KimyasalSüreçÖlçümleri_NEM

KİMYASAL SÜREÇ ÖLÇÜMLERİ ders notları
NEM ve NEM TAYİNİ
Nem, hafif ıslaklık, rutubet veya havada buhar halde bulunan suyu tanımlamak için kullanılan
bir kavramdır. Havada bulunmasının yanı sıra pek çok malzemenin içerisinde de belli
oranlarda nem bulunur. Hatta bazı malzemeler ve kimyasal maddeler nem çekici
(higroskopik) özelliğe sahiptirler. Örneğin kalsiyum oksit, sodyum klorür (sofra tuzu),
silikajeller vs.
Nemli ortam mikroorganizmaların üremesi için elverişli bir ortamdır. Ayrıca nem, oksijen ile
birlikte çürüme, bozulma ve korozyon gibi olumsuzlukların temel nedenidir. Örneğin demirin
paslanması nemli havada daha hızlı gerçekleşir:
2Fe + O2 + H2O
FeO·Fe(OH)2
Nem çoğu zaman istenmeyen bir unsur olduğu için uzaklaştırılması gerekir. Özellikle kimya,
gıda, ilaç, ambalaj, elektronik gibi sektörlerde nem istenmez; bu tür malzemelerin nemsiz
ortamlarda muhafaza edilmesi gerekir.
Nemi uzaklaştırmak için 2 temel yöntem kullanılır:
1- Nemli malzemeyi 100ºC civarına ısıtmak. Daha
düşük sıcaklıklarda da kurutma yapılabilir, çünkü su
0ºC ile 100ºC arasında herhangi bir sıcaklıkta az da
olsa buharlaşma özelliğine sahiptir. Bu amaçla etüv
denilen kurutma dolapları kullanılır. Bunun yanında
ortamın basıncı düşürülerek (yani vakum uygulanarak)
suyun buharlaşması kolaylaştırılır, böylece kurumanın
hızlanması sağlanır.
etüv
2- Kimyasal madde ve malzemeleri kurutmak için
yapılmış desikatör adı verilen camdan yapılmış aparat ile de kurutma yapılabilir. Desikatör
içerisine nem çekici (higroskopik) maddeler konur ve kurutulacak madde/malzeme ile –
istenirse vakum uygulanarak- birlikte desikatörde bekletilir ve bir süre sonra kuruma
gerçekleşir. Nem çekici olarak silikajel, kalsiyum oksit (CaO), fosfor pentaoksit (P2O5) vs…
kullanılabilir. Kuruma esnasında nem çekici maddeler ortamdaki nemi çekerek aşağıdaki gibi
kimyasal tepkime verirler:
CaO + H2O
P2O5 + 3H2O
Ca(OH)2
2H3PO4
Desikatör tipleri
Bu yöntemlerin yanında santrifüj de bir kurutma yöntemi olarak kullanılabilir. (Örneğin
çamaşır makinelerinde bu yöntem uygulanır)
NEM TAYİNİ
Nem tayini için geliştirilen yöntemleri 4 grupta incelemek mümkündür:
1- Klasik Nem Tayini: Bu yöntemde nemli madde önce tartılır (m1), sonra etüvde yaklaşık
100ºC civarında kurutulur, desikatöre alınarak soğuması beklenir, soğuduktan sonra tekrar
tartılır (m2). m1-m2 = Δm farkı bulunarak numunedeki nem oranı hesaplanır.
2- Higrometre ile Nem Tayini: Otomatik olarak nem tayin cihazlara higrometre denir.
Özellikle havadaki nem oranını/miktarını ölçmek için kullanılırlar. Bu cihazlar bir tür sensör
olarak ta kabul edilebilir. Havadaki nem miktarına bağlı olarak renk değiştirebildikleri gibi,
üzerlerinde bulunan skala vasıtasıyla da nem oranı okunabilir. Renk değiştiren sensörlerde
genellikle kobalt(II) (Co2+) bileşikleri kullanılır. Co2+ bileşikleri (örneğin CoCl2, Co(NO3)2
vs)nemli ortamda pembe, kuru ortamda mavi renk alırlar. Bu bileşiklerin nem karşı
hassasiyete sahip olup renk değiştirmeleri nedeniyle higrometrelerde tercih edilirler. Bu tür
sensörler özellikle elektronik cihazların içerisinde bulunur. Cihaz içerisinde nem oranı
yükseldiği zaman ya silikajel gibi kurutucu maddelerle ya da cihazın içerisinden kuru azot
gazı geçirmek suretiyle cihazdaki nem uzaklaştırılır. Kuru azotla kurutma işlemi esnasında,
sadece cihaz içerisindeki nem değil, karbon dioksit gibi diğer istenmeyen gazlar da
uzaklaştırılır.
Çeşitli higrometreler
3- Elektronik Olarak Nem Ölçen Cihazlar: Bu cihazlar 2 farklı teknikle çalışabilir:
a- Kapasitif olarak nem ölçerler: Kapasitif sensör de denilen bu cihazlar kapasitif
alan oluşturarak, bu alan içerisine konulan nemli maddenin kapasitansı değiştirmesi özelliğine
göre çalışır. Dielektrik seviyedeki değişiklik nemli maddedeki nem (su) miktarı ile orantılıdır.
b- Direnç bazlı nem sensörleri: Bu tür cihazlarda sadece su moleküllerini geçiren bir
membran (yarı-geçirgen zar) kullanılır. Bu zardan geçen su moleküllerinin miktarı ölçülerek
ortamda bulunan nem miktarı bulunabilir.
Higrometreler ev aletleri, mobil cihazlar, spektrometreler, sauna, sera ve diğer
endüstriyel alanlarda kullanılır.
4- Mikrodalga Enerjisi ile Çalışan Nem Tayin Cihazları: Mikrodalga ile çalışan cihazlar,
mikrodalga ışınların cisimler tarafından absorbe edilerek ısı enerjisine dönüştürülmesi esasına
göre çalışır. Su iyi bir mikrodalga enerjisi/ışını tutucusudur. Nemli bir maddeye mikrodalga
ışın gönderilirse, bu ışınlar su molekülleri tarafından absorbe edilir (bu esnada cisim ısınır).
Su moleküllerinin absorbe ettiği mikrodalga ışın miktarından (şiddetinden) yararlanılarak
numunedeki su (nem) içeriği belirlenir.
I0
nemli
numune
I1
I0 : Cisme gönderilen mikrodalga ışık şiddeti
I1: Nemli cisimden çıkan mikrodalga ışık şiddeti
Bu cihazlar az miktarda enerji tüketmesi, güvenli ve pratik kullanımlı olmaları nedeniyle
avantajlıdırlar. Hazır beton, prefabrik malzeme, asfalt, cam ve kereste gibi sanayi kollarında
sıklıkla kullanılırlar.