Demir(III) klorür %40 mı yoksa polialüminyum klorür (PAC) mi? Pıhtılaştırıcı seçimi için pratik bir karşılaştırma
Yazan: فريق Egy Chem Hub
Birçok su arıtma tesisi operatörü ve satın alma mühendisi şu soruyu soruyor: demir(III) klorür (demir(III) klorür veya ferrik klorür) mü yoksa polialüminyum klorür (PAC veya PACl) mi kullanmalıyız? Her ikisi de en yaygın kullanılan inorganik pıhtılaştırıcılar arasındadır ve her birinin kendine özgü güçlü yönleri vardır. Tüm sular için tek bir "en iyi" pıhtılaştırıcı yoktur, ancak farklılıkları anlamak, test etmeden önce seçenekleri daraltmaya ve doğru satın alma şartnamelerini sağlamaya yardımcı olur.
Polialüminyum klorür (PAC) nedir?
Polialüminyum klorür, şap gibi basit bir tuz değil, kısmen önceden hidrolize edilmiş bir alüminyum klorürdür. Bu, üretim sırasında klorür iyonlarının bir kısmının hidroksil gruplarıyla değiştirilmesi ve sonuç olarak çok çekirdekli alüminyum bileşiklerinin oluşması anlamına gelir. Genel formülü Aln(OH)mCl(3n-m)'dir.
Baziklik, PAC kalitelerini ayıran en önemli özelliktir. Hidroksil gruplarının alüminyuma oranını ifade eder ve şu şekilde hesaplanır: Baziklik (%) = (OH/Al) ÷ 3 × 100. Baziklik ne kadar yüksekse, üründeki polimer türlerinin oranı o kadar fazladır.
"PAC %18" ne anlama geliyor? Bu, sıvı PAC çözeltisi için yaygın bir ticari isimdir. Üreticilerin bilgi broşürlerinde, alüminyum oksit (Al2O3) içeriğinin üreticiye bağlı olarak yaklaşık %16,5 ile %18 arasında değişen %17 civarında olduğu, bunun da yaklaşık %9 alüminyum anlamına geldiği belirtilmektedir. Alkaliliği ise tipik olarak %35 ile %45 arasındadır. Daha az konsantre çözeltiler ve daha yüksek Al2O3 içeriğine sahip katı (toz) çeşitleri de mevcuttur. Bu nedenle, analiz sertifikasında Al2O3 yüzdesini ve alkaliliğini her zaman sorun ve yalnızca ticari isme güvenmeyin.
Standart özellikler: Avrupa'da, içme suyu arıtımında kullanılan polialüminyum klorür için EN 17034:2018 spesifikasyonu geçerlidir ve bu spesifikasyon eski EN 883 spesifikasyonunun yerini almıştır demir(III) klorür en son sürümü 2023 yılında yayınlanan EN 888 spesifikasyonu kapsamındadır.
Peki ya %40 konsantrasyonlu demir(III) klorür çözeltisi?
FeCl3 formülü susuz bileşiği ifade eder. İstasyonlarda kullanılan ürün, oldukça asidik, kırmızımsı kahverengi bir sulu çözeltidir. Örneğin, Egy Chem Hub'ın %40'lık demir(III) klorür çözeltisi (Ferrik Klorür Çözeltisi %40) için teknik veri sayfasında demir içeriğinin %13-14 olduğu ve 20 °C'de özgül ağırlığının 1,42 olduğu, bunun da litre başına yaklaşık 568 g demir(III) klorür anlamına geldiği belirtilmiştir.
Suya eklendiğinde, demir tuzu ayrışarak çözünmeyen demir(III) hidroksit oluşturur. Bu çökelti, askıda bulunan parçacıkların yüklerini nötralize eder ve onları bir pul içinde hapseder. PAC'deki alüminyumda da neredeyse aynı şey olur. Fark şu ki, PAC'deki bu ayrışmanın bir kısmı zaten tesiste gerçekleşmiştir; bu da aşağıdaki farklılıkların çoğunu açıklar.
Tablodaki temel farklılıklar
| Standart | %40 demir(III) klorür çözeltisi | Polialüminyum klorür (PAC %18) |
|---|---|---|
| Aktif mineral | Ütü | Alüminyum (yaklaşık %17'si Al2O3 olarak) |
| PH aralığı | Çok geniş, yaklaşık 4-5 ila 11 arası. | Demirden daha dar, şaptan daha geniş. |
| Alkali tüketimi | Yüksek (1 mg/L FeCl3 başına yaklaşık 0,92 mg/L CaCO3) | Düşük ve ön işlemden geçirildiği için şaptan daha azdır. |
| Soğuk su | En düşük mevsimsel sıcaklıkta test edilmiştir. | Şaptan daha az soğuğa duyarlıdır. |
| Sülfür çöktürme ve koku kontrolü | Evet, çözünmeyen demir sülfür oluşturur. | Bu, onun bilinen işlevlerinden biri değil. |
| Fosfor giderimi | Evet | Evet |
| İçme suyundaki kalıntı metaller | Demir: Referans limiti sağlık açısından değil, estetik (renk ve tat) açısından önemlidir. | Alüminyum: Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından önerilen işletme seviyelerine göre izlenmektedir. |
| Erozyon | Çoğu metal için oldukça aşındırıcıdır. | Çoğu malzemeye karşı aşındırıcıdır ve asit ve klorür dirençli malzemeler gerektirir. |
PH ve alkalilik
Burada ilk pratik fark ortaya çıkıyor. demir(III) klorür alüminyum pıhtılaştırıcılarından çok daha geniş bir pH aralığında çalışır. Bu, pH'ı dalgalanan sularda ve tesise asidik veya alkali olarak ulaşabilen endüstriyel atık sularda gerçek bir avantajdır.
Buna karşılık, demir(III) klorür şaptan daha fazla su alkaliliği tüketir. PAC, üretim sırasında asitliğin bir kısmı giderildiği için şaptan daha az tüketir. Sonuç olarak, PAC pH'ı daha az düşürür ve genellikle düzeltme için daha az kireç veya soda gerektirir.
Bu durum alıcı için ne anlama geliyor? Düşük alkalili suda, PAC, ayarlama maddesinin maliyetinden tasarruf sağlayabilir. Bununla birlikte, yeterince alkalili suda veya pH düşürme zaten gerekli olduğunda, bu farkın etkisi azalır ve demir(III) klorür daha geniş etki alanı belirgin hale gelir.
Isıtma ve soğuk su
Çeşitli çalışmalar, PAC'nin alüminyum sülfattan daha az sıcaklık düşüşünden etkilendiği konusunda hemfikirdir. Yaklaşık 5–12 °C sıcaklıktaki nehir ve göl sularında yapılan deneylerde, PAC pulu boyutunu ve çökelmesini korumuş ve kalan alüminyum miktarı alüminyum sülfattan daha az olmuştur. Bu durum, PAC'deki önceden oluşmuş polimer türlerine bağlanmaktadır.
Ancak, incelediğimiz literatürde demir(III) klorür ve PAC arasında soğuk suda yapılan doğrudan karşılaştırma tutarlı sonuçlar vermemiştir. Bu nedenle, karşılaştırma testinin sadece yaz aylarında değil, yılın en düşük beklenen ham su sıcaklığında da yapılmasını öneriyoruz.
Topaklanma, çökelme ve çamur
Demir pulları genellikle büyüktür ve hızla çökelir; bu da geleneksel çökelme havuzlarında avantajlıdır. Öte yandan PAC, nispeten daha yapışkan bir pul oluşturur ve aynı sonucu elde etmek için genellikle daha düşük dozda şap gerektirir.
Her iki durumda da çamur, tesisin çamuruna eklenen bir mineral hidroksittir. Miktarı ve susuzlaştırma kapasitesi, dozaj ve su türüne bağlıdır; bu nedenle genel bir kurala dayanmak yerine aynı test örnekleri üzerinde ölçülür.
İçme suyundaki kalıntı metaller
İçme suyunda, işlem kontrol edilmediği takdirde her pıhtılaştırıcı madde mineralinin izini bırakır:
- Alüminyum: Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ), alüminyum için bir sağlık kılavuzu belirlememiştir, ancak pıhtılaşmayı kontrol ederek ulaşılabilecek pratik seviyeleri belirtmektedir: büyük tesislerde 0,1 mg/L veya daha az, küçük tesislerde ise 0,2 mg/L veya daha az. Çalışmalar, PAC'nin şapa göre daha az artık alüminyum bıraktığını göstermektedir.
- Demir: Sağlık açısından belirlenmiş bir kılavuz değeri yoktur ve yaygın referans değeri olan 0,3 mg/L, çamaşır ve sıhhi tesisat ürünlerinin tadı ve rengiyle ilgili estetik bir değerdir.
Başka bir deyişle, demir(III) klorür bazı operatörler için önemli bir husus olan, arıtılmış suya alüminyum eklemez. Her iki durumda da, hassas dozaj kontrolü, pH ayarı ve filtrasyon, artık metal seviyelerini düşük tutmada kilit faktörler olmaya devam etmektedir.
Demir(III) klorür atıksu konusunda üstün olduğu alanlar
Demir(III) klorür en belirgin katma değeri burada yatmaktadır; sadece pıhtılaştırıcı olarak işlev görmez:
- Sülfür ve Koku Kontrolü: Demir tuzları, çözünür sülfürü çözünmez demir sülfür olarak çöktürür. Bu nedenle, drenaj sistemlerinde, pompa hatlarında ve arıtma tesislerinde hidrojen sülfür (H2S) emisyonlarını ve kokuyu azaltmak için kullanılırlar. Ayrıca, anaerobik çamur sindiricilerinden üretilen biyogazdaki H2S'yi azaltmak için de kullanılırlar. Bu özellik demire özgüdür ve incelediğimiz literatürde alüminyum pıhtılaştırıcılar sülfür çöktürücüler arasında belirtilmemiştir.
- Fosfor giderimi: Fosforun kimyasal olarak giderilmesinde hem demir hem de alüminyum tuzları kullanılır; bu ortak bir alandır. Bunu demir(III) klorür kullanılarak fosfor giderimi üzerine daha önceki bir makalede ayrıntılı olarak ele aldık.
- Yağ ayrıştırma: Egy Chem Hub ürününün teknik veri sayfasında, rafinerilerdeki çözünmüş hava flotasyon (DAF) ünitelerinde ve petrol sahalarındaki su enjeksiyon sistemlerinde yağın uzaklaştırılmasında kullanımından bahsedilmektedir.
Koku sorunu yaşayan veya fosfor azaltımına ihtiyaç duyan istasyonlarda, demir(III) klorür tek bir madde ile birden fazla işlevi yerine getirebilir. Bununla birlikte, ilave dozajın çamur üretimini artırdığı ve maddenin alkaliliği tükettiği unutulmamalıdır.
Korozyon, taşıma ve depolama
Her iki ürün de asidik ve aşındırıcıdır ve bunlardan herhangi birinin kullanımının "güvenli" olduğunu varsaymak yanlıştır:
- %40 konsantrasyondaki demir(III) klorür çözeltisi, çoğu metal için oldukça aşındırıcıdır, pH değeri 1'den düşüktür ve ürünümüzün Güvenlik Veri Sayfasında (SDS) H290, H302, H314 ve H318 olarak sınıflandırılmıştır. Fiberglas (FRP), polietilen, polipropilen, PVC veya kauçuk kaplı çelikten yapılmış tanklarda ve hatlarda kullanılır.
- PAC, çoğu malzemeye karşı aşındırıcıdır ve fiberglas takviyeli plastikler, kauçuk kaplı çelik ve PVC gibi asit ve klorür dirençli malzemeler gerektirirken, pirinç ve yumuşak çelik bağlantılarından kaçınılmalıdır. PAC çözeltilerinin, özellikle yüksek alkali türlerinde, uzun süreli depolama sırasında stabilitesi sınırlıdır.
Pratik nokta: İstasyon bir ürün için donatılmışsa, başka bir ürüne geçişte tankların, pompaların, enjeksiyon hatlarının ve ilave noktasının kontrol edilmesi gerekir. demir(III) klorür depolanması ve kullanımıyla ilgili kuralları ayrı bir makalede ele aldık.
Seçim hangi aşamada onlardan birine doğru eğilim gösterir?
PAC tercihi genellikle şu durumlarda daha sık öne çıkar:
- Ham suyun alkaliliği düşüktür ve pH değeri çok fazla düşürülmemelidir.
- Su yılın büyük bölümünde soğuktur ve şap da bu soğukluktan olumsuz etkilenir.
- İstasyon aslen alüminyum pıhtılaştırıcılar için donatılmıştır.
Demir(III) klorür genellikle şu durumlarda kullanır:
- Ham suyun pH değeri dalgalanıyor veya alüminyum pıhtılaştırıcıların belirlediği aralığın dışına çıkıyor.
- Pıhtılaşmaya ek olarak, biyogazda sülfür ve koku kontrolü veya H2S'nin azaltılması da gereklidir.
- Pıhtılaştırıcı maddenin arıtılmış suya alüminyum eklememesi tercih edilir.
- Suyun yeterince alkali olması ve korozyona dayanıklı taşıma malzemelerinin bulunması gerekmektedir.
Kavanoz testi belirleyici faktördür.
Önceki kurallar öncelikleri belirler ancak nihai kararı belirlemez. Kesin cevap, iki ürünü tek bir temelde karşılaştıran gerçek su üzerinde yapılan Kavanoz Testinde yatmaktadır. PAC dozu genellikle belirli bir Al2O3 konsantrasyonuna sahip bir ürün olarak belirtilir ve demir dozu çözelti, susuz veya demir olarak belirtilebilir. Test şunları değerlendirir: pıhtılaşmadan sonra kalan bulanıklık, pH ve alkalilik, çamur hacmi, kalan metal ve sadece ton başına fiyatı değil, işlenmiş malzemenin metreküp başına toplam maliyeti.
Egy Chem Hub'dan %40 demir(III) klorür çözeltisi
Egy Chem Hub, Mısır'da üretilen %40'lık demir(III) klorür çözeltisi (ticari adı ECH-FR4014) sunmaktadır. Teknik veri sayfasına göre: ağırlıkça %40'a (±%2) kadar konsantrasyon, %13-14 demir, maksimum %1 demir(II) (Fe2+) ve maksimum %1 serbest asitlik. Seyreltilmemiş veya seyreltildikten sonra enjekte edilebilir; optimum doz kavanoz testi ile belirlenir.
Bu ürün, NSF International onaylı bir tesiste, NSF/ANSI/CAN 60 (içme suyu arıtma malzemeleri) standardına uygun olarak, pıhtılaşma ve topaklanma uygulamaları için üretilmiştir ve maksimum uygulama oranı 100 mg/L'dir. 280 kg'lık HDPE kartonlarda ve 1400 kg'lık IBC tanklarda varil ve ayrıca dökme olarak da temin edilebilir. Teknik Veri Sayfaları (TDS) ve Güvenlik Veri Sayfaları (SDS) talep üzerine temin edilebilir. Lütfen Egy Chem Hub'ın polialüminyum klorür tedarik etmediğini unutmayın; bu karşılaştırma, doğru seçimi yapmanıza yardımcı olmak amacıyla sunulmuştur.
Fiyat teklifi veya teknik özellikler talep etmek için Egy Chem Hub ekibiyle iletişime geçin ve su analiz sonuçlarınızı ve uygulamanızı ekleyin.
Sıkça Sorulan Sorular
“PAC %18” ne anlama geliyor?
Bu, yaklaşık %17 alüminyum oksit (Al2O3) içeriğine sahip, üreticiye bağlı olarak %16,5 ile %18 arasında değişen sıvı bir polialüminyum klorür çözeltisinin ticari adıdır. Al2O3 yüzdesini ve alkaliliği her zaman analiz sertifikasında kontrol edin.
PAC, aynı dozda demir(III) klorür ile doğrudan değiştirilebilir mi?
Hayır. Metal farklı, konsantrasyon farklı ve alkali tüketimi farklı. Bu nedenle, yeni dozaj kavanoz testiyle belirlenir ve dönüşümden önce tank malzemeleri ve enjeksiyon hatları kontrol edilir.
Hangisi içme suyu için daha uygundur?
Her ikisi de ilgili Avrupa standartlarına ( demir(III) klorür için EN 888 ve PAC için EN 17034) göre içme suyunda kullanılır. PAC soğuk, düşük alkalili sularda kullanılırken, demir(III) klorür pH seviyesi dalgalanan sularda kullanılır ve suya alüminyum eklenmemesi tercih edilir. Son karar kavanoz testiyle verilir.
Kokulu atık su arıtma tesislerinde demir(III) klorür neden tercih edilir?
Demir, çözünür sülfürü çözünmez demir sülfür şeklinde çöktürdüğü için hidrojen sülfür emisyonunu azaltır ve aynı zamanda pıhtılaşmaya ve fosfor giderimine katkıda bulunur.
