 g cam tozu eklenir.
YÖNTEM
i. Çözeltinin absorbsiyon spektrumunu belirlenmesi (kantitatif analizler için uygun dalga boyu
bulunur ve deneye devam etmeden önce bu seçilen dalga boyunu kontrol edilmelidir.)
ii. AĢağıdaki yöntemi kullanarak seçilen optimum dalga boyunda kalibrasyon eğrisi hazırlayınız.
Kalibrasyonun hazırlanıĢı: Stok çözeltiden 0,1-0,2-0,4-0,8-1,2-1,6-2,0-3,0-4,0 ml alıp saf suyla 100 ml‟ye
seyreltilir. Böylece sırasıyla 0,05-0,1-0,2-0,4-0,6-0,8-1,5-2,0 mg/l PO4-P konsantrasyonlarında standart çözeltiler
hazırlanmıĢ olur.
Bu çözeltilerin her birine sırasıyla 4 mL amonyum molibdat çözeltisi, 2 mL (8 damla) kalay klorür
çözeltisi eklenirken zamanlayıcı baĢlatılır. Kalay klorür çözeltisinin eklenmesinin üzerinden 10–12 dakika
geçtikten sonra bütün çözeltilerde 690 nm dalga boyunda absorpsiyon ölçümü yapılır. Elde edilen absorpsiyon
değerleri konsantrasyona karĢı grafik kağıdına yerleĢtirilerek lineer regresyon (En Küçük Kareler) metoduyla
kalibrasyon eğrisi denklemi çıkarılır.
iii. Bilinmeyen numuneleri gözenek boyutu bilinen filtre kağıtlarından süzünüz. Bu numuneleri
filtreli ve filtresiz olarak ii. adımda olduğu gibi ölçünüz.
VERĠLER
1.
2.
Absorbans kontrolü için 350nm ile 700 nm dalga boyları arasında 25nm artıĢlarla absorbans değerlerini
gösteren bir tablo oluĢturunuz.
Kalibrasyon eğrisi için okunan belli konsantrasyonlara karĢılık gelen absorbans değerlerinin sıralandığı
bir tablo oluĢturunuz.
VERĠ ANALĠZĠ VE HESAPLAMALAR
1.
2.
3.
PO4-P için absorpsiyon spektrumunu çiziniz ve kantitatif analizler için en iyi dalga boyunu seçiniz.
Absorbansa karĢılık PO4-P konsantrasyonlarının (mg/l) seçilen dalga boyundaki okumalarını lineer
grafik kağıdına çiziniz.
Standart kalibrasyon eğrisi ve denklemini kullanarak, bilinmeyen numunelerin PO 4-P
konsantrasyonlarını tayin ediniz.
TARTIġMA SORULARI
1.
2.
3.
4.
Gözenek boyutu bilenen bir ortamda filtrasyon yapılmasının önemini açıklayınız.
Filtreli ve filtresiz bilinmeyen numunelerin PO4-P konsantrasyon değerlerini karĢılaĢtırınız.
Elde edilen sonuçlardaki kömür tozu ve cam tozunun etkilerini tartıĢınız.
Fosfat tayininin çevre mühendisliği pratiğindeki önemini tartıĢınız.
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
10
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
DF4. ENDÜSTRĠYEL ATIKSULARDA SÜLFAT TAYĠNĠ
AMAÇ
1. Suyun içindeki maddeleri çöktürmek ve değiĢik yöntemlerle ölçmenin uygulanırlığını göstermek,
2. Analiz yönteminin seçiminin bir çok faktöre bağımlı olduğunu göstermek.
TEORĠ
A. Gravimetrik Yöntem
Gravimetrik (ağırlık esasına dayalı) yöntemle sülfat tayini, standart metot olarak tercih edilen ve sülfat
konsantrasyonunun 10 mg/L‟nin üstündeki numunelerde daha hassas sonuç veren bir yöntemdir.sülfat,
hidroklorik asit ortamda, “baryum klorür” eklenmesiyle baryum sülfat olarak çöktürülür.
Ba 2  SO42  BaSO4 K SD  1x10 10
Çökelti kaynama noktasına taĢınır ve numunelere azar azar artan miktarlarda BaCl2 eklenir. Numuneler, BaCO3
çökeleği oluĢmasını önlemek için asidik ortama getirilir.
BaSO4 çökeleği koloidal durumda hissedilir bir bağımlılığa sahiptir ki bu sıradan bir filtrasyon iĢlemiyle
ayrılamaz.
Kaynama noktası civarında numunelerin birkaç saat bekletilmesi genelde koloidal yapıdan kristal yapıya
dönüĢmesini sağlar, daha sonra fitle iĢlemi yapılır.
Sülfatın, gravimetrik tayininde, askıdaki silika maddesi, baryum klorür çökeltenin fazlası, nitrat, sülfit ve su,
deneye pozitif hata veren kaynaklardır. Bunun yanında, alkali metal sülfat, sık sık düĢük sonuçlar elde
edilmesine yol açar.
B. Spektrofotometrik Yöntem
Sülfat tayininin bu yöntemi, baryum sülfatın koloidal formda çökme yönündeki hareketine dayalıdır ve bu
bağımlılık gliserin içeren “NaCl-HCl” çözeltisinin ve diğer organik bileĢiklerin bulunduğu ortamlarda oluĢur. Bu
yöntemin hem çok hızlı, hem de geniĢ uygulanabilirliği vardır. Çünkü, sülfat konsantrasyonu 10 mg/L üstünde
olan numunelerden küçük miktarlarda alınır ve seyreltmeyle istenen hacimde numune elde edilir. Renk ve
askıdaki madde, bu yönteme giriĢim yaparak (enterfere) fazla miktarda etki edebilir, bu nedenle analiz öncesi
filtrasyon gereklidir.
ALETLER
Gravimetrik yöntem
Analitik tartı (0,1 mg hassasiyette)
Kurutma etüvü
Fırın
Desikatör
Fitle kağıdı (hassas çökeltme yapmak için yeterli yapıda)
Filtrasyon aleti
Spektrofotometrik yöntem
Spektrofotometre (420 nm ölçüm dalga boyu)
Manyetik karıĢtırıcı
Kronometre
Ölçü kaĢığı (0,2 -0,3 mL kapasiteli spatül)
REAKTĠFLER
A. Gravimetrik yöntem
1.
2.
Methyl-red indikatörü: 100 mg metilen kırmızısı sodyum tuzu saf suda çözülür ve 100 mL‟ye
seyreltilir.
HCl: deriĢik
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
11
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
3.
4.
5.
Baryum klorür çözeltisi: 100 g BaCl2.2H2O 1 litre saf suda çözülür. Membran filtreden veya sert
dokunmuĢ filtre kağıdından süzülür. Bu çözeltinin 1 mL‟si 40 mg sülfatı çöktürmeye yarar.
GümüĢ Nitrat-Nitrik Asit çözeltisi: 8,5 g AgNO3 ve 0,5 mL deriĢik HNO3, 500 mL saf suda çözülür.
Su numunesi
B. Spektrofotometrik yöntem
1.
2.
3.
4.
Ortam Reaktifi: 50 mL gliserin, 30 mL deriĢik HCl, 300 mL saf su, 100 mL %95‟lik etil alkol veya
izopropil alkol, 75 g NaCl karıĢtırılarak hazırlanır.
Baryum Klorür Kristalleri
Standard Sülfat Çözeltisi: 0,1479 g Na2SO4 1 litre saf suda çözülür.
Bu çözeltinin 1 mL’si 0,1 mg sülfata eşdeğerdir.
YÖNTEM
A. Gravimetrik yöntem
a. 250 mL‟lik balon jojelerdeki numunelere HCl eklenip, asiditesini pH 4.5-5.0 ayarlanır, metil- kırmızısı
indikatörü kullanılır.
b. Toplam numune hacmini 150 mL‟ye tamamlamak için ekstra 1-2 mL HCl eklenir.
c. Çözeltiyi karıĢtırarak kaynama noktasına kadar ısıtıp, çökeltme tamamlanıncaya kadar ortama sıcak
baryum klorür çözeltisi eklenir.
d. Eğer çökelek miktarı az ise 2-5 mL fazladan baryum klorür çökeltisi eklenir.
e. Ġki saat boyunca çökeleği 80-90 ºC‟de sindirin.
f. Bir kaç kez sıcak saf su ile yıkayarak çökeleği filtreden süzünüz ve 800 ºC‟de en az yarım saat tutup,
kurutunuz ancak filtre kağıdının ateĢ almasına izin vermeyiniz.
B. Spektrofotometrik yöntem
Kristallerin oluĢmasını takiben, baryum sülfat çözeltisinin ıĢık absorbsiyonu spektrofotometre ile 420 nm‟de
ölçülür ve hazırlanan kalibrasyon (0, 5, 10, 20, 30, 40 mg sülfat içerecek Ģekilde seri standart hazırlanır)
grafiğinden numunenin sülfat konsantrasyonu belirlenir.
VERĠ ANALĠZĠ VE HESAPLAMALAR
1.
Sülfat iyonu konsantrasyonunu hesaplayınız.
A  Gravimetrik (mg / L) SO42

B  Spektrofotometrik (mg / L) SO42 
2.
mg BaSO4 x 0.4115 x 1000 (mL / L)
mL numune
mg SO42 x 1000 (mL / L)
mL numune
Hata hesaplamasını yapınız.
TARTIġMA SORULARI
1.
Sudaki sülfat iyonu konsantrasyonu için analiz yöntemlerini karĢılaĢtırınız.
2.
Sülfat tayininin çevre mühendisliği pratiğinde kullanılabilirliği nedir? TartıĢınız.
3.
Çevre kimyası analizlerinde sindirim (digestion) iĢleminin önemini tartıĢınız.
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
12
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
DF5. EVSEL ATIK SULARDA KATI MADDELERĠN TAYĠNĠ
AMAÇ
1- Ġçme ve kirli sularda bulunan değiĢik katı maddelerin farklılaĢtırılması ve uygulanan tekniklerin
demostrasyonu (tartım, filtrasyon, buharlaĢma ve yanma)
2- DeğiĢik kategorilerde bulunan katı maddelerin tayin edildikleri metod ve maddelere bağımlı
tanımlanmasının gösterilmesi
TEORĠ
Sıvı maddelerin içinde buluan su haricindeki tüm maddeler katı madde diye sınıflandırılır. Katı maddelerin
alıĢılmıĢ tanımı Ģu Ģekildedir; buharlaĢtırma iĢleminden ve 103-1050C‟de kurutulmadan sonra geriye kalan
maddelerin tümü katı madde olarak sınıflandırılır. Yüksek konsantrasyonlarda katı madde içeren sular, endüstri
kuruluĢlarının çıkıĢ suyu kalitesinie ve alıcı suya ters etki yapar. Bu nedenle arıtma tesisi çıkıĢında katı madde
konsantrasyonunun belli bir limit değeri aĢmasına izin verilmez.Çünkü alıcı su ortamlarında çökelmelere ve
fazla miktarda dip çamuru oluĢumuna neden olurlar. Yüksek miktarda katı madde içeren sular içme suyu ve
endüstriyel amaçlarla kullanılamazlar. Katıların analizinde, basit gravimetrik metodlar kullanılır. Toplam katı
maddeler aĢağıdaki gibi sınıflandırılabilir:
-Toplam katı madde
1-Çökebilelen katı madde
2-Askıdaki katı madde3-ÇözünmüĢ katı madde-
-Toplam uçucu katı madde
Askıdaki uçucu katı madde
ÇözünmüĢ uçucu katı madde
“Toplam Katı Madde” numunedeki suyun buharlaĢması ve hemen ardından numunenin 103 0C sıcaklıktaki
fırında kurutulması sonrası sabit tartıma ulaĢmıĢ kabın içinde kalan madde miktarıdır.
“Askıdaki Katı Madde” numunenin süzülmesi sonrası toplam katı maddenin belli boyutlu filtrede kalan
kısmıdır ve “ÇözünmüĢ Katı Madde” ise askıdaki katı maddenin filtrede tutulması sonrası toplam katı
maddenin filtreden geçen kısmıdır.
Bu iki çeĢit katı maddenin ayrıĢımı bir çok değiĢkene bağımlıdır. Bunlar,
- Süspansiyonun içindeki maddenin fiziksel ve kimyasal yapısı,
- Filtrenin gözenek boyutu,
- Filtre maddesinin yüzey alanı ve kalınlığı,
- Filtre üzerinde biriken maddenin miktarı ve fiziksel durumu,
- Çöktürme süresi,v.b.,
Olarak bilinen genel faktörleri içermektedir. Katı maddelerin kurutulması iĢlemindeki ısı ve ısıtma süresi,
irradyasyon, mozaik Ģarj nötralizasyonu, sonuçlarda önemli rol oynamaktadır.
Katı Madde Tayinlerinin Çevresel Önemi:
Suda mevcut çözünmüĢ katı maddelerin miktarı, evsel kullanım için suyun uygunluğunu belirtmede önemlidir.
Genellikle bu tip amaçlar için katı madde konsantrasyonu 500 mg/L‟den az olan sular kullanılır. Yüksek katı
madde içerikli sular, “müshil” etkisine sahiptirler ve bazen bu tip sulara alıĢkın olamayan insanlar üzerinde kötü
sağlık etkileri yaparlar. Birçok durumda katı madde içeriği 500mg/L‟nin altında olan doğal suları bulmak
mümkün değildir ve bu seviyeyi elde etmek için arıtma yapmak zorunludur. Standartlar genellikle içme suyu
temin edilen sularda üst limiti 1000 mg/L olarak vermektedirler.
Katı madde tayinleri suyun,su temini için potansiyelini, uygunluğunu belirlemede kullanılır. Su yumuĢatmanın
gerekli olduğu hallerde kullanılan yumuĢatma iĢleminin tipi toplam katı madde içeriğine göre seçilir .Çünkü
çökeltme metodları katı madde konsantrasyonunu azaltır ve iyon değiĢimi metodları katı madde
konsantrasyonunu arttırır.
Toplam ve uçucu katı madde testleri çamurlara uygulanan katı madde tayinleridir. Bunlar “çamur çürütme”,
“vakum filtreleri” ve “yakma” ünitelerinin projelendirilmesinde ve çalıĢmasında gereklidirler.
ALETLER
- Analitik tartı (en az 0.1 mg hassas, 200 g kapsam)
- Etüv, 1030 C‟ de ayarlanabilir,
- Fırın, 6000C‟de ayarlanabilir,
- Membran filtreleri,
- BuharlaĢtırma kapları(platin, porselen veya cam kapsül)
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
13
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
-
MaĢalar,
Beherler,
Desikatör,
Su banyosu,
Ġmhoff konileri
REAKTĠFLER
Yakın bir nehirden numune alma sistemine uygun alınmıĢ numune (Nehir yatağını karıĢtırarak katı madde
konsantrasyonu uygun seviyeye yükseltilmesi deney izlenirliği açısından gerekebilir.)
YÖNTEM
A-Toplam Katı Maddeler
1-Uygun bir buharlaĢtırma kabını sabit tartıma gelinceye kadar etüvde kurutup, desikatörde soğutulur ve belli
tartımları alınır(M1)
(M1=(M1Ġ+M1ĠĠ +M1ĠĠĠ)/3)
2-Sabit tartıma gelen kapsüle 10-50 mL orijinal numuneden eklenir,
3-Su banyosunda kuruyuncaya kadar buharlaĢtırılır,
4-1030C „deki etüvde 1saat kurutulur,
5-Desikatörde soğutulup tekrar tartım alınır (M2)
B-Askıdaki Katı Maddeler
1-SeçilmiĢ olan filtre kağıdını sabit tartımı getirdikten sonra desikatörden maĢayla alınır ve 0.1 mg hassasiyette
boĢ tartım değeri alınır (M3),
2-Filtrasyon için süzgeçli huniye filtre kağıdı yerleĢtirilir,
3-50 ml numune solüsyonu filtre üzerinden yavaĢça boĢaltılır,
4-Süzme iĢlemi bitiminden sonra, filtre kağıdı maĢayla çıkarılır,
5-1030C „deki etüvde 1saat kurutularak sabit tartıma getirilir,
6-Desikatörde soğutulduktan sonra tekrar (M4)
C-ÇözülmüĢ Katı Maddeler
Filtreden süzülen ve altta bulunan sabit tartımlı buharlaĢma kabında (M 5) biriken çözülmüĢ katı madde
solüsyonuna toplam katı maddede yapılan iĢlemlerin aynısı uygulanır ve son tartım alınır (M6)
VERĠLER
Tartımlarınızı gösteren;tartılan alet ,boĢ sabit tartım (mg), 103 0C sonrası tartımlarınızı (mg), 6000C sonrası tartım
(mg) Ģeklinde bir veri kağıdı hazırlanır.
VERĠ ANALĠZĠ VE HESAPLAMALAR
1-Toplam katı madde, askıda katı madde ,çözünmüĢ katı madde ve karĢıları olan uçucu katı maddelerin
miktarları mg/l olarak çökebilen katıları ise ml/l olarak hesaplanır .
2-Hata hesaplaması yapınız.
TARTIġMA VE SONUÇLAR
1-Ölçüm yapılan kapların sabit tartımının önemini tartıĢınız. Bu deneyde, ne çeĢit hatalar yanlıĢ sonuç
alınmasına yol açabilir?
2-Sudaki katı maddelerin tayini için alternatif bir deney yöntemi önerir misiniz?
3-Çevre mühendisliği pratiğinde katı madde tayininin önemi nedir?
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
14
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
DF6. BĠYOKĠMYASAL OKSĠJEN ĠHTĠYACI ( BOĠ)
DENEYĠN AMACI
1. Sularda biyolojik olarak parçalanabilir organik madde miktarını bulmak.
2. Alıcı su ortamlarında kirlenme potansiyelinin belirlenmesi ve ortamın özümleme kapasitesinin tayin
edilmesinde BOĠ parametresinin önemini ortaya koymak.
GENEL BĠLGĠLER
Biyolojik olarak parçalanabilir organik maddeler su içine serbest bırakıldığı zaman, mikroorganizmalar
özellikle de bakteriler en basit organik ve inorganik maddeler içine alınarak parçalanan atıklar üzerinde
beslenirler. Bu bozunma, aerobik ortamda meydana geldiğinde, oksijen varlığında bu CO 2, SO4, PO4 ve NO3 gibi
kararlı ürünler üreten bir süreçtir. Aerobik bozunmanın basitleĢtirilmiĢ ifadesi aĢağıdaki gibi verilir :
Organik madde + O2 → CO2 + H2O + Yeni hücreler + Kararlı ürünler
Ortamda oksijen yetersiz olduğunda, meydana gelen anaerobik bozunma, tamamen farklı mikroorganizmalar
tarafından yerine getirilir. Bu bozunma sonunda H2S, NH3 ve CH4 gibi yüksek derecede itiraz edilebilir kararsız
ürünleri üretirler. Anaerobik ayrıĢma aĢağıdaki gibi ifade edilir :
Organik madde → CO2 + CH4 + Yeni hücreler + Kararsız ürünler
Denklemlerden de görüldüğü gibi, suda organik maddenin bulunması değil, organik maddenin
parçalanmasının sonuçları sorun yaratmaktadır. Bu parçalanma sırasında oksijen tüketilmektedir. Tüketilen bu
oksijenin yeniden kazanılması, yüzeysel sularda çok yavaĢ olmakta, yeraltı sularında ise mümkün olmamaktadır.
Suda bulunan organik maddenin değil, bu organik maddenin oksidasyonu için gerekli oksijen miktarının
bilinmesi daha anlamlı olacaktır.
Aerobik olarak mikroorganizmalar tarafından organik maddelerin oksitlenmesi için gerekli oksijen miktarı,
Biyokimyasal Oksijen Ġhtiyacı (BOĠ) olarak adlandırılır. BOĠ değerleri, suların özelliklerine ait standartlarda her
hal için belirlenmesi gereken esas unsurlar arasında belirtilmekte ve kirlilik derecesinin bir göstergesi olarak
kullanılmaktadır.
GĠRĠġĠMLER VE GĠDERĠLMESĠ:
Genel olarak oksijen ile yükseltgenebilen bütün maddeler engelleyici rol oynar. Serbest klor, ağır metaller,
hidroksil alkaliliği, mineral asitle, zehirli maddeler ve biyolojik reaksiyonu yavaĢlatan maddeler giriĢime neden
olurlar.
1) Numunenin pH değeri 7‟ye getirilerek asitlik ve alkaliligin etkisi giderilir,
2) Numuneye gerekli miktarda sodyum tiyosülfat veya sodyum sülfit ilave edilerek serbest klorun etkisi giderilir,
3) Numune gerekli oranda seyreltilerek veya miktarı artırılarak zehirli maddelerin engelleyici etkisi giderilir
veya en az düzeye indirilmeye çalıĢılır.
4) Setin sıcaklığının sabit olmaması, yetersiz bakteri miktarı, sistemin yeterli Ģekilde bağlanmamasından
meydana gelen gaz kaçakları diğer giriĢim nedenleridir.
GEREKLĠ REAKTĠFLER ve ALETLER
Deneyde aĢağıdaki çözeltiler kullanılmaktadır.
Fosfat tampon Çözeltisi: 8.5 g KH2PO4, 21.75 g K2HPO4 , 33.4 g Na2SO47H2O ve 1.7 g NH4CI 500 ml saf suda
çözülür ve 1 litreye seyreltilir. pH ayarlamaya bağlı olmaksızın 7.2 olmalıdır.
Magnezyum sülfat çözeltisi: 22.5 g MgSO47H2O saf suda çözülür ve 1 litreye tamamlanır.
Kalsiyum klorür çözeltisi: 27.5 g CaCl2 saf suda çözülür ve 1 litreye seyreltilir.
Ferri klorür çözeltisi: 0.25 g FeCl3 6H2O saf suda çözülür ve 1 litreye tamamlanır.
Mangan sülfat çözeltisi: 364 g MnSO4 H2O saf suda çözülür, filtre edilir ve 1 litreye tamamlanır.
Alkali iyodür azodür çözeltisi: 500 g NaOH ve 135 g Nal saf suda çözülür ve 1 litreye
seyreltilir. 40 ml saf suda çözünmüĢ 10 g NaN3 buna ilave edilir.
Nişasta çözeltisi: 100 ml sıcak saf suda 2 g analitik saflıkta çözünebilir niĢasta ve koruyucu olarak 0,2 g
salisilikasit çözülür.
Sodyum tiyosülfat çözeltisi: 6,205 g Na2S2O35H2O saf suda çözülür. 1,5 ml 6N NaOH ya da 0,4 g katı NaOH
eklenir. 1000 ml‟ye seyreltilir.
Sülfürik asit: DeriĢik
Kullanılan Araç ve Gereçler
a) Ġnkübasyon ĢiĢeleri (250-300 ml kapasiteli özel BOĠ ĢiĢeleri)
b) 20±1 °C sıcaklığında ayarlanabilen inkübatör veya termostatik kontrollü etüv.
c) Büret, Pipet, Mezür ve Erlen
DENEYĠN YAPILIġI
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
15
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
Seyreltme Suyunun Hazırlanması
Ġstenen hacimde damıtık su, uygun bir kaba alınır ve her litreye karĢılık 1 ml fosfat tamponu, 1 ml MgSO 4
çözeltisi, 1 ml CaCl2 çözeltisi ve 1 ml FeCl3 çözeltisi ilave edilir.
Bu karıĢım hava pompası yardımıyla
havalandırılır (1 gece kadar). Seyreltme suyu yaklaĢık 3 mg/l çözünmüĢ oksijen kaplamalı, pH'ı nötrale yakın
olmalı ve oksijen ihtiyacı 1 mg/l'nin üstüne çıkmamalıdır.
Evsel atıksularda aĢıya gerek yoksa da, endüstri atıkları için hazırlanmıĢ aĢı kültürleriyle aĢılama yapılmalıdır.
Eğer aĢı doğrudan seyreltme suyuna katılacaksa, her litre+seyrelme suyuna 1,5 – 3,5 mL aĢı katılmalıdır. AĢırı
oksijen ihtiyacı BOI hesabında dikkate alınmalıdır.
Seyreltme Oranı:
KirlenmiĢ nehir suları seyreltme yüzdesi %25-100 olabilir (Numune kanalizasyon suyu ise 0,5 ya da 1 mL
alınarak seyreltme suyu ile ĢiĢe hacmi boyunca tamamlanır).
Göl suyu, nehir suyu, çay suyu için suyun durumuna göre seyreltme yüzdesi; %10-20 veya %50 olabilir
(Numune akarsu ise 5 mL yada 10 ml alınarak seyreltme suyu ile ĢiĢe hacmi boyunca tamamlanır).
ÇözünmüĢ Oksijen Tayini (1. ve 5. günlerde ayrı olarak yapılır)
DeğiĢik hacimli BOĠ ĢiĢelerinde gerekli seyreltme oranlan yapılır ve ĢiĢeler hava kabarcığı kalmayacak Ģekilde
kapatılır. Her numuneden iki takım hazırlanır. Ayrıca iki ĢiĢe de ağzına kadar seyreltme suyu ile doldurularak
gelen numunelerin körü hazırlanmalıdır. Hazırlanan birinci takım inkübatöre tarih belirtilerek 5 gün sonra
aĢağıdaki iĢlemleri yapmak üzere konulur. Diğer ikinci takım ĢiĢelere 1 mL Mangan sülfat çözeltisi, 1 mL
Alkali iyodür azodür çözeltisi ĢiĢelerin tam dibine doğru uzun bir pipet yardımıyla eklenir. ġiĢelerin kapağı
kapatılarak en az 15 defa alt üst edilerek karıĢtırılır. Çökelek oluĢtuğunda ĢiĢelerin kapağı açılarak derhal 1 mL
derişik sülfürik asit çözeltisi eklenir. Daha önce oluĢmuĢ çökeleğin tamamen çözünmesi için ĢiĢelerin kapakları
tekrar kapatılarak 10-15 kere alt üst edilir. Çökelek çözündükten sonra ĢiĢedeki çözeltiden 200 ml ölçülerek bir
erlene alınır.
Ġnkübatörden çıkarılan numunenin çözünmüĢ oksijen konsantrasyonunun en az
1 mg/L ve birinci gün tayin
edilen çözünmüĢ oksijen ile besinci gün sonunda tayin edilen çözünmüĢ oksijen konsantrasyonları farkının en az
2 mg/L olması istenir.
Deneyler sonucunda BOĠ hesaplamasında aĢağıdaki formül kullanılır.
TARTIġMA SORULARI
1.
2.
3.
4.
BOĠ5 deneyinin doğru Ģekilde sonuçlandırılabilmesi için optimize edilmesi gereken koĢullar nelerdir,
kısaca açıklayınız.
Ġnkübasyon süresi olarak 5 gün seçilmesinin en önemli nedeni nedir, tartıĢınız.
BOĠ5 deneyinde seyrelme yapmaya neden ihtiyaç duyulur, tartıĢınız.
BOĠ5 deneyinde aĢılama hakkında araĢtırma yapınız, aĢılama düzeltmesi nasıl yapılmalıdır, tartıĢınız.
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
16
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
DF7. KĠMYASAL OKSĠJEN ĠHTĠYACI (KOĠ)
DENEYĠN AMACI
Atık sularda kimyasal oksijen ihtiyacının belirlenmesi
GENEL BĠLGĠLER
Kimyasal oksijen ihtiyacı, mikroorganizmalann aracılığı olmadan atık bir suyun oksijen ile beslenen
kısımlarının oksijen harcanmasıdır. Sudaki birçok organik maddeler H 2SO4 ile asitlendirilmiĢ ortamda potasyum
bikromat (ya da potasyum permanganat) ile geri soğutucu altında 2 saat süre ile ısıtılırsa tamamen kimyasal
yükseltgenmeye uğrarlar. Potasyum bikromatın fazlası ferroin indikatörü eĢliğinde ayarlı amonyum demir 2sülfat çözeltisi ile geri titre edilerek KOĠ parametresi tayin edilir. Yükseltgenme sırasında bikromat iyonu
aĢağıdaki denkleme göre krom(3)'e indirgenir
Cr2O7-2+ 14H+ + 6e → 2Cr+3 + 7H2O
Tepkimenin yeterli hızda oluĢabilmesi için katalizör olarak Ag2SO4 katılmalıdır. Atık suda klorür iyonları
bulunuyorsa,
6Cl- + Cr2O7-2 + 14H+ → 3Cl2 + 2Cr+3 + 7H2O
denklemine göre, klor iyonları da reaksiyona girerek sonucu etkileyebileceği ve aynı zamanda Ag + iyonları ile
çökerek Ag2SO4'ün katalitik etkisini kaldırabileceği için; klor iyonları daha önce civa iyonlarıyla çöktürülerek
ortamdan ayrılmalıdır.
Metod Seçimi
Dikromat reflux metodu çeĢitli oksidasyon maddelerini kullanan diğer metodlara kıyasla tercih edilir.
Çünkü çeĢitli tipteki numunelere uygulanabilme kolaylığı vardır, oksitleme gücü yüksektir ve deney süresi
kısadır. KOĠ testinin kontrol ve sürekli kaydetme amacı ile kullanımında BOĠ ve organik karbon gibi diğer
parametrelerle korelasyonunun önceden belirlenmesi gereklidir. KOĠ tayininde, çoğu organik bileĢiklerin teorik
oksijen ihtiyacı değerinin %95-100'ü oranında kimyasal oksidasyon gerçekleĢirilebilmektedir. KOĠ tayininde
piridin okside edilemez. Benzen ve diğer uçucu organik maddeler, eğer oksidasyon maddesi ile yeterli temas
süresi sağlanırsa, okside edilebilirler. Organik maddenin karbonlu kısmı okside olurken, amonyak kısmı, ister
atıkta bulunsun isterse azotlu organik maddede olsun okside edilemez.
Gerekli Reaktifler
Standart potasyum dikromat çözeltisi (0,25N) : 12.259 g (K2 Cr2O7), 103 °C'de 2 saat kurutulup destile suda
çözülür ve 1000 mL' ye seyreltilir.
Gümüş sülfat: Reaktif veya teknik saflıkta, kristal veya toz halde.
Sülfürik asit reaktifi: 1 L deriĢik H2SO4 üzerine 10,2326 g Ag2SO4 ilave edilir ve bir-iki gün Ag2SO4'ün
çözünmesi için beklenir.
Sülfürik asit: DeriĢik (%96 saflıkta)
Ferroin indikatör çözeltisi: 1,485 g 1.10-fenantrolin monohidrat ve 0,695 g FeSO4.7H2O destile suda çözülür ve
100 ml'ye seyreltilir. Bu indikatör çözeltisi renkli ĢiĢede saklanmalıdır.
Standart demir amonyum sülfat titrasyon maddesi (yaklaşık 0.25N):
98g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O, destile suda çözülür, 20 ml deriĢik H2SO4 ilave edilir, soğutulur, 1000 ml'ye
seyreltilir. Bu çözelti günlük olarak standart K2Cr2O7 çözeltisine karĢı standardize edilir.
10 ml standart K2Cr2O7 çözeltisi 100 ml' ye seyreltilir. 30 ml deriĢik H2SO4 katılır ve soğutulur. Demir amonyum
sülfat titrasyon maddesi ile 0.10-0 15 ml (2-3 damla) ferroin varlığında titre edilir.
Demir Amonyum Sülfat (DAS) Normalitesi
= [Titre edilen 0.25 N K2Cr2O7 çözeltisi hacmi, ml] x 0.25
Tıtrasyonda kullanılan demir amonyum sülfat hacmi, ml
Kullanılan araç ve gereçler
Geri soğutucu aparatı: 250-500 ml‟lik Ģilifli erlen ve 300 mm' lik Ģilifli cam geri
soğutucudan oluĢur. Soğutucu, erlen üzerine dikey olarak yerleĢtirilir.
Elektrikli ısıtıcı
Otomatik büret
KOĠ balonları ve erlenler
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
17
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
DENEYĠN YAPILIġI
50 mg/l veya daha büyük KOİ içeren numunelere uygulanan işlem:
50 ml veya destile su ile 50 ml' ye seyreltilmiĢ numune 500 ml'lik KOĠ balonuna konur. 1 g cıva sülfat
katılır, karıĢtırılır. 5 ml sülfürik asit reaktifi katılır, cıva sülfat çözünene kadar karıĢtırılır, soğutulur ve 25 ml
0.25 N K2Cr2O7 çözeltisi ilavesiyle karıĢtırılır. KOĠ balonu geri soğutucuya bağlanır ve soğutma suyu devresi
açılır. Kalan 70 ml sülfürik asit KOĠ balonunun ağzından ilave edilir ve hemen geri soğutucu kapatılarak
kaynatmaya baĢlanır. Eğer numune hacmi 50 ml‟den az ise, tablodaki oranları uygulayarak reaktif hacimleri
seçilir.
KarıĢım geri soğutucu altında 2 saat süre ile kaynatılır. Kaynatma tamamlanınca kondenser soğutulur ve
yıkanır. KOĠ balonunun içindeki çözelti hacmi saf su ile yaklaĢık iki katına seyreltilir, oda sıcaklığına kadar
soğutulur. Daha sonra 0,10-0,15 mi (2-3 damla) ferroin ilavesi ile demir amonyum sülfat titrasyon çözeltisi ile
titre edilir. Titrasyon dönüm noktası olarak mavi yeĢilden kırmızı-kahverengiye doğru ilk renk değiĢiminin
olduğu an esas alınır ve titrasyona son verilir.
Aynı Ģekilde saf su ile Ģahit numune hazırlanır, benzer Ģekilde reaktifler katılır ve geri soğutucu altında
kaynatılır. Seyreltilerek, titrasyon iĢlemine tabi tutulur.
50 mg/l 'den daha düşük KOİ içeren numunelere uygulanan işlem:
Yukarıda a bölümünde tanımlanan iĢlemler aynen uygulanır. Ancak deney sırasında 0.025 N K2Cr2O7 ve
titrasyonda 0,025 DAS kullanılmalıdır. Bu deney sırasında çok hassas davranmak gerekir. Kaptan veya havadan
gelebilecek herhangi bir organik madde önemli hatalara neden olabilir.
Veri Analizi Ve Hesaplamalar
Deney sonucunun hesaplanması için aĢağıdaki ifadeden yararlanılır
mgKOI / L 
( A  B) * N * 8000
ml.numune
Burada;
A: ġahit numune için kullanılan DAS çözeltisi miktarı, mL
B: Numune için kullanılan DAS çözeltisi miktarı, mL
N: DAS çözeltisinin normalitesidir.
Tablo-1 ÇeĢitli numune hacimleri için KOĠ deneyinde kullanılacak reaktif miktarları ve normaliteleri
DAS'ın
Titrasyon ön. Son numune
Normalitesi hacmi, (ml)
5.0
10.0
Sülfürik asit reaktifi
(ml)
HgSO4
(g)
15
0.2
30
0.4
0.05
0.10
70
140
30.0
15.0
45
0.6
0.15
210
40.0
20.0
60
0.8
0.20
280
50.0
25.0
75
1.0
0.25
350
Numune
(ml)
0.25N Standart
dikromat (ml)
10.0
20.0
TARTIġMA VE SORULAR
1.
2.
3.
KOĠ verisini BOĠ değerinden ayıran hususlar nelerdir, tartıĢınız.
KOĠ verisinin uygulama alanlarına örnekler veriniz.
KOĠ deneyinde hatalı sonuca neden olabilecek anorganik giriĢimler nasıl giderilebilir, tartıĢınız.
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
18
Çevre Kimyası Laboratuvarı_II
REFERANSLAR
1.
ġENGÜL, F., MÜEZZĠNOĞLU, A., SAMSUNLU, A., 1986. Çevre Mühendisliği Kimyası, DEÜ
Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü, MM/ÇEV-86 EY122, Ġzmir.
2.
USLU, O., TÜRKMAN, A., 1987. Su Kirliliği ve Kontrolü, T.C. BaĢbakanlık Çevre Genel Müdürlüğü
Yayınları Eğitim Dizisi1, Ġzmir.
3.
MÜEZZĠNOĞLU, A., ġENGÜL F., 1993. Çevre Kimyası, DEÜ Çevre Müh. Bl., Ġzmir.
4.
SAWYER, N., C., McCARTY, L., P., 1994. Chemistry for Environmental Engineering, 4th Ed.
5.
AWWA, APHA, WPCE. In: (Ed.), 1995. Standart Methods for the examination of water and
wastewater, 18th Ed. American Public Health Association, Washington, DC.
6.
Laboratory Manual for the Examination of Water, Wastewater, and Soil, 2. Basım, Rump, H.H. ve
Krist, H., VCH Verlagsgesellschaft
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü
19

Benzer belgeler

KOİ Tayini

KOİ Tayini Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü

Detaylı