Su Sertliği

Su, çökelti verebilecek önemli miktarda iyonlar içeriyorsa, suyun sert su olarak tanımlanır. Sert su kalsiyum, magnezyum ve ağır metal iyonları içerir. Sabun ile çökelek oluşturur. Sertlik günümüzde, numunedeki bütün çok yüklü katyonların toplam konsantrasyonuna eşdeğer kalsiyum karbonat konsantrasyonu cinsinden ifade edilir. Sert su ile yapılan buz buğulu bir görünümde olur.

İki çeşit sert su vardır; geçici sert su ve kalıcı sert su.

Geçici sert su : Bikarbonat iyonu, HCO₃^- içerir. HCO₃^-_(aq) içeren su ısıtılırsa, bikarbonat iyonu CO₃^2- , CO₂ ve su vermek üzere kolayca bozunur. CO₃^2- sudaki çok değerlikli katyonlarla tepkimeye girerek CaCO₃ – MgCO₃ karışık çökeltisini ve kazan taşı adı verilen tortuyu oluşturur.

Kazan taşının oluşumu buhar üreten sanayi kazanlarında ve buharla çalışan elektrik santralarında oldukça ciddi sorunlara neden olabilir.Kazan taşının oluşumu su ısıtıcılarının etkinliğini azaltır ve kazanın aşırı ısınmasına neden olabilir.

Geçici sert su, su arıtma tesisinde suya sönmüş kireç [Ca(OH)2] katıp metal karbonat çökeltisini süzmekle yumuşatılabilir. Baz, bikarbonat iyonu ile tepkimeye girerek su ve karbonat iyonu oluşturur. Karbonat iyonu Ca²⁺ gibi M²⁺ iyonları ile tepkimeye girerek metal karbonatları halinde çöker.

HCO₃^- + OH^- H₂O + CO₃^2-

CO₃^2- + M²⁺ MCO_{3 (k)}

Kalıcı sert su : HCO₃^- yanıda önemli derişimlerde, SO₄^2- gibi başka anyonlar da içerir. Kalıcı sert suyu yumuşatmak için, içerisine Na₂CO₃ (çamaşır sodası) eklenir. Ortamdaki Ca²⁺ ve Mg²⁺ gibi katyonlar karbonatlar halinde çöktürülür.Geriye kalan su Na⁺ iyonu içeren yumuşamış sudur. Ca²⁺ ve Mg²⁺ iyonlarını içeren su sabun ile çökelti oluşturur ve köpürmeyi engeller. Banyo teknelerinde görülen tortu, kalsiyum ve magnezyum sabunlarının bir karışımıdır. Bir çökeltinin oluşumu sabunların ve şampuanların köpürmesini güçleştirir.

Suyun sertliğinin çeşitli mahzurları vardır. Bunlar ;

Sert sularda sabun sarfiyatı fazladır, sabun geç köpürür. Suyun içinde bulunan kalsiyum ve magnezyum, sabunların bileşiminde bulunan sodyum ve potasyum ile yer değiştirerek tamamen sarfedildikten sonra sabun köpürür.

Sudaki sertlik zamanla kendiliğinden veya su ısıtıldığında hızla çözünürlüğünü kaybeder ve geçtiği yüzeylere yapışmaya başlar. Su borularının içi hızla dolar, su basıncı ve akışı azalır. Suyun ısıtıldığı yüzeylerde daha da artan kireçlenme, yalıtkanlığa sebep olur ve elektrik tüketimini artırır. Kalorifer tesisatındaki kireçlenme yakıt tüketiminin artmasına sebep olur.

Sert sular ısıtma tekniği bakımından uygun değildir. Bilhassa sıcak su tesisatı, buhar kazanları gibi tertibata ait boruların kısa zamanda kireçtaşı bağlamasıyla kesitlerinin daralmasına sebep olur.

Sert suların kullanıldığı dokuma sanayiinde boyaların dokular içerisine tam olarak nüfuz etmesi güçleşir.

Sert sular mutfak işleri bakımından da elverişli değildir.

Sert Suların Yumuşatılması

Soda-Kireç Metodu

Alüminyum Sülfat ve Şap Metodu

Trisodyum Fosfat Yöntemi

Permutit Yöntemi

İyon Değiştiricileri

Suların yumuşatılması demek suda sertlik yapan mineral maddeleri (katyon ve anyonları) sudan ayırmak demektir. Suların yumuşatılması aşağıda belirtilmiş olan nedenlerden dolayı önemlidir :

Çamaşırların yıkanması için daha az sabun sarfedilir.

Sert sularda mevcut mineraller su boruları içinde birikerek boruların tıkanmasına yol açar.

Bazı endüstri ve imalat kollarında yumuşak su gereklidir.Konservecilik, tekstil, kağıt imalatı, dericilik ve buz, nişasta imalatlarında yumuşak su gereklidir. Fakat çok yumuşak sular korrozif olurlar. Bunlara korrozif su denir.

Su ürünleri yetiştiriciliğinde önemlidir.

Su sertliğinde rol oynayan en önemli bileşenler kalsiyum ve magnezyumun bikarbonat ve sülfatlarıdır. Az miktarda kalsiyum ve magnezyum klorür ve nitrata rastlanır.

Suların bikarbonatlardan ileri gelen sertlikleri havalandırılmakla kısmen giderilir. Ayrılan CO₂ yüzünden suda çözünmeyen karbonatlar oluşur.

Ca(HCO₃)₂ CaCO₃ + CO₂ + H₂O

Sülfatlardan ileri gelen sertlik ise giderilemez.

Suları yumuşatmak için kullanılan başlıca metodlar şunlardır :

Soda – Kireç metodu

Alüminyum sülfat (Al₂(SO₄)_3.18H₂O) ve şap (K₂SO₄ . Al₂(SO₄)₃ 12H₂O) metodu

Permutit usulü

Trisodyum fosfat yöntemi

İyon değiştiricileri

Bu metodlarda prensip hep aynıdır. Ca ve Mg tuzlarını almak yada Ca²⁺ ve Mg²⁺ iyonlarını Na⁺ iyonlarıyla değiştirmek gerekir.

Soda – Kireç Metodu :

Bu metoda sönmüş kireç (Ca(OH)₂) ve soda (Na₂CO₃) kullanılır. Bunlardan kireç karbonat sertliği ve geçici sertliği gidermek, soda ise kalıcı sertliği gidermek için kullanılır.

Bu metodda geçen reaksiyonlar şunlardır :

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ 2CaCO₃ + H₂O

çöker

Mg(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ MgCO₃ + CaCO₃ + 2H₂O

MgCO₃ + Ca(OH)₂ Mg(OH)₂ + CaCO₃

suda daha zor çözünür

CaSO₄ + Na₂CO₃ CaCO₃ + Na₂SO₄

MgSO₄ + Ca(OH)₂ Mg(OH)₂ + CaSO₄

Ca ve Mg klorür ve nitratları, sülfatları gibi etki ederler.

Kireç ve sodanın miktarını hesaplarken CO₂ ile sularda bulunabilen NaHCO₃’ı hesaba katmak gerekir.

Bu reaksiyonlar sıcaklığın artmasıyla daha çabuk olur. Genelde sertliği tamamen gidermek mümkündür. Bir miktar CaCO₃ ve Mg(OH)₂ suda çözünürler.

. Alüminyum sülfat ve şap metodu :

Gerek doğrudan doğruya Al₂(SO₄)_{3 .}18H₂O ve gerekse Al₂(SO₄)₃

suda hidrolize uğrarlar.

Al(SO₄)₃ + 6H₂O 2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄

Oluşan H₂SO₄ bikarbonatlara etki ederek

Ca(HCO₃)₂ + H₂SO₄ CaSO₄ + 2CO₂ + 2H₂O

Mg(HCO₃)₂ + H₂SO₄ MgSO₄ + 2CO₂+ 2H₂O

reaksiyonlarına göre geçici sertlik giderilmiş olur.

Bu metodun diğer bir faydası oluşan Al(OH)₃’in çökerken, sulardaki bulanıklık veren maddeleri birlikte çöktürmesidir. Yalnız CO₂ suda kalır. Bu da ısıtmak veya gaz emicilerden geçirilmek suretiyle uzaklaştırılır.

3 . Trisodyum fosfat yöntemi :

Eskiden beri uygulanan bir yöntemdir. Fosfat fiyatlarının yüksekliği bu metodun uygulanmasını geciktirmişse de yüksek basınçlı

kazanların teknikte kullanılmasının artması bu yöntemin tatbikini zorunlu kılmıştır. Bu yöntemden sertlik giderilmeden önce diğer yöntemlerin uygulanması kalan sertliğin de bu yöntemle uygulanması kalan sertliğin de bu yöntemle giderilmesi daha ekonomiktir.

Bu yöntemle iyi sonuç elde etmek için geçici sertlik önce den giderilmelidir. Bu yüzden bu yöntem diğer yöntemlerle ortaklaşa uygulanır.

Yer alan reaksiyonlardan bazıları aşağıda görüldüğü gibi gerçekleşmektedir :

3Ca(HCO₃)₂ + 2Na₃PO₄ Ca₃(PO₄)₂ + 6NaHCO₃

3Mg(HCO₃)₂ + 2Na₃PO₄ Mg₃(PO₄)₂ + 6NaHCO₃

3Ca(SO₄) + 2Na₃PO₄ Ca₃(PO₄)₂ + 3Na₂SO₄

3MgCl2 + 2Na₃PO₄ Mg₃(PO₄)₂ + 6NaCl

4 . Permutit yöntemi :

Bu yöntemde kullanılan permutit veya zeolitler kompleks bir sodyum alüminyum silikattan ibaret olup sudaki Ca²⁺ ve Mg²⁺ iyonları yerine Na⁺ iyonu vererek suyu yumuşatırlar. Sodyum permutitin formülü XSiO₂.Al₂O₃.Na₂O’dur.Sodyum permutit veya zaolit Na₂Z şeklinde gösterilirse aşağıdaki reaksiyonlara göre suyun sertliği tamamen giderilir.

Ca(HCO₃)₂ 2NaHCO₃ + CaZ

veya + Na₂Z

Mg(HCO₃)₂ 2NaHCO₃ + MgZ

Ca ve Mg sülfatlarıda Na₂Z ile benzer tepkime gösterir.

Zeolitle işleyen aletler bir süre sonra Na⁺ katyonu bitince çalışmaz olurlar. O zaman zeoliti tazelemek, yeniden kullanılır hale getirmek (rejenere etmek) için kullanılmış zeolit üzerine derişik NaCl çözeltisi gönderilir.

Permutitin bir dezavantajı da çok gözenekli olduğundan yabancı maddelerden kolayca etkilenmesidir. Aynı zamanda büyük yüzeyli olmaları madde değiştirmesini kolaylaştırır.

. İyon Değiştiricileri

Sertlik giderme metotları içinde en çok kullanılan, iyon değiştirme yöntemidir. İyon değiştirme bir iyonun diğer bir iyonla yer değiştirmesidir. Bu amaçla kullanılan su yumuşatma sistemlerinde, iyon değiştirici reçineler kullanılır.

İyon değiştirici reçineli sistemler genelde sodyum iyonları ile sertlik iyonlarını yer değiştirterek çalışırlar. Proses esnasında su reçine tanecikleri arasından süzülerek geçer. Reçine tanecikleri üzerindeki elektrik yükü sodyum iyonlarını reçine taneciği üzerinde tutar. Ancak, reçine taneciklerinin aynı zamanda sertlik minerallerini tutma kabiliyeti de vardır. Reçine taneciklerinin sertlik minerallerini tutma kabiliyeti sodyum iyonlarını tutma kabiliyetine göre daha fazladır. Bu şekilde iyon değişimi gerçekleşir.

Belli miktarda sert su reçine yatağından geçtikten sonra, reçine tanecikleri tamamıyla, sertlik mineralleriyle kaplanır. Bu durumda sertlik minerallerinin tutulması son bulur. Sertlik iyonlarının tekrar sudan tutulabilmesi için reçine taneciklerinin sertlik minerallerinden kurtarılarak tekrar sodyum taneciklerinin bağlanması gereklidir. Bu işleme ‘rejenerasyon’ adı verilir. Rejenerasyon esnasında tuzlu su reçine tankına verilir ve reçine sodyuma doyurulur. Reçine tankında biriken yüksek konsantrasyondaki sodyum iyonları sertlik iyonlarını reçine taneciklerinden ayırır. Reçine daha sonra temiz su ile durulanarak, fazla tuz ve sertlik mineralleri tanktan atılır. Reçine tankı tekrar sertlik iyonlarını tutmaya hazır durumdadır.

Proteinler, linyin, yapay reçineler, selüloz, karbon, silikat mineralleri, gümüş halojenürler, pamuk ve bazı toprak türleri gibi pek çok doğal ve yapay madde iyon değiştirici özelliğe sahiptir.

İyon değiştiriciler çok çeşitli geometrik biçimlerde ve iç yapıda olabilirler. Levha ve zar biçiminde olanlar çok kullanılır.

İyon Değiştirici Reçineler

İyon Değiştirici Reçineler, iyonlaşmayan yada iyonlaşabilen grupları içeren ağ yapısında yüksek derecede polimerize hidrokarbonlardır.

Reçineler son derece kararlı olup 100^oC’nin biraz üzerindeki sıcaklıklarda kullanılabilir.Derişik asit ve bazlara, pek çok yükseltgen ve indirgen maddeye karşı dirençlidirler.

Reçine iskeletine, bağlı iyonik grup, iyon değiştiricinin tabiatını belirler. Reçineye bazik fonksiyonel gruplar katıldığında anyon değiştiriciler meydana gelir. Reçine pozitif yükle yüklenir.

Aşağıdaki tabloda en çok kullanılan değiştirici gruplar görülmektedir.

Anyon değiştiricilerin kimyasal stabiliteleri, katyon değiştiricilerden daha azdır. Yüksek sıcaklıklarda aminler hemen hidrojenlenir ve iyon değiştiricinin kapasitesini azaltır. Çözeltinin çözünebilen organik maddelerle buharlaşmasına neden olur.

İyon değiştiriciler yüksek oranda polar gruplar ihtiva ettiklerinden reçineler kuvvetli hidrofilik olup su çekerler. Şişip büzülürler ve higroskopik jel gibi hareket ederler. Kuru reçinenin bir gramı 0,5-1 gram su absorplar.

Hafif gözenekli katılar olan iyon değiştirici reçineler ; küre, boncuk yada levhalar halinde hazırlanırlar.

Bunlar Endüstride sulardaki Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺ ve Mn²⁺ iyonlarının uzaklaştırılması (suyun yumuşatılması) işleminde kullanılırlar.

İyon değiştiricilerde aranan özellikler :

Yüksek bir değiştirme kapasitesine sahip olmalıdırlar. Bu şekilde daha az hacimli cihazlar kullanılır.

Yumuşatılacak suyun agresif özelliklerine dirençli olmalıdırlar.

Rejenerasyonları, daha az rejenerasyon maddesiyle gerçekleşebilmelidir.

Kolay ve ucuz elde edilmelidir.

Yıkamaya karşı direnç göstermelidirler.

Sulardaki bulanıklık, Fe²⁺ ve Mn²⁺ gibi iyonlardan etkilenmemelidirler.

İyon Değiştiricilerin Sınıflandırılması

Suların yumuşatılması, genellikle katyonik ve anyonik iyon değiştiricileriyle yapılır.

Katyon iyon değiştiriciler sodyum iyon değiştiriciler ve hidrojen iyon değiştiriciler olmak üzere ikiye ayrılır. Birinciler, sulu çözeltilerdeki katyonları Na⁺ iyonları ile, ikincisi ise H⁺ iyonları ile yer değiştirirler.

Anyonik iyon değiştiriciler de iki grupta incelenir. Kuvvetli bazik anyon değiştiriciler, zayıf bazik anyon değiştiriciler.

İyon değiştiriciler ayrıca kimyasal bileşimlerine göre organik ve anorganik olarak gruplandırılabilir.

Organik kökenli iyon değiştiriciler iki sınıfta toplanır.

Reçine kökenli iyon değiştiriciler.

Sulfone kömür kökenli iyon değiştiriciler.

Anorganik kökenli olanlar da ikiye ayrılırlar

Doğal zeolitler

Sentetik zeolitler

Bunlardan başka zirkonyum ve titan fosfatlar,zirkonyum ve kalay oksit, amonyum fosfomlibdat gibi maddeler anorganik iyon değiştiricilerdir.

Kolonlarda İyon Değiştirme Prosesleri

En çok kullanılan bu yöntemde yumuşatılacak su, reçine ihtiva eden dikey bir kolondan geçirilir. Kolonun altından çıkan suda başlangıçtaki iyonlar değil reçineden alınan iyonlar bulunur.

Kütlelerin etkimesi kanununa göre iki yönlü bir reaksiyonda oluşan ürünler, sistemden alınacak olursa, denge durmadan yer değiştirir. Eğer ürünlerin sistemden alınma hızı, oluşma hızlarından büyükse reaksiyon tamamen sağa doğru yönelir.

A + B C + D

reaksiyona giren ürünler

maddeler

Endüstride Reçine Kolonunun Kullanımı

Suların deminerezalisyonu için reçine kolonu çok kullanılan bir sistemdir. Aşağıdaki şemada genellikle demirden yapılmış belli miktarda iyon değiştirici reçine ihtiva eden dikey bir silindir görülmektedir.

Reçine çakıltaşı yada antrasitten oluşan tabakalardan ibaret bir destek maddesi üzerine yerleştirilir. Drenaj sistemi destek tabakanın içine yerleştirilmiş olup kolonun en hassas kısmıdır. Drenaj sistemi yıkama sularının girişine de yarar. Eğer bu sistem iyi çalışmazsa işlemin randımanı düşer.

Reçine yatağının üstünde rejenerasyon çözeltisinin distribütörü bulunur. Daha üstte ham suyun girişi ve yıkama suyunun çıkışına yarayan ve bir ucu huni biçiminde bir boru vardır.

Kolonun çapı uygulamalara göre farklıdır. Reçine filtresinin yüksekliği 75-150 cm arasında değişir. Reçinenin üstünde yüksekliği reçine yatağının yüksekliğinin yarısından daha fazla olan bir boşluk bulunmalıdır. Bunun nedeni yıkama esnasında reçinenin genişlemesine olanak vermektir.

Demineralizasyon

Pek çok uygulamada suyun sadece Mg²⁺ ve Ca²⁺ iyonlarından değil aynı zamanda Na⁺ ve SiO₂’den de kurtarılması istenir ki buna demineralizasyon denir. Sudaki bütün iyonların giderilmesi ise deiyonizasyondur.

Demineralizasyon için su önce hidrojen iyon değiştiricisinden geçirilerek tuzlar, bunlara karşılık gelen asitlere dönüştürülür. Böylece elde edilen su, asit anyonlarını absorplayıp onları OH^- iyonlarıyla değiştiren anyonik bir reçine kolonundan geçirilir. OH^- grupları asitlerin H⁺ iyonlarıyla birleşerek su oluştururlar.

Aşağıda Na₂SO₄’ın uzaklaştırılma reaksiyonu görülüyor.

2RH + Na₂SO₄ 2RNa + H₂SO₄

2ROH + H₂SO₄ R₂SO₄ + 2H₂O

Katyonik reçine bir asitle (tercihen HCl), anyonik reçine isee bir bazla (NaOH) rejenere edilir.

Demineralizasyon için pek çok sistem vardır. Bunlardan en önemlilerinden biri karışık yataklı demineralizasyon işlemidir. Bu işlemde suyu alternatif olarak katyonik reçine ve anyonik reçine geçirmek yerine daha basit olarak tek bir kolon, birbirleriyle iyice karıştırılmış anyonik ve katyonik reçinelerle yüklenir ve su bu kolona gönderilir.

Aynı sonuca ulaşmak için farklı teknolojiler kullanılabilir. Her bir teknolojinin kendi içinde de farklı sistemler oluşturulabilir. Bu nedenle ilk olarak ham suyun kalitesi, istenilen çıkış suyu kalitesi, ham suyun debisi, kullanılan kimyasal maddelerin maliyeti, rejenerant tüketimi, rejenerasyon su tüketimi ve sistem dizayn parametreleri incelenerek DEMİNERALİZASYON ve REVERSE OSMOSİS sistemlerinden hangisinin en uygun teknoloji olduğu belirlenir.Bu seçimden sonra seçilen teknolojinin içindeki en uygun sistem dizayn edilir.

Örneğin Reverse Osmosis sistemi çift kademeli veya Reverse Osmosis sonrası karışık yatak şeklinde dizayn edilebilir. Demineralizasyon sistemi ise düz akışlı (Co-current) veya ters akışlı (Counter-current) olarak dizayn edilebilir. Ters akışlı sistemler rejenerasyon suyu ve kimyasal kullanımı olarak ciddi tasarruf sağlar. Ancak ters akışlı sistemler de kendi içinde farklı tiplerde dizayn edilebilir. Ters akışlı sistemlerde su akışının yukarıdan aşağıya, rejenerasyonun aşağıdan yukarıya yapıldığı sistemler ve su akışının aşağıdan yukarıya rejenerasyonun ise yukarıdan aşağıya yapıldığı sistemler dizayn edilebilir.

Modern Enerji Demineralizasyon Klor Alkali Reverse Osmosis

Sistemi Sistem

DEİYONİZASYON

İşlenmemiş su, hidrojen ve oksijen atomları yanında minerallerin bileşimlerini ihtiva eder. Deiyonizasyon metodu ile su önce katyon reçine yatağından geçirilerek pozitif iyonlar hidrojen (H+) iyonları ile, daha sonra anyon reçine yatağından geçirilerek negatif iyonlar hidroksit (OH-) iyonları ile değiştirilip su içindeki tamamen çözünmüş madde miktarı azaltılır.

Bu değişim sonunda hidrojen (H+) ve hidroksit (OH-) iyonlarının birleşmesinde su (H₂O)ortaya çıkar.

TERS OZMOZ SİSTEMLER

RO sistemler, su içerisinde erimiş halde bulunan organik ve inorganik maddeleri, çeşitli virüs, bakteri ve mikroorganizmaları ve pirojenleri, membran teknolojisi ile %95-98 oranında ayırır. RO sistemler, yüksek kaliteli su üretirler.

FİLTRASYON SİSTEMLERİ

Kum filtreleri, aktif karbon filtreleri, mangan ve demir tutucular, kartuş filtreler, su arıtma amacı ile hazırlanmıştır.

OZONLAMA ve UV SİSTEMLERİ

Dezenfeksiyon sistemleri günümüz dünyasında çok önemli bir ihtiyaçtır. Ultraviyole cihazları, Suda bulunan mikropların öldürülmesi işlemini gerçekleştirir.Cihaz yaydığı ultraviyole ışını sayesinde su geçerken mikropların DNA yapısını bozar.ve yaşamasına izin vermez.Genelde içme suyu elde etmek amaçlı sistemlerde tercih edilen cihazlar herhangi bir yapmaz, sadece yılda bir sefer lambasının değiştirilmesi gerekir.

TAD VE KOKU ARITMASI

Aktif karbon filtreleri; Otomatik veya manueldir. Otomatik cihazlarda çelik gövdenin içinde özel bir karbon bileşimi vardır. Su buradan geçerken içinde bulunan klor, koku, tat gibi istenmeyen özelliklerini yitirir. Genelde içme suyu sistemlerinde su dezenfektan amaçlı olarak önce klorlanır. Klorun rahatsız edici kokusu ve tadı bu cihazla arıtılır. Cihaz kendini otomatik olarak temizler ve tekrar su arıtmaya devam eder.

Tekstil İşletmesinde Kullanılan Su

Boyamanın yumuşak su ile yapılması gerekmektedir.1 kg. pamuğun terbiyesi için 100 litre suya ihtiyaç olduğunu düşünürsek suyun ne derece önemli olduğu ortaya çıkar.

Kalsiyum ve magnezyum gibi metal iyonları, reaktif boyaların migrasyon ve difüzyon öelliklerini etkiler. Bunun birikmesi az boyanmış bölgelere yol açan çökelmeye sebep teşkil edebilir. Bakır ve demir gibi ağır metal iyonları boyaların tonunu etkileyebilir.

Baz değişimi yoluyla yumuşatılan su bikarbonat iyonları içerebilir. Bu da boya verimini ve renk tekrarlanabilirliğini etkiler.

Boyama için toplam sertlik 1-5 Alman setliğinden yukarı olmamalıdır. pH değeri 5-7, Bakır 0,05 mg/l, Demir 0,05 mg/l , Klorür iyonları 300 mg/l’yi aşmamalıdır.

Kullanım Suyunun Kalitesi

Tekstil işletmesinde kullanılan suyun belirli bir standarda sahip olması gerekir :

Renksiz / berrak olmalı

Bitkisel ve mineral kaynaklı pisliklerden arınmış olmalı

Demir ve mangan bileşikleri bulunmamalı

Sertlik verici maddeler içermemeli

pH Değeri 6 – 8

Su sertliği en fazla 5 ^odH

Süspensiyonlar < 1 mg/l

Organik maddeler < 20 mg/l

Artık katı madde < 50 mg/l

Demir < 0,1 mg/l

Mangan < 0,05 mg/l

Bakır < 0,01 mg/l

Nitrat < 50 mg/l

Nitrit < 5 mg/l

Serbest CO₂ < mümkünse 0 (Korozyon tehlikesi)

Sert suyun neden olabileceği sorunlar :

Daha düşük bir renk verimi.

Boyamada kötü bir tekrarlanabilirlik.

Kumaşta tozuma

Kötü haslıklar.

Sert bir tuşe.

İşlem görmüş malın emiciliğinde kötüleşme.

Makinaların kirlenmesi.

Leke oluşumu.

Bu sorunları gidermek, aşağıdaki önlemlerle mümkündür :

İyi bir ön terbiye

Boyamada gerekli kimyasalları kullanmak. Suyun demir içermesi durumunda uygun kimyevi maddeyi (Trilon FE) kullanmak.

100 views

İpek lifinin yapısı ve moleküler analizi:İpek lifinde meydana gelen hasar ancak ipeğin kimyasal ve mikroskobik yapısı incelendiğinde detaylı olarak anlaşılabilir.
Yün gibi ipek de protein yapıdadır. Bununla birlikte, yünden farklı olarak sadece sülfürsüz amino asitleri içerir. Doğal ipek çeşide ayrılır:
a) Bombyx mori
b) Yabani ipek
Mulberry cinsi ipek böcekleri dut ağacının yapraklarıyla beslenir.
Ham ipek ipliğinin örneğin koza ipliğinin dışında ipek zamkı vardır. İçinde de
tekstilde kullanılan fibroin vardır. Serisin fibroinden daha kırılgan ve daha az elastiktir. Fibroinin parlaklığını çevreler.
Ham ipek ipliği (koza ipliği) mikroskop altında incelendiğinde zamkla kaplanmış ikili flamanların oluşturduğu bir yapı görülür. Zamk ayrılır ve fibroin flamanlarına düzensizce yapışır. Koza ipliği birçok yerinden bölünür.
Zamksız ipek, zamklının tersine bağımsız, tekli flamanlardan oluşur. Uzunlamasına görünümleri düzgündür ve belirgin bir yapıları yoktur. Liflerin kalınlıkları farklıdır.
sız ipeğin kesitleri üçgenseldir. Köşeler hafif yuvarlaktır.
Bazen ipek lifleri, ipeğin fibrilar yapısı hakkında fikir veren uzunlamasına düzenli çizgiler sergiler. Mulberry ipeğinde ipek zamkının oranı % 20-25tir. Bazı istisnai durumlarda örneğin Thai ipeğinde bu oran % 38 gibi büyük bir değer olabilir. Zamk, kaynağına bağlı olarak altın sarısı, sarımsı, sarımsı kahverengi veya sarımsı yeşil gibi renklerde olabilir. Bazen beyaz da olabilir.
Yabani ipeğin en iyi bilinen türü, Tussah ipek böcekleri, örneğin meşe yapraklarıyla beslenen Antheraea cinsi ipek böcekleri tarafından üretilen Tussah ipeğidir. Zamk çıkarıldıktan sonra bile kahverengidir. Bu yüzden boyanmadan önce hidrojen peroksitle ağartılması gerekmektedir. Bu kahverengi renk, fibroin flamanlarının içerdiği serisin miktarından kaynaklanıyor olabilir. Tussah ipeğinden çıkartılan zamk miktarı % 14-17 arasındadır.
Mikroskop altında incelendiğinde Tussah ipeğinin farklı kalınlıklarda bantlı bir yapısının olduğu görülür. Liflerin fibrilar yapısında görülen dik çizgiler vardır. Mulberry ipeğiyle karşılaştırıldığında, Tussah ipek ipliklerinin daha yassı ve daha geniş olduğu görülür.
Tipik Tussah ipeğinde yassı benekler vardır bu yüzden sıkıştırılmış benekli (squeezed spots ) olarak adlandırılır. Kozada üst üste gelen iki ipek ipliğinin kesiştiği yerlerde oluşurlar.
Tussah ipeğinin lif kesiti kama görünüşlü ve köşelidir. Uzunlamasına görünüşüne benzer olarak düz ve bantlı bir yapı gösterir. İkili liflerin bantlı yapısı Tussah ipeğine parlak bir görünüm kazandırır.
Zamk çıkarma ( degumming ):

İpek dokusunu daha yumuşak ve parlak hale getirmek için serisinin ( yada yapışkan maddenin ) boşaltım (discharging),soyma (stripping ),yada degumming denilen özel bir işlemden geçirilmesi gerekmektedir.Bu işlem esnasında ipek bir sabun çözeltisinde yaklaşık 205 F sıcaklıkta işlem görür ve bu bakımdan bu işlem temizleyici nitelik taşır.Başarılı bir temizleme işleminde sabun çözeltisi serisin ile şiddetli bir biçimde yüklenir ve bu solüsyon sonradan boya banyosunda tampon ajanı (ara ajan ) olarak “boil-off liquor” ( boil-off sıvısı ) adı altında kullanılır.Bükülmüş ve ibrişim yapılmış ipeğin boil-off miktarı emdirme banyosunda sabunların ve yağların absorpsiyonundan dolayı ham ipeğe oranla daha fazladır.Boil-off miktarı ipeğin tipine göre %18 ve 36 arasında değişir.Aşağıdaki tablolar United States Testing Co.Inc. tarafından 1932 ve 1941 yılları boyunca yapılan testlerden alınmış ,ham ve bükülmüş ipeğe ait ortalama boil-off datalarını içermektedir.
Serisinin ipekten sıcak alkali banyosu ile ayrılması sonucunda,solüsyonun aktif alkali miktarı, alkalinin bileşimi belirsiz bir alkali-serisin bileşiği oluşturması nedeniyle,düşer.Bazı bilim adamları ( Wolf ve Haugen ) ipeğin degumming edilmesini kimyasal bir reaksiyon olarak nitelerler. Bunun nedeni sıcaklıktaki 10Clik bir artışla,aktif alkalinin azalmasıyla,sabunla reaksiyon sonucu serbest oleik asit oluşumuyla ve sodyum karbonatla reaksiyona giren karbonik asidin serbest kalmasıyla, boil-off miktarının iki katından fazlasına çıkmasıdır.Serisin partikülünün solüsyona girdikten sonra sürekli olarak bozunması nedeniyle kimyasal reaksiyon oldukça komplikedir.
Genel olarak, birçok araştırmalar sonucunda boil-off çözeltisinin pH değerinin 9.5 ve 10.5 arasında olması gerektiği ve 180F’ın altındaki sıcaklıklarda çok az miktarda degumming işleminin gerçekleştiği görüldü.Bu bileşimdeki bir çözelti fibroin proteinine zarar vermeden ve bozundurmadan yapışkan maddeyi süratle uzaklaştırmak için yeterince etkili olacaktır.
Wolf ve Haugen’in belittiğine göre degumming katsayısı ( coefficient of degumming ) sıcaklığa,su-ipek oranına,alkalinin özelliklerine ve karıştırılma derecesine bağlıdır.Normal kaynama noktasında ve sabit ağırlıkta 140 denye tüp şeklinde dokunmuş kumaş üzerinde,su-ipek oranı 100 e 1 iken yapılan küçük laboratuar testlerinde çeşitli alkaliler için aşağıdaki katsayılar bulunmuştur.Bu değerlerin konsantrasyondan neredeyse bağımsız olduğu görülmüştür.

Sabun çözeltileri için katsayının değeri sabunun normalitesi arttıkça azalır.

Mulberry ipeğiyle karşılaştırıldığında Tussah ipeği alkalilere ve asitlere karşı daha dayanıklıdır. Bu yüzden zamk çıkarma ( degumming ) sırasında daha yüksek pH değerleri kullanılabilir.
Zamk çıkarma ( degumming ) iyi bir boyama ve baskı yapabilmek için gerekli bir aşamadır. Zamk çıkarma işlemi geçmişte de günümüzde de pahalı bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. Eskiden sabun ve enzimler kullanılırdı. Sabunla zamk çıkarma işlemi kaynama noktası civarında, 3.5-4 saatlik az alkalinli sabun banyolarında uygulanır. Böylece serisinin ayrılması sağlanır. pH değeri 9-10u aşmamalıdır. Yüksek pH değerleri zamk çıkarma işlemini hızlandırır fakat alkalinin fibroine zarar vermesine neden olabilir. Sentetik bir zamk çıkarma aracı (ajanı ) olan Miltopan SE (Henkel)’le zamk çıkarma işlemi 40-60 dakika sürmektedir. Ürün, fibroin için lif koruyucu madde içermektedir. Bu yüzden sabunla zamk çıkarma işlemleri sırasında yüksek pH değerleri kullanılabilir. Miltopan SE zamk çıkarma işleminde kullanılırken lif koruyucu madde pH değerinin, alkalinin fibroine zarar vermesini engelleyerek 11-11.5 a çıkmasını sağlar. Bu avantıjlıdır çünkü sodyum karbonat yerine sabunla zamk çıkarmada kullanılması gereken sodyum hidroksitle pH değerleri ayarlanabilir. Eğer zamk çıkarma esnasında pH değerleri önceden belirlenen değerin üstüne çıkarsa, ipek kolayca zarar görebilir, çünkü eriyik çok alkalinlidir. Alkalinin verdiği zarar, ipekte sık görülen kimyasal hasarlardan biridir.

EMDİRME BANYOLARI VE HAFİF RENK VERİCİLER (TINT ):
Ham ipek daha esnek, yumuşak,nem çeken ve kaygan bir malzeme elde etmek için iplik haline getirilmeden önce ıslatılır.Bunun yanında,bu emdirme işlemi sırasında ham ipeğin doğal asitliğinin nötralize edilmesi ve ipeğe farklı bir ton veya renk verilmesi söz konusudur.Ayrıca küf oluşumunu engellemek için mantar öldürücü madde de içermelidir.
Modern bir ipek büküm verme tesisinde çeşitli büküm ve yapıdaki ipeklerin birbirinden ayrılması için emdirme banyosuna renk verici özelliği olan ve tamamen geçici nitelik taşıyan “tint” ilave edilmesi söz konusudur.Bu madde üretimin birçok safhasında (bükümün buharla sabitlenmesi de dahil ) rengini muhafaza etmeli ve degumming banyosunda tamamen ipekten ayrıştırılmalıdır.

PAULY AYIRACI İLE İPEĞİN KİMYASAL HASARININ TESPİTİ

Yünde olduğu gibi, ipeğin kimyasal hasarının bulunmasında Pauly ayıracı kullanılabilir. Fakat hasarın ortaya çıkarılma işlemi zordur çünkü Pauly ayıracı ipekle birlikte ipek zamkını da oranj-kırmızıya boyar. Bu yüzden bu ayıraç sayesinde ipeğin zamksız olup olmadığı da anlaşılabilir. Eğer ipek ayıraç tarafından sarıya boyanmışsa bu ipeğin zamksız olduğu ve hasar görmediği anlamına gelir. Eğer ipek oranj-kırmızıya dönerse ipeğin zamksız olup olmadığı mikroskop altında incelenmelidir. Eğer ipekte zamk yoksa oranj-kırmızı renk ipeğin kimyasal hasarını gösterir. Zamklı Tussah ipeği Pauly ayıracı tarafından sarımsı kahverengi bir renge boyanır. Tussah ipeği ağartma işlemi sırasında hafif hasar görmüşse, ağartılmış ipek hafif oranja döner. Pauly ayıracı mekanik hasar görmüş ipeği kırmızıya boyar.
Bu nedenlerden dolayı, ayıracın pratik bir uygulaması muhakkak bir deneyimi önceden varsayar, özellikle diazonbenzensulfonik asit kolayca ayrışır. Açığa çıkan ayrışma ürünleri zarar görmemiş ipek liflerini tamamen boyayabilir.
Yanlış sonuçlar elde etmemek için, reaksiyon hızlı bir şekilde gerçekleştirilmeli, solüsyon buzla serin tutulmalı ve test edilecek numuneler reaksiyonun gerçekleşeceği solüsyon içerisinde 1-2 dakikadan fazla tutulmamalıdır çünkü yünün aksine ipekte kabuk tabakası bulunmaz, yalnızca bir fibroin tabakası bulunur. Eğer reaksiyon süresi uzun olursa, özellikle sıcaklık çok yüksekse, ayıraç sağlam ipeğin tabakalarına nüfuz eder ve fibril tabakasına girer. Elde edilen sonuç yetersizse, sağlam veya hasarlı olduğu bilinen ipek numunelerine paralel testlerin uygulanması tavsiye edilir. Bir değerlendirmeyi garantilemek için 10 nun üzerindeki pH değerlerinde sabunla zamksızlaştırma gibi karşılaştırmalı testler için hasarlı materyal üretilebilir.

Aşağıdaki şekil cocoon ipliğinin enine kesitini ve ipek tabakalarının pauly ayıracıyla nasıl boyandıklarını gösteriyor.
Alkalilerin hasarı sonucunda ham ve zamklı mulberry ipeğinin uygun boyanması aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
SERİSİN UZAKLAŞTIRMA PROSESİNİN KONTROLÜ ( DEGUMMING PROSESİNİN KONTROLÜ) :

İpekte serisin uzaklaştırma prosesinin en güvenli yöntemi, artık zamk miktarının analitik kararlılğını kontrol etmektir. Bu amaçla, 10 gr civarında bir ipek örneği standar atmoferik koşullarda (20 C’de ve %65 bağıl nemde) kondisyonlandırılır ve bir terazide tartılır. Daha sonra örneğimiz 1:40 – 1:60 oranındaki likör solusyonunda aşağıda belirtildiği üzere optimum şartlarda serisin uzaklaştırması yapılır.

12 g/lt Miltopan SE maddesi ile 40 dakika 94 C’de işlem görür.
Daha sonra örneğimiz sırasıyla sıcak ve soğuk suyla tatbik edilir, sentrefüjlenir,
105 C’de kurutulur ve tekrar standart atmoferik koşullarda tartılır. Ağırlık kaybının ağırlığa oranın yüzdesel ifadesi zamk içeriğini verir.
Serisin uzaklaştırmayı kontrol etmenin hızlı bir yöntemide Neocarmin W ile lekeleme testidir.Ancak bu yöntem maalesef çok güvenilir değildir. Üreticinin verdiği özelliklere göre serisin uzaklaştırılması yapılmış dut ipeği altın sarısı renge bu boya ile boyanır. Ancak tecrübelerimiz gösterdiki zamk, dut ipeğinin orijinine bağlı olarak maviye, kahverengine, menekşe rengine, kırmızımsı menekşe rengine dönüşür. Serisini uzaklaştırılmış ipek mavi menekşeye boyanır, ancak leklenme derinliği ham ipeğinki kadar olmaz.
Substantiv kırmızı F3B boyarmaddesi ile lekeleme testi daha iyi sonuçlar verir. İpek % 1’lik boya solusyonuna 1 dakikalığına daldırılır ve sonra durulanır.
Zamklı ipek: kırmızı
Zamksız ipek : Boyasız
Tussah ipeğininde fibroin filamentler serisin ihtiva ettiklerinden beri, Neocarmin W ile lekelenme testindeki lekelenme etkisi güçlükle ölçülebilir. Bundan dolayı ham ipek siyaha boyanmış Tussah ipeği kadar iyi serisini uzaklaştırılır. Mikroskop altında serisini uzaklaştırılmış ipek ile ham ipek kolaylıkla ayırt edilebilir. İpek lifi Cuaxam çözeltisinin içerisine batırıldıktan sonra serisin hala çözünmez dururken, fibroinin yavaş yavaş çözündüğü görülür.
Mikroskobik serisin uzaklaştırma kontrolü için diğer bir yöntemde yüzey baskılarının preprasyonudur.

İPEK LİFLERİNİN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ:

İpek salgı ürünü bir protein olup,peptid bağları ile bağlanmış amino karboksilli asitlerin kompleks bileşiklerinden oluşmuştur.Fibroin makromoleküllerinde bulunan diaminomonokarboksilli asitlerin ve monoamino-dikarboksilli asitlerin varlığı yüzünden,ipek lifleri serbest bazik amino gruplar kadar,karboksilli asit grupları da içerir.Bunun sonucu olarak,ipek lifleri daha önce de belirtildiği gibi amfoterik karaktere sahip olup,asit ve bazların her ikisi ile de birleşebilir.
Dissosiye olmuş bir durumda,ipek fibroininde negatif yüklü karboksil iyonları ve pozitif yüklü amonyum iyonları mevcuttur.İsoiyonik nokta ( pH 5 ) ya da isoiyonik bölgede ( pH 4.1-5 ) her iki grup da aynı miktarda bulunur.Bu bölgede,çift iç tuz yapısı nedeniyle maksimum stabilitededir.Şişme kabiliyeti ve kimyasal reaktivite minimumdur.
Suyun ipek liflerine etkisi:
İpek lifleri oldukça hidrofil bir yapıya sahiptir.Kolayca ıslanır.Yüksek absorbe yeteneği nedeniyle sert sularla yapılan işlemlerde çok çabuk sertleşir.Serisini uzaklaştırılmış ipek lifleri,%100 relatif nem içeren ortamda %30-35, %65 relatif nem içeren ortamda %11 nem içerir.Yaş kopma dayanımı,kuru kopma dayanımından daha düşüktür.
Asitlerin ipek liflerine etkisi:
Genel olarak ipek lifleri asitlere karşı nispeten yüksek bir dayanıklılığa sahiptir.Ancak bu dayanım yüne nazaran çok kısıtlıdır.Sülfürik asit,hidroklorik asit gibi anorganik asitlerin derişik çözeltileri,ipek liflerinin hidrolize olarak çözünmesine yol açmaktadır.Organik asitler çok derişik olmadıkları takdirde,soğukta ipek liflerine zarar vermemektedir.

Bazların ipek liflerine etkisi:
İpek lifleri yün lifleri kadar fazla olmasa da ,bazlara karşı hassas ve oldukça dayanıksız liflerdir.Seyreltik ve soğuk baz çözeltilerinde ipek zarar görmez.Derişik kuvvetli bazlarla uzun süre muamele edildiğinde ve seyreltik bazlarla yüksek sıcaklıklarda işlem gördüğünde,peptid bağlarının kopması nedeniyle hızla zara görür.
Tuzların ipek liflerine etkisi:
İpek tuz çözeltilerinde,tuzları kolaylıkla absorbe eder ve şişer.Metalik tuzları absorbe etmesi ipeğin ağırlaştırılması (şarjı ) açısından önemlidir.Alüminyum,demir,kalay tuzları ipeğin sağlamlığını azaltır.Sodyum klorür gibi diğer birçok tuz,çözelti halinde ipek liflerine etki etmezler.Fakat,lif üzerinde kurudukları zaman,uzun süre depolanması halinde life zarar verirler.

Yükseltgen maddelerin ipek liflerine etkisi:
Sodyum hipokloritin ipeğe önemli ölçüde zarar vermesi nedeniyle,ipek liflerinin ağartılmasında hidrojen peroksit daha yaygındır.

Isının ipek liflerine etkisi:
İpek lifleri,ısıya karşı kimyasal davranış bakımından yüne benzemekle birlikte,yüksek sıcaklıklarda,yapısı bozulmadan,yünden daha fazla dayanır.140C’ye kadar ısıtıldığında etkilenmez.Bu sıcaklığın üzerinde kısa sürelerle durması ipeğe pek zarar vermezken,süre uzadıkça renk bozulur ve liflerin dayanımı düşer.170-175 C’de ipek çok çabuk dekompoze olur.

Işığın ipek liflerine etkisi:
Güneş ışınlarının ipek liflerine uzun süreli etkisi dayanımının büyük ölçüde düşmesine yol açar.Bu düşme bakır,demir iyonları ve anorganik asitlerin ( özellikle hidroklorik asit ) varlığında çok hızlıdır.

220 views

-C-
Herhangi bir * açısı için genişlik/ kalınlık oranı aşağıdaki formülden hesaplanabilir.
Yukarıdaki formülde * yönünde uniaxial gerilimi temsil eder. Stress strain davranışı sadece bir sıcaklıkta belirtilir. Elastik modülünü (EXX) yoğunluk (DENS)ve poissons oranını (NUXY), MP komutu ile giriniz. Hardening parametresi HR giriniz. Doğrusal için 1’e, logaritmik için 2’ye eşittir. HR=1 için tanjant modülü veya HR=2 için mukavement katsayısı, HR=1 için yield stress veya HR=2 için hardening katsayısı, the Barlat exponent M’dir., genişlik/kalınlık değerleri TB,PLAW…3 ile R00, R45 ve R90’dır. TBDAT komutunun 1-7 bölgeleri:
Rate Sensitive Powerlaw Plasticity-
kullanılır. Malzeme Strain oranına bağlı plastik model tipik olarak süper plastik oluyum analizleri için modeli *-Osgood ilişkisini takip eder.
Burada * straindir. Bu işaret strain oranıdır. K malzeme sabitidir. M hardening katsayıdır. N strain oranı hassasiyet katsayısıdır. Stress strain davranışı sadece bir sıcaklıkta belirtilir. MP komutuyla birlikte elastik modülü (EXX), yoğunluk (DENS) ve possion oranı sayısı strain oranı hassa sabiti ve ilk strain adını giriniz. TBDAT komutunun 1-4 bölgeleri
Strain Oranına Bağlı Plasticity-
Strain oranına bağlı izotropik plastik modeli temel olarak metal ve plastik oluşum analizleri için kullanılır.
-D-
Yukarıdaki formülde K mukavemet sabitidir. Bu işaret yield noktasındaki ilk strain’dir ve A’da hardening katsayısıdır. Stress strain davranışı sadece bir sıcaklıkta belirtilir. MP komutuyla birlikteelastik modülü (EXX), yoğunluk (DENS), ve possion oranı (NUXY) girilir. TB, PLAW….. 6 ile mukavemet katsayısı yiel’deki ilk strain hardening katsayısı flow potential exponent ve * Barlat Anisotropic sabiti A-h giriniz TBDAT komutunun 1-10 bölgesi.
Transversely Anisotropic Elastic Plastic-
Tamamen iterative anisotropic plastic model sadece kabuk elemanları içi uygundur. Bu modelde yield fonksiyonu hill tarafından verilmiştir. Aşağıdaki gibi tanımlanmıştır. (BKZ formül)
Plane plastic strain derecesinin *inplane plastic strain derecesi *’ye oranı Anisotropik * parametresi olan R’dir.
2-46 (45’in son pragrafından başladı)
Stress strain davranışı yalnız bir sıcaklıkta belirlenebilir. MP komutuyla elastik modül (EXX), yoğunluk (DENS) ve poisson plastik strain için strength coefficient, yield’daki ilkil strain yield stress, teğet modülü, anisotropic hardening parametresi ve load curse ID’yi giriniz.
Piecewise Doğrusal Plasticity-Failure (başarısızlık), plastic strain’e dayanan malzeme ile modellenebilir. Görüldüğü gibi yield stress ölçeklerinden cocuper-symonds modelini kullanmak için strain oranı tarafından açıklanabilir.
• sabit oranda yyield iken, * effective strain oranı, C ve P de strain oranı parametreleridir.
MP komutu ile elastik modülü (EXX), yoğunluk (DENS) ve Poisson oranını (NUXY) griniz. TB, PLAW,,,,, 8 ile strain oranı ölçeği tanımlaması için load curve ID ve yield stress, teğet modülü, failune strain, strain oranı parametresi C, strain oranı parametresi P ve load curve ID giriniz.
Clısed Cell Foam- (kapalı hücre köpüğü)-
Homojen (rigid) kapalı hücre, düşük yoğunluklu polyürethen köpük malzeme modeli sıklıkla otomobil tasarımlarındaki darbe sınırlayıcıların modellenmesi için kullanılır.
Volumetric compaction’a ulaşana kadar stress tensor’un parçaları uncoupled’tir. Bu bağlamda model bal peteklerine benzer. Fakat bal peteğinden farklı olarak ve gizlenmiş hava basıncının etkilerini içerir. Malzeme modeli stress’i şu şekilde tanımlar.
Burada * skeletal stress, Pº ilkil köpük basancı *’da köpüğün polimer yoğunluğuna oranı, *Kronedcer delta, ve Y hacimsel strain’dir.
-D-
D Sayfasının Son Paragrafı-
Stress strain davranışı sadece bir sıcaklıkta belirtilir. Elastic modülü (EXX), yoğunluk (DENS), poissons oranı (NUXY) MP komutu ile giriniz.
-E-
Bu formülde V göreceli hacimdir. * buda ilk hacimsel strain’dir. Yield şartı temel trial stress’lere uygulanır ve aşağıdaki gibi tanımlanmıştır.
Bu formülde a, b, ve c kullacı tanımlı girdi sabitleridir. Stress strain davranışı yallnızca bir sıcaklıkta belirtilir. MP komutuyla birlikte elastic modülü (EXX), yoğunluk (DENS) girilir. Bu model için poisons oranı (0) kabul edilmiştir. Yield stress sabitleri a, b, c, ‘yi ilk köpük basıncını köpük/polimer yoğunluğu oranının ilk hacimsel strain giriniz. (TB, FOAM….1 komutu ile) * parantez içi cümle başına gelecek TBDAT komutunun 1-6 bölgeleri aşağıdaki gibidir.
Düşük Yoğunluklu Köpük
Yüksek sıkıştırılabilir (uredhane) köpük malzeme modeli. Sıklıkla koltuk yastıkları gibi yastık malzemelerde kullanılır. Sıkıştırmada model hysteresis unloading davranışı ile olası enerji kaybolmasını kabul eder. Gerilimde malzeme modeli yırtılma oluşuncaya kadar. Doğrusal davranın. Uniaxsial yükleme için model ters yönde eşleşme olmadığını kabul eder. (hysteresis unloading facter (HM), decay konstant * unloading için şekil faktörü girdi olarak kullanılırsa gözlemlenen köpüğün geri yükleme davranışı yaklaşıktır. Stress strain davranışı yalnızca bir sıcaklıkta belirtilir. MP komutu ile birlikte elastic modülü (EXX) yoğunluk (DENS) giriniz. TB, FOAM…..2 komutuyla stress strain için load curve ID, tansiyon yırtılma gerilimi, hysteresis unloading faktörü, decay constant, unloading için shape faktörü.
- F-
V=Göreceli hacim (geçerli olan hacmin orijina hacme oranı olarak tanımlanır)
Yük eğrileri göreceli hacim değişirken averaj stress’in büyüklüğünü girmek için kullanılır. Her eğri aynı abscissa değerler almalı. Eğriler fonksiyon göreceli hacim veya hacimsel strain olarak tanımlanabilir. MP komutu birlikte elastic modülü (EXX) yoğunluk (DENS), poissons oranı (NUXY) giriniz. Tüm değerleri aşağıda da belirtilen TB, HONEY komutuyla giriniz. TBDAT komutun 1-17 bölgeleri:
2-50’nin devamı
TB, COMPOSİTE ile compressive başarısızlıktaki bulk modülünü, shear strenght’i longitudiral tensilestres’i, transverse * strenght’i transverse compressive strenght’i ve nonlinear shear stress’i parametrelerine giriniz. TBDAT komutunun 1-6 bölgeleri:
TB, COMPOSİTE
TBDAT
.
.
2.57
2.8 Axisymmetric Elements With Monoxisymmetric Gods
Axisymmetric yapı (global y ekseni boyunca * yön ve global x eksenine paralel radyosyon ile tanımlanır.), plane (X,Y) finite element modeli ile temsil edilir. Axisymmetric modelin kullanımı, buna eşdeğer 3 boyutlu model ile karşılaştırıldığında büyük ölçüde modelleme ve analiz zamanını azaltır. ANSYS axisymmetric elementlerin özel sınıfı (hormonic elementler olarak bilinir), nonaxisymmetric yüke izin verir. Bu elementler için (PLANE 25, SHELL 61, PLANE 75, PLANE 78, FLUİD 81 ve PLANE 88), yük , harmonik fonksiyonların serisi (fourier series) olarak tanımlanır. Örneğin, F yükü şu şekilde verilir:
***
Yukarıdaki serinin her terimi ayrı yük adımları olarak belirtilmek zorundadır. Terim load * hormonik dalgaların sayısı (*) ve simetrik şart * tarafından belirlenir. MODE komutu ile hormonik dalgaların sayısı veya mode sayısı girilir. * axisymmetric terimi * temsil eder. Bu modelde * çevresel kordinatı belirtir. Yük kat sayısı (load coefficiend), standart ANSYS şartlı sınır girdilerinden (yer değiştirme, kuvvetler, basınçlar gibi) belirlenir. Sıcaklık, yer değiştirme ve basınç ve girdi değerleri için bu girdilerin tepe değerleri alınmalıdır. Kuvvet ve ısı akışı için girdi değeri her birim uzunluk zamanlarının çevresinin tepe değerine eşit olmalıdır.
ISYM değerinden belirlenen simetri şartı aynı zamanda MODE komutunu girdidir. Bölüm 4’teki elementin tanımı ve ANSYS Theory referansın uygun bölümleri hangi deformasyon şeklinin simetri şartlarını ilgilendirdiğini görmek için gözden geçirilmelidir.
Analizlerin sonuçları, sonuçlar tablosuna yazılır. *fonksiyonun tepe değerindeki çıktılar * ve streslerdir. Sonuçlar, POST1 ile çeşitli çevresel * bölgelerde toplanabilir ve ölçeklenebilir. Bu SET komutunun ANGLE argumentini kullanarak arzulanan * bölgesinde sonuç dataları stoklayarak yapılabilir. Daha sonra (CWRITE) ile yük durumu tanımlanır.
Her sonuç seti için tekrarlanır daha sonra LCOPER ile arzulanan yük durumları kombine edilir veya ölçeklenir.
2-48’in devamı
Crushable froam
Döngüsel davranışın önemli olmadığı uygulamalarda ve yarı darbede (side impact) ki kırılabilir köpükler için (crushable froams) malzeme modeli kullanılır. Köpük modeli strain oranına bağlıdır ve gerekli olarak sıfır olan poisons oranı ile bir boyutlu olarak kırılır. formüle edişte elastic modülü sabit olarak alınır ve stress elastic davranış olarak kabul edilerek yükseltilir. (upgrade)
***
Burada * strain rote elastic modülü ve t’de zamandır. Bu model tensile yükler altındaki başarısızlığı (failure) tanımlayan stress kesme değerini içerir tensile stress kesme değeri altındaki stressler için bu model tensile ve compressive yükleme arasındaki benzer cevamı tahmin eder.
Küçük tensile yükler altında malzemenin bozulmasını önlemek için kesme stress’i için sıfır olmayan değerlere sahip olması önemlidir. MP komutu ile birlikte elastic modülü * yoğunluk (DENS) ve poisons oranını (NUXY) giriniz. TB, FOAM…..4 ile vıscous damping coefficient’i tension cut off volve ve stress’e karşı hacimsel strain’i tanımlamak için load curve ID’yi giriniz TBDAT komutunun 1-3 bölgeleri:
TB, FOAM….4
.
.
Honeycomb- Balpeteği (Honeycomb) malzemeleri için orthotropic malzeler kullanılır.
Compaction’dan önceki modelin davranışı orthotropic’tir. [burada stress tensörün bileşenleri eşleşmemiştir] Elastic modülün aşağıda gösterildiği gibi göreceli hacim ile doğrusal olarak çeşitlendiği göz önünde bulundurulur.
***
2-50
Composite Damage- Kompozit malzemelerin başarısızlığı için Chang and Chang tarafından malzeme modeli geliştirilmiştir. Takip eden beş parametre bu modelde kullanılır.
S1=Uzunlamasına tensile stress
S2=Transverse tensile
.
.
Tüm parametreler deneysel olarak belirlenir MP komutu ile elastik modülü (*) Shear modülü (*) Yoğunluk (DENS) ve poissons oranı (NUXY, NUYZ, NUXZ)’yi giriniz.
-G-
NODE AND ELEMENT LOADS ( element yüklemeleri)
Yükler iki çeşittir. NODAL ve ELEMENT. Nodal yükler nodesta tanımlanır ve elementlerle doğrudan ilişkisi yoktur. Bo nodal yükler nodedeki serbestlik derecesiyle ilişkilidir. Tipik Conststraints ve nodal kuvvet yükleri gibi ) Element yükleri yüzey yükleri, gövde yükleri ve eylemsizlik yükleridir. Element yükleri daima belirli elementlerle birleşiktir. (girdi node’de olsa bile) Belirli elementler “flags”a sahip olabilir flags aslında yük değildir. Fakat belirli hesapların yapıldığını göstermek için kullanılır. Örneğin FSI (akışkan yapı etkileşimi) flag’ı açıldığı zaman akustik elementin belirlenmiş yüzü modelin yapısal bölümü ile akışkan bölümü arasındaki ara yüzey gibi davranır. Benzer olarak MXWF ve MVDI manyetik kuvvet (Maxwell yüzeyi) ve Jacobian kuvveti (sanal yer değiştirme) hesapları, sırasıyla belirli manyetik elemetler için kullanılan flagslardır. Bu flagların ayrıntıları ünite 4’ün altındaki uygulanabilir elemetlerin altında tartışılmıştır.
Flaglar hem yüzeyle (FSI ve MXWF )birlikte ve yüzey yükleri olarak kullanılır. (aşağıda ) hem de element ile (MVDI)ve gövde yükleri olarak uygulanır. (aşağıda)FSI ve MXWF flagları için (değerlerin bir anlamı yoktur.) bu flaglar uygun komutun üstünde etiketleri belirlenerek açılır. MVDI flag için değeri belirlenmiştir. (0’dan 1’e kadar) Flagslar daima basamak uygulamalıdır. (örneğin KBC komutu bunları etkilemez.)
Yüzey yükleri (yapısal elemetler için basınçlar termal elemetler için yayılım gibi) Nodal formatta veya element formatta girilebilir. Örneğin yüzey yükleri element yüzeyime uygulanabilir. (daha sonra yüzey girdisi gibi işlenir.) Yüzey yüklerinin nodal girdisi taperet değerlerin genel girdisine izin verir. Yüzey yükleri tipik olarak SF ve SFE komutlarıyla girilir. Bazı elemetler yüzey yüklerinin çoklu çeşitlerine izin verir. Her bir element tipi için girdi tablosundaki “yüzey yükleri” altında listelenen yük etiketleri ile gösterildiği gibi. Ayrıca bazı elemetler tekli element yüzeyi üzerinde çoklu yüklemelere müsaade ederler. (yükleme etiketlerinden sonraki yükleme sayılarıyla belirtildiği gibi) Yükleme sayıları element figürlerinde gösterilir. (daire içinde ) ve pozitif yükün yününden yükü etkidiği yüzeye doğru.
2-52’nin devamı (52’den devam)
Bazı yapısal elementler için sıcaklık, element yük vektörüne katkı sağlamaz. Fakat sadece malzeme özellik değerlendirilmesi için kullanılır. Transient analizlerinde teşhis edilerek belirlenmiş ısı matrix opsiyonunu kullanan trmal elemetler için, çeşitlilik gösteren ısı jenerasyon oranı, element üzerine ortalanır. (avaraged)
2-55
2.7 Triangle, * and Tetrahedran Elements
Dejenere elementler (degenerated elemets), karakteristik yüz şekli * olan elementlerdir. Fakat en azından triangular yüz ile modellenirler, örneğin , PLANE42 üçgenleri, SOLID45 wedges ve SOLID45 tetrahedra, dejenere şekillere örneklerdir.
Düzensiz ve eski ve benzeri yüzeylerin modellenmesi, ince ve kaba meşlerin (*) arasındaki geçiş bölgesinin modellenmesi için dejenere elementler sıklıkla kullanılır. Midside notları olmayan brick şekillendirilmiş olanlardan daha az keskinliğe sahiptir ve yüksek stressli bölgelerde kullanılmamalıdır. Eğer başka yerde kullanılacak ise dikkatli kullanılmalıdır.
Triongular shell elementlerinin tercih edildiği yerdeki istisna ise ciddi olarak skewed veya eğilmiş (warped)elementlerdir. Quodrilaterol shaped elemetler skewed edilmelelidir ki iki komşu yüz arasındaki iç açı, midside-node elementler için 90º*60º, nonmidside elementler için * nin dışında olmalıdır. Warping, ya girdi veya büyük sapma sırasında quadrilaterol. Shell elementin (veya solid elemet yüzeyi) dört nodu aynı düzlemde olmadığı zaman, meydana gelir. Warping, nodlardaki yüzey ile normallerin arasındaki göreceli açı tarafından ölçülür. Düz yüz (warping yok) tüm paralel normallere (göreceli sıfır açı) sahiptir. Eğer warping küçüğün ötesinde fakat tolere edilebilir değerde ise, uyarı mesajı çıktı olarak belirir. Eğer warping aşırı ise problem bitirilecektir.( abort) Diğer element checking ayrıntıları ve element warping ayrıntıları için ANSYS Theory Referans’a bakınız. Triangular (veya prizma) elementleri, büyük warping ile quadrilaterol (veya brick) elementin yerine kullanılmalıdır. Nodların dikdörtgen sırasındaki üçgen elementlerin kullanıldığı zaman, en iyi sonuçlar, değişen diyagonal yönlere sahip olan elementler yollarından elde edilir. Ayrıca, shell elementleri için
-G-nin devamı
Yüzey yükleri etiket ve anahtarla belirtilir. Etiket yüzey yükünün çeşidini belirtir. Anahtar yükün etkilediği elementin nerde olduğunu belirtir. Örneğin FLANE 42 element çeşidi için “pressure face 1 (J-L), face 2 (K-J), face 3 (L-K), face 4(I-L)” nin yüzey yükünün listesi…..
Not: Bu cümlenin devamı çift sayılı sayfada olduğu için kesildi.
-H- sayfa 53
….. Köşe nokta sayıları uygun element figürlerinde gösterilmiştir. Nodal hem element yükleme formatı, element formatı öncelik alarak element için kullanılır. Nodal gövde yükleri içsel olarak element gövde yüklerine dönüştürülür. Gövde yükleri BF, BFE ve BFUNIF komutlarıyla tipik olarak girilir. Ayrıca ek detaylar için bölüm 2.1’e bakınız.
Tablo 2.6-2 her disiplinde uygun gövde yükleri ve ANSYS etiketleri gösterilir:
İnertial yükler(gravity, spinning gibi) * ve kütlesi olan, yoğunluğu olan (DENS) malzeme özelliği veya gerçek sabit girdisi gibi kütlesi olan elementler inertial yüklerin ACEL ve OMEGA komutları ile tipik olarak girilir.
“Element Çıktı Tanımlamaları” Tablosu
Birinci tablo element çıktı tanımlamaları elementin olabilir çıktılarını tanımlar. Sonuçta bu tablo sonuca ulaşabilen * çizer. Ve verileri sonuç dosyalarına ulaşabilir. Sadece dilediğimiz veriyi çözüm commandlarıyla OUTPR ve OUTRES baskılarda içeriğini ve sonuç dosyalarındaki sırasını hatırlamak önemlidir. Ek olarak, ETABLE commandlarının nesnelerinin tablodaki ulaşılabilir olan parça ismi metodu özel * gösterme yöntemi uygunluğu tanımlanmıştır ve bunu çıktı etiketleri içerir.
2.57’nin devamı
Ayrıca kombine olmuş sonuçların distorled şekil göstergeleri ve stress (ve sıcaklık) sayım göstergeleri yapılabilir.
Axisymmetric harmonic elementler, “axiharmonic” opsiyonu ile FLVİD, PLANE ve SHELL grup isimleri altında tablo 3.1-3’de listelenmiştir. Eğer harmonic elementler diğer elementler ile, harmonic olmayanlar karıştırılır ise caution kullanılmalıdır. Büyük deflection analizleri gibi nonlinear analizlerde, hormonic elementler kullanılmamalıdır.
2.58
Hormonic elementler için element matixleri, hormonic dalgaların (MODE) sayısı ve simetri şartına (*) bağlıdır. Bu sebepten dolayı, eğer MODE ve ISYM parametreleri değişecek ise ne element matrixleri ne de triongulorized matrix, diğer alt adımlarda (substeps) yeniden kullanılamaz. Buna ek olarak belirli MODE ve ISYM değerleri ile oluşturulmuş süperelement “use” geçişindeki değerler ile aynı değerlere sahip olmalıdır.
Stress shiffened (prestressed) yapılar için, MODE’un şu andaki değerini dikkate almadan ANSYS programın sadece hemen önceki MODE=0 yük durumunun stress durumunu kullanır.
Loading- Coses- Takip eden durumlar kullanıcıya simetrik ( ISYM=1) ve antisimetrik (ISYM=-1) yükleme şartlarının ve MODE parametresinin fiziksel anlamını elde etmeye yardım için sağlanmıştır. Yükleme durumları, yapısal elementler bakımında tanıtılmıştır. Nodal koordinat sisteminde yapısal elementler için kuvvetler (FX, FY, gibi) ve yer değiştirmeler (UX,UY, gibi) girdi ve çıktıdır. Gösterilen tüm durumlar için, Nodal koordinatı sistemin global kartezyen koordinat sistemine paralel olduğu varsayılmıştır. Yükleme tanımlamaları, nodların herhangi sayısına genişletilebilir. Harmonic thermal elementler (PLANE 75 ve PLANE 78) takip eden alt durumlar ile, PLANE 25 ve PLANE 83 ile aynı davranır. UY’den TEMP’e ve FY’den HENT’e. Thermal elementler içinde UX,UZ,ROTZ,FX,FX ve MZ’nin efektleri gözardı edilir.
(MODE=0, ISYM kullanılmaz)-* efeğin dışında bu durum axisymmetric yüklemedir. ( PLANE 42’nin axisymmetric opsiyonuna benzer gibi) Figür 2.8-1 çeşitli axisymmetric yüklemeleri gösterir. Basınç ve sıcaklık doğrudan uygulanabilir. İvme, eğer varsa, genellikle aksiye (y) yönünde girilir. Benzer olarak açısal hız (eğer varsa )genellikle sadece Y ekseni girdidir.
Case C: ( MODE=1, ISYM=-1)= Bu durum (Figure 2.8-4’de gösterilen) durum B’de tanımlanan ve 90º yönündeki boru eğilmesini temsil eder.
2-62 (ayrıca durum C’ye de uygulanır)
B durumuna uygulanan aynı tanımlama, VZ-FZ üzerinde ve cosine yönündeki negatif işaretlerin pozitif işaretlere dönüşmesi dışında ayrıca durum C’ye de uygulanır.
Case D: (MODE=2, ISYM=1) Bu durumla ilgili yer değiştirme ve kuvvet yükleri figüre 2.8-5’de gösterilmiştir. Tüm fonksiyonlar * tabanlıdır.
2-52
Node J den node I ya kadar olan çizgi, elementlerin face 1(key=1 ile yüzey yük komutlarıyla tanımlanır) ve K-J (key=2), L-K (key=3) ve I-L (key=4) tanımlar. Benzer olarak PLANE 55 thermal element tipi için yüzey yük listesi gösterilir ki, yüzey yük komutları kullanılarak konveksiyonlar ve ısı akıları (*) elementin dört yüzüne uygulanabilir.(yüzey yükü) yük değeri (load volue), yük etiketi (load lobel) ve anahtar (örneğin LKEY) kullanarak, SFE komutu ile element yüzeylerinde tanımlanabilir. SF komutu, *
Elementin nodelarında tanımlanan farklı değerlere izin veren tapared yüzey yükü SFE komutu ile girilebilir. Tapared yükler, yüzey notlarının listelendiği sırada girilir. Örneğin yük etiketi ile PLANE 42 element tipi için, PRES ve key=1, basınçlar, nod’da J’den I’ya kadar sıralı olarak girdidir. “ basınçlar : face1( J-I-L-K) gibi” nin yüzey yük listesine sahip olan SOLİD45 element tipi için uygun olan basınçlar, nod’da J,I,L,K sırasında girdilerdir. CONV yük etiketi iki değer gerektirir. İlk değer Film katsayısı, ikinci değer ise bulk sıcaklığıdır.
Tablo 2.6-1 her disiplindeki kullanılabilir yüzey yüklerini ve onların uygun ANSYS etiketlerini gösterir.
Gövde yükleri (yapısal elementler için sıcaklıklar, termal elementler için ısı jenerasyon oranları gibi) nodal formatta veya element formatta girdi olabilir.
2-60’ın devamı
Burada * 360º tabanlı olarak FX veFZ tepe kuvvetlerdir. Ayrıca * 360º tabanında hesaplanmış reaksiyon kuvvetleri de tepe değerlerdir. Aynı net efekti için bu net kuvvetlerin herhangi bir yarı çapa (X=00’ı içerir.) uygulanabilmesi için bu net kuvvetler yarıçaptan bağımsızdır.
Bu durum için axiol girdi kuvveti (FY) nedeni ile uygulanan moment (M) şu şekilde hesaplanabilir.
*
Ek uygulanan moment (M), girdi tabanlı olarak meydana gelir. (MZ)
*
2-61
Eğer global X yönünde silindirik yapının kesiti üzerine uniform loterol yer değiştirme (veya kuvvet) zorla yaptırılmak istenirse, UX ve UZ (veya FX ve FZ) nin eş büyüklükleri, şekilde görüldüğü gibi kombine edilebilir. (*)
Bu bağlamda, UX ve UZ girdi olduğu zaman, nodal çember, uniform olarak hareket eder. Bu bağlamda FX ve FZ’nin girdi olduğu zaman uniform yük çevre etrafına uygulanır fakat UX ve UZ sonucu genel olarak aynı değeri almaz. Eğer sert (*) yolunda nodal çember harekete sahip olması isteniyorsa UX=-UZ olması için costraint denklemler (CE) kullanılarak yapılabilir.
Merkez doğru (X=00) üzerindeki node noktaları 0 olarak belirlenen UY’ye sahip olmalıdır. Daha fazlası merkez doğrusu boyunca tüm noktalarda UX-UZ’ye eşit olmalıdır. Bu zorlama denklemleriyle zorlanabilir. Pratikte fakat bunu yapmak sadece harmonic fluid element içindir. (FLUID81) Çünkü bu element statik shear stiffness’e sahip değildir.
Sıkı (rigid) gövde hareketlerini önlemek için en azından UX veya UZ’nin bir değeri buna ek olarak UY (merkez doğruda olmayan) bir değeri veya ROTZ, belirlenmeli veya zorlanmalıdır.
SHELL 61 için eğer PLANE kesiti (Y=sabit) PLANE olarak kalacak ise ROTZ, yüklenmiş notlardaki zorlama denklemleriyle UY’ye ilişkilenmelidir.
2-20
DP, ANAND ve USER dışındaki tüm opsiyonlar uniaxial stress strain eğrisinin girdi olarak girilmesini gerektirir. ANİSO ve USER dışındaki tüm opsiyonlar elastikli izotropik malzemelere sahip olmalıdır.(EX=EY=EZ) DATA tablosunda olmayan gerekli değerler sıfır kabul edilecektir. DATA tablosu tanımlanmamışsa (veya tüm sıfır değerleri içeriyorsa) malzeme doğrusal kabul edilir. Malzeme davranış * aşağıda kısaca tanımlanmıştır. Daha fazla ayrıntı için ünite 4’ün ANSYS Theory Referance kısmına bakınız.
Bilinear Kinematic Hardening
(BKIN) opsiyonu kabul eder ki; Bauschinger etkisinin dahil olması için toplam stress aralığı yield stressin iki katına eşittir. BKIN aynı zamanda von Mises yield kriterine (birçok metal buna uyar) uyan malzemeler için kullanılır. Malzeme davranışı (orijinden başlayan ve pozitif stress strain değerleri alan) toplam bilinear stress- toplam strain eğrisiyle tanımlanır. Eğrinin ilk eğimi malzemenin elastik modülü olarak alınır. Belirlenen yield stresste (C1) eğri tangent modülü ile belirlenen ikinci eğim boyunca devam eder. C2 (elastik modül ile aynı birimlere sahip). Tangent modülü 0(sıfır)dan küçük ve elastik modülden büyük olamaz.
TB, BKIN ile stress- strain table’ı başlat. Her bir stress strain curve için sıcaklığı (TBTEMP) belirle, sonra C1 ve C2 (TBDATA)’yı belirle. Bu bağlamda 6 sıcaklığa bağlı stress strain eğrisi belirleyebilirsiniz.
(NTEMP=6 TB komutunda max) C1ve C2 sabitleri:
C1: Yield stress(güç/alan)
C2: Tangent (teğet) modül (güç/alan)
BKIN;TBOPT opsiyonu ile kullanılabilir. Bu durumda, TBOPT 2 argument alır. TB, BKIN…0 için sıcaklık ortamında stress bırakımı (relaxation) yoktur. Bu opsiyon nonisothermal problemler için önerilmez. TB, BKIN ….1 için RICE’nin hardening kuralı geçerlidir. (sıcaklık artışıyla stress bırakımı olur.)
Multilinear Kinematic Hardening:
TB, MKIN ve TB, KINH olmak üzere iki opsiyon vardır, cyclic loading altında metal plasticity davranış modeline uygundur. Bu iki opsiyon Besselling modeli kullanılır.(bkz 4.1 bölüm, ANSYS Theory Referance ), ayrıca alt tabaka veya üst tabaka modeli diye adlandırılır. Materyal cevabı (material response) plastic materyalin çoklu tabakaları tarafından temsil edilir; toplam response tüm tabakaların ortalama davranış ağırlığına uygundur.

395 views

168 views

156 views

2) MİNERALLER

• Sindirilmeden direk olarak kana alınırlar.Enzimlerin yapısına katılırlar.Vitaminlerle birlikte düzenleştirici olarak görev yaparlar.Vücudumuzda Cl ,P, S ve N elementlerinin asit bileşikleriyle Na, K, Ca, Mg, Fe, Mn ve Cu metallerinin baz özelliğindeki bileşiklerine rastlanmaktadır.
• Mineraller hücrede protein,karbonhidrat,yağ gibi,organik maddelere bağlı olarak bulundukları gibi hücrede tuz halinde de bulunabilirler.
• Minareller, vitamin-hormon-enzim v.b. moleküllerin yapısına katılır.70kg ağırlığındaki bir insanda ortalama 3 kg mineral tuzları vardır.
• Organizmanın yapısında az da olsa minerallere ihtiyaç vardır.
Mineraller kanın kanın osmotik basıncının ayarlanmasında ,kas kasılmasında,kanın pıhtılaşmasında, ve sinirlere uyarının iletilmesinde önemli role sahiptir.
• Minareller bazı enzimlerin yapılarına katılarak katalizör görevi yapar.
• İdrar,ter ve dışkı ile dışarı atıldığından mineral içeren besinlerin düzenli olarak vücüda alınması gereklidir.Yiyeceklerde bulunan ve mineral olarak adlandırılan bütün maddeler aslında tuzdur.Yeterli mineral içermeyen besin maddeleri ile beslenilirse,tuz atılması devam edeceğinden kas krampı gibi bazı bozukluklar görülür.Sıcak ortamlara maruz kalan insanlar daha fazla terledikleri için dışarıdan yeterince tuz almalıdır.
Sodyum ve klor bütün vücut sıvıları içinde iyon olarak bulunur.Ancak kan gibi hücre dışı sıvılar içindeki bu iyonların miktarı daha fazladır.Sodyum ve klor dokularda suyu tutarak vücudu su dengesini sağlar.Sodyum ve klor kas ve sinir sistemi işlevleri için gereklidir.Ancak bazı böbrek hastalıklarında,yüksek

116 views

Anyonik : OSO veya SO
Katyonik : N (CH ) veya C H N
İç tuz : N (CH ) (CH ) COO
Yarı polar : N(CH ) O
İyonik olmayan : (OCH CH ) OH
Yüzey aktif madde olmak üzere sınıflandırılabilir.

Anyonik deterjanlar sulu çözeltide – iyon içeren yüzey aktif maddelerdir.
C H OH + SO C H OSO H C H OSO Na

Katyonik deterjanlar, çözeltide pozitif yüklü iyon veren yüzey aktif maddelerdir.

C H Cl + N(CH ) C H N(CH ) Cl

Yarı polar deterjanların yapısı:
CH
|
C H N(CH ) + H O C H N 0 + H O
|
CH

İç tuz yapısındaki deterjanların yapısı:

O O
|| ||
C H N(CH ) + Cl CH C Ona C H N(CH ) CH C O + NaCl

İyonik olmayan deterjanların yapısı:

C H OH + nCH CH C H (OCH CH ) OH

DETERJANIN HAM MADDELERİ
Büyük hacimlerde yüzey aktif organik bileşikler sabun ve deterjan üretiminde kullanılırlar. Lineer alkilbenzen sülfonat (LAS) ve yağ alkolü sülfatı, bunlara örnek oluştururlar ve yüz milyonlarca kilo üretilirler. Aynı durum, sabunların ana maddesi olan yağ asitleri için de doğrudur. Bu amaçla oleum, sud kostik, çeşitli sodyum fosfatlar ve ürün ağırlığının %3 veya daha azını oluşturan, çok sayıdaki katkı maddelerin büyük bölümü satın alınır.

Köpük Ayarlayıcı Maddeler : Bu maddeler ya köpüğün sabit kalmasını yada köpüğün azalmasını sağlarlar. Genellikle yüzey aktif madde ile birlikte kullanılırlar. Bu maddelerin ortak bir kimyasal yapısı yoktur. Genellikle her bir yüzey aktif madde için özel bir köpük ayarlayıcı kullanılır. Köpüğün kalıcı olmasını sağlayan maddelere örnek olarak, laurik etanolamit, alkilbenzen sülfonat ve laurik alkol-alkilsülfat verilebilir. Köpük azaltan maddeler genellikle hidrofobik maddelerdir. Bunlara örnek olarak da uzun zincirli yağ asitleri, silikonlar ve hidrofobik iyonik olmayan yüzey aktif maddeler verilebilir.

Deterjanın Etkisini Artıran Maddeler : Bu amaçla daha ziyade sodyumtripolifosfat gibi kompleks fosfatlar kullanılır. Bu maddeler suda bulunan ve sertlik veren Ca ve Mg iyonlarını kompleks oluşturarak başladıklarından çökmeleri önlenmiş olur. Ayrıca suya geçmiş olan kirlerin çamaşır üzerine tekrar çökmesine mani olurlar. Kompleks polifosfatlar kullanılarak hazırlanmış bir deterjanla, karışım oranlarının iyi olması halinde iyi bir temizleme sağlanır. Deterjan etkisini artırdıklarından, deterjan maliyetini düşürürler. Deterjanların bileşiminde, yüzey aktif madde, köpük ayarlayıcı ve yüzey aktif maddenin etkisini artıran maddeler yanında %3 oranında katkı maddeleri de bulunur.

Deterjan Katkı Maddeleri : Korozyon inhibitörü olarak kullanılan sodyum silikat (Na SiO ), çamaşır makinesinin metal kısmını ve tabakları korur. Benzotriazol, Alman gümüşü gibi metalleri korur. Korozyon inhibitörlerinin etkisini artırır. Karboksimetil selüloz, tekrar çökmeyi önlemek için kullanılır. Kumaşın parlak olmasını sağlamak için UV ışığı görünür ışığa çevrilebilen florsan maddeler kullanılır: Mavileştiren maddeler, kumaşın sararma yatkınlığını önler. Ultramarin mavisi (çivit) gibi maddelerdir. Peroksijen yapılı ağartıcılar, yüksek sıcaklıkta etkili bileşiklerdir.
Parfüm: Sabun ve deterjan endüstrisi en fazla parfüm kullanılan endüstrilerdir.

Deterjanların Çevreye Etkisi :
1960 ve 1970’lerde deterjanların bileşimleri, çevreyi koruma düşüncesiyle hızlı değişimlere uğramışlardır. Deterjanlardan kaynaklanan (sularda sürüklenen) fosfatlar, göl sularında ötrifikasyona neden olmakta ve bu nedenle deterjanlara fosfatların katılması, bazı ülkelerde yasaklanmış bulunmaktadır. Deterjan endüstrileri tarafından takınılan tavır, atık su işlem ünitelerinde özel işlemlerle atık sulardan fosfatların uzaklaştırılabileceği şeklindedir; ayrıca fosfatların zehirli olduğu konusu da yeterince ispatlanmamıştır ve bunların yerine başka maddelerin konulması da pek istenen bir çözüm yolu değildir. Sabun ve deterjan endüstrileri ve bunları donatanların karşı karşıya geldikleri muazzam bir görev, yeni malzemelerin çevre üzerindeki etkilerinin araştırılmasıdır. Bu karmaşık problemin çözülmesinden önce, çok sayıda araştırmanın yapılması gerekmektedir.
Su kirlenmesini kontrol ve önleme konusunun önem kazanması nedeniyle, ürün-geliştirme işiyle görevli kimyager ve kimya mühendisleri son yıllarda atık su işleme ünitelerinde ve yüzey sularında (akarsular) yer alan mikrobik etki tarafından, ev ve endüstri deterjanlarının, kolaylıkla bozundurulabilen türde olmaları üzerinde durmaktadırlar. Bu yeni parametre, deterjan endüstrisinin yeni ürünler geliştirmede göz önünde bulundurduğu işlerlik, yeterlik ve fiyat faktörlerine katılmıştır. Tetrapropilenden türetilmiş alkilbenzen sulfonat gibi bir kısım surfaktanlar, yavaş yavaş parçalanırlar ve geride kalıcı bir atık bırakırlar. Mikrobik etki tarafından surfaktanların kolay bozunabilirlikleri, biyolojik parçalanabilirlikleri olarak adlandırılır. Bu konuda testler ve standartlar ortaya konulmuştur. Bunun gibi standartlar, geniş bir uygulama alanı bulabilmek için, çevre koşullarında değişim genişliğine sahip olmalıdır. Yetersiz atık işlem prosesleri ile, yalnız kısmen parçalanabilen malzemeler, daha yapay biyolojik işlem sistemleri tarafından tamamıyla bozundurulabilirler. Nehir suyunun da yavaş yavaş yok olma ölçütü veya atık su işleme ünitelerinde kullanılan biyolojik proseslerin tekrarı, biyolojik parçalanabilirliğin ölçülmesinde kullanılan, yaygın testlerden sadece bir kısmıdır.
Birkaç yıldan bu yana yürütülen araştırma esas alınarak, deterjan endüstrilerinin daha kolay parçalanabilen deterjanlar kullanmaları için belirli bir tarih, 31 Kasım 1965 seçilmiştir. Tam bir dönüş herkesin amacıdır ve bu konuda atılan en önemli adım, tetrapropilen benzensülfonatın (TPBS) diğerlerinin yerini almasıdır. Bu deterjan malzemesi, deterjan endüstrisinin ham maddesidir. Bulaşık ve çamaşır yıkama deterjanlarında kullanılan yüzey aktif maddeler pazarında, ağırlık olarak %70’lik paya sahiptir. Yılda yaklaşık 250 milyon kg civarında bir tüketim gücüne erişmiştir. TPBS, benzenin önce bir propilen tetramer ile alkillendirilmesi ve sonra, benzen halkasının sulfonasyonu ile üretilir. Propilen tetramer, dallanmış izomerlerin bir karışımından ibarettir ve pek azı, düz zincirli alkil gruplarına sahiptir. Daha kolay parçalanabilen yüzey aktif bir maddenin bulunabilmesi konusunda yapılan çalışma, alkil benzen oluşturmak için, düz zincirli bir hidrokarbon geliştirilmiştir. Düz zincirli maddeler, daha kolay parçalanabilen deterjanlar verir ve deterjan formülasyonuna kolaylıkla uyar.

YIKAMA ENDÜSTRİSİNİN TARİHÇESİ
Sabun endüstrisi olarak bilinen, yıkama endüstrisinin kökleri geçmişte 2000 yıl öncesine kadar uzanır. Pompeii kazılarında bir sabun fabrikasına rastlanmıştır. Bunlarla birlikte, pek çok sayıdaki kimyasal ham maddelerinde temelden bir değişme olmamıştır. 1940 ve 1965 yılları arasında, sabun gereksinmesinin %80’ini deterjanlar karşılamışlardır. 1975’lerde bu gereksinme %80’in üzerinde yeni deterjanlar tarafından sağlanmış bulunmaktadır. Bu deterjanlar, üretimleri için tamamıyla farklı yeni ham maddelere ve reaksiyonlara gereksinme duymaktadırlar.
Sabunun kendisi hiçbir zaman gerçekten bulunmamıştır. Fakat yağsı maddeler ve alkali karışımlarından yavaş yavaş geliştirilmişlerdir. Pliny the Elder, birincin yüzyılda sert ve yumuşak sabunun her ikisinin de üretildiğine değinmektedir; fakat on üçüncü yüzyıla gelinceye kadar sabun, bir endüstri olarak adlandırılacak miktarda üretilmemiştir. 1800 öncesine kadar sabunun, yağ ve alkalinin mekanik bir karışımı olduğu sanılmaktaydı; bundan sonra bir Fransız kimyacısı olan Chevreul, sabun oluşumunun gerçek bir kimyasal reaksiyon olduğunu göstermiştir. Domeier aynı süre içerisinde, sabunlaştırma karışımından gliserinin kurtarılması konusundaki araştırmasını tamamlaştırmıştır. Leblanc’ın sodyum klorürden ucuz sodyum karbonat üreten önemli buluşuna kadar, sabun üretimi için gerekli alkali, odun külünün kaba bir şekilde ekstraksiyonu veya doğal kalevi sulardan, örneğin Nil nehri gibi, evaporasyonla üretilmekteydi.

Sabun yapımında uygulanan temel proses 2000 yıldan bu yana değişmemiştir. Bu yöntemde, katı yada sıvı yağlar parti parti (süreksiz) olmak üzere bir alkali ile sabunlaştırılmakta ve sonra, karışıma tuz katılarak, sabun karışımından ayrılmaktadır. Fabrika işletilmesinde karşılaşılan başlıca değişmeler, katı ve sıvı yağların ön işlemlere sokulmaları ve hazırlanmış sabunun, örneğin püskürtme ile, kurutulması olmuştur. Hidroliz, hidrojenasyon, sıvı-sıvı ekstraksiyonu ve çeşitli katı ve sıvı yağların solventten kristalizasyonu, daha yeni ve daha iyi kalitede ham maddeler sağlamıştır. Sürekli sabun üretim prosesi 1937’de, Procter and Gamble kuruluşunun yüksek basınçta hidroliz ve sürekli nötralizasyon prosesini Quincy (Mass – ABD)’de kurmasıyla başlamıştır. Bunu izleyen gelişme, sürekli sabunlaştırma prosesi, Sharples and Lever Brothers kuruluşlarının müşterek çalışması sonucu ortaya çıkmış ve ilk fabrika 1945’te Baltimore’da kurulmuştur. Sürekli sabun üretim prosesi, önemli bir teknolojik gelişme olmasına karşın, sentetik deterjanların piyasaya çıkarılmasıyla, kısmen de olsa önemini yitirmektedir.

Deterjanın Kullanım Alanları ve Ekonomisi :

Deterjan satışları 1970’lerde 2 milyon dolara erişmiş, sabun satışı ise aynı süre içerisinde, yaklaşık 400-500 milyon dolar arasında sabit kalmıştır.
Sabun ve deterjan üretim ve Satışı
Sabun Deterjanlar Toplam
Milyon dolar Milyon kg Milyon dolar Milyon kg Milyon dolar Milyon kg
1940 313 1452 7 14 320 1466
1945 527 1713 35 68 562 1781
1950 540 1306 294 654 834 1959
1955 379 720 649 1260 1028 1980
1960 376 557 953 1785 1329 2342
1965 389 503 1154 2206 1543 2709
1970 427 476 1379 2560 1806 3035
1980 500 498 2000 3670 2500 4169
Kaynaklar: Soap and Synthetic Detergents – Domestic Sales, Imports, Exports and Per Capita Consumption, Chemical Economics Handbook, Standard Research Institute.

165 views

Petrolün yol açacağı zararlar
Petrol enerjisi yerine güneş enerjisini savunanların “romantik çevreciler” değil “gerçek çevreciler” olduğunu söyleyen Keskin şu uyarıda bulundu:

* Petrol şirketlerinin Dünya Bankası ve İhracat Kredi Ajansları aracılığıyla hükümetlerce desteklenen yatırım planlarının tümü, Kazakistan ve Azerbaycan’da gerçekleştirilirse, atmosfere karbondioksit yayılımı büyük ölçüde artacak ve küresel ısınma daha tehlikeli bir boyuta gelecek.

* İstanbul Boğazı dünyanın en tehlikeli su yollarından birisi. Buna rağmen, Hazar Bölgesi’nden batı ülkelerinin tüketici pazarlarına giden ağır petrol tankeri trafiğini taşıyor. Bu nedenle burası süregelen petrol bağımlılığımızı sorgulamak için çok uygun bir nokta.

* Hükümetler yenilenebilir enerji ve enerji verimliliği yatırımlarını ihmal ederken, fosil yakıtlar ve nükleer enerji, Amerika Birleşik Devletleri (ABD) gibi hükümetlerden hala her yıl 250-300 milyar sübvansiyon alıyor.

64 views

Üretim Yapan Firmalar:
Türkiye’de sıvı deterjan üretimi çeşitli ufak atolyelerde yaygın şekilde yapılmaktadır. Ancak işin biraz daha derinine inersek deterjan üretimi Lever, Benckiser gibi bazı büyük firmalar tarafından ciddi şekilde yapılmaktadır
Çamaşır suyunun üretimi
Gerekli Maddeler
Sodyumhipoklorit (NaClO) ‘in %5′lik çözeltisi, Su(H2O)
Yapılışı
İlk önce Tarım Koruma’dan %30′luk Konsantre Sodyum hipoklorit (NaClO) çözeltisi alınır. .Sonra imalat yerinde %5′e seyrelttirilir. Daha sonra kazanlarda yapılan karıştırma işlemi bitince bidonlara doldurulur.En sonunda ambalajlanarak piyasaya sevk edilir. Çamaşır suyuna bazen esans katılarak kokulandırılır.

KAYNAKLAR:
*Tempak San. Ltd. Şti.

132 views

Bakterilere küf ve mayalara etki eder. Mikrobik bozunmayı önlemek için gıdalarda koruyucu olarak kullanılır. Karınca salgısında bol miktarda bulunur.

Asetik asit(CH3COOH):

Sirke asidi olarak bilinir asetik asidin %5-8 lik çözeltisi sirke olarak kullanılır. Asetik asit bir çok ilaç ve endüstri maddesinin hazırlanmasında kullanılır. Tahriş edici kokuya sahip bir sıvıdır. Alüminyum asetat tuzu,taze kesilmiş yaralarda kan dindirici olarak kullanılır.

Sorbik asit(HC6H7O2):

Küf ve mayaların gelişmesine engel olur.Bu özelliğinden dolayı yiyeceklerde antimikrobik koruyucu olarak kullanılır. Kokusu,lezzeti yoktur.

Sülfürik asit(H2SO4):

Endüstride kullanılan en önemli asit ve dünyada en çok üretilen kimyasallardan biridir. SO2 kullanılarak Kontak Metodu denilen bir metotla üretilir. Endüstride bir çok alanda kullanılan bu asit,özellikle gübre üretiminde,amonyum sülfat üretiminde,patlayıcı yapımında,boya sanayiinde,petro kimya sanayiinde kullanılmaktadır.

Benzoik asit(C6H5COOH):

Beyaz renkli iğne ve yaprakçık görünümünde bir maddedir. Gıdalarda mikrobik bozunmayı önlemek için kullanılır. En çok kullanıldığı alanlar,meyve suyu,marmelat,reçel,gazlı içecekler,turşular,ketçap ve benzeri ürünlerdir. Benzoik asit,bir çok bitkinin yaprak,kabuk ve meyvelerinde bulunur. Benzoik asit,genellikle sodyum tuzu olarak kullanılır. İlave edildiği gıdanın tadını etkiler.

Folik asit:

Folik asit,yaşayan tüm hayvan ve bitki dokularında az da olsa bulunur. Folik asit en çok koyu yeşil yapraklı sebzeler ve gıda olarak kullanılan hayvanların böbrek ve karaciğerlerinde
1

bulunur. Biftek,hububat,sebzeler,domates,peynir ve sütte az miktarda bulunur. Folik asit eksikliğinde vücutta anemi (kansızlık) ortaya çıkar.

Hidrojen sülfür(H2S):

Renksiz bir gazdır. Kokmuş yumurtayı andıran bir kokusu vardır.Çok zehirlidir. Uzun zaman solunduğunda insanı öldüre bilir. Havada seyrektik olarak bulunduğunda yorgunluk ve baş ağrısı yapar.

Nitrik asit(HNO3):

Nitrik asit,dinamit yapımında kullanılır. Nitrik asidin gliserin ile reaksiyonundan nitrogliserin meydana gelir. Ayrıca nitrik asit NH4NO3 içeren gübrelerin üretiminde kullanılır.

Fosforik asit(H3PO4):

Saf fosforik asit,renksiz kristaller halinde bir katıdır. Fosforik asit, en çok, fosfatlı gübrelerin yapımında ve ilaç endüstrisinde kullanılır.

Hidroflorik asit(HF):

Hidroflorik asit yüksek oktanlı benzin yapımında,sentetik kriyolit(Na3AlF6) imalatında kullanılır. Ayrıca hidroflorik asit, camların üzerine şekil yapmak için kullanılır. Bu iş için, önce cam eşya yüzeyi bir parafin tabakası ile kaplanır. Sonra parafinin üzerine bir çelik kalem ile istenen şekil çizilir. Bu çizgilere hidrojen flüorür gazı veya çözeltisi tatbik edilir. Camdaki parafinin temizlendikten sonra camda yalnız sabit şekiller kalır.

Sodyum hidroksit(NaOH):

Beyaz renkte nem çekici bir maddedir. Su da kolaylıkla çözünür ve yumuşak kaygan ve sabun hissi veren bir çözelti oluşturur. İnsan dokusuna kaşındırıcı bir etkisi vardır. Sodyum hidroksit, lâboratuvarda CO2 gibi asidik gazları yakalamak için kullanılır. Endüstride bir çok kimyasal maddenin yapımında, yapay ipek, sabun, kâğıt,boya, deterjan endüstrisinde ve petrol rafinelerinde kullanılır.

Potasyum hidroksit(KOH):

Endüstride arap sabunu üretiminde, pillerde elektrolit olarak ve gübre yapımında kullanılır.

Kalsiyum hidroksit(Ca(OH)2):

Beyaz bir toz olup, suda hamurumsu bir görünüş alır. Sönmemiş kirece su ilave edilmesiyle elde edilir. Kalsiyum hidroksit asidik gazların uzaklaştırılması, kireç ve çimento yapımı alanlarında kullanılır.

2
Amonyak(NH3):

Renksiz, kendine özgü keskin kokusu olan bir gazdır. Sıvı amonyak özellikleri bakımından suya benzer, polar yapıdadır, hidrojen bağı yapar ve su gibi iyonlarına ayrışır. Amonyak,endüstride en çok azotlu gübrelerin ve nitrik asidin üretiminde başlangıç maddesi
olarak kullanılır. Lâboratuvarlarda ise amonyak , zayıf baz olarak ve bir çok kimyasal maddenin elde edilmesinde kullanılır. Amonyak, bilhassa nitrik asit ve amonyum tuzları imalatında, üre, boya, ilaç ve plastik gibi organik madde imalatında kullanılır. Amonyak gazı, normal sıcaklıkta basınç uygulandığında kolaylıkla sıvılaşır. Oluşan bu sıvının buharlaşma ısısı yüksektir (327kkal/g). Bundan dolayı amonyak endüstride soğutucu olarak kullanılır.

Hidrosiyanik asit(HCN):

Tabiatta bulunan zehirlerin en kuvvetlisidir. HCN’ nin kokusu şeftali çekirdeği içi kokusuna benzer. Metreküpte 34 miligram HCN varlığında kokusu hissedilebilir. Öldürücü tesir hızı yaklaşık 16 dakikadır. Öldürücü dozu konsantrasyonuna bağlıdır.

Laktik asit:

Zeytine lezzet ve bileşenlerinin salamuraya geçişini sağlıyor.

Probiyonik asit:

Peynirde,ekmek ve unlu mamullerinde rop hastalığına karşı, küflere karşı etkili bir asittir.

Malik asit:

Hafif ekşimsidir. Asitliği düzenlemek için kullanılır. suda çözünürlüğü yüksektir.

Tartarik asit:

Çözünürlüğü yüksek bir asittir. Asitlik ve tat için kullanılır. Üzümde bulunur.

Günlük hayatta karşılaştığımız maddelerden bir kısmı asit ve baz içerir. Asit ve bazlar her zaman evimizde bulundurduğumuz bazı mamullerin içinde bulunur. Şimdi bu mamullerin içinde bulunan asit ve bazları sırasıyla aşağıda gösterelim.

Şampuan:

Ammonium laureth sulfate. Sodyum citrate.

Sodium chloride. Ammonium lauryl sulfate.

Ammonium xylenesulfanete.

3

Sitrik asit.

Hydrogenated polydecene. Disodium EDTA.

Terasodium EDTA.

Diş macunu:

Kalsiyum karbonat. Sodium monofluorophosphate.

Sodium lauryl sulfate. Sodium carrageenan.

Sodium silicate.

Saç spreyi:

Cetrimonium chloride. Laktik asit.

Stearalkonium chloride. Palmitik asit.

Salicylic asit.

Sabun:

Sodium cocoly ısethionate. Coconut asit.

Stearic asit. Sodium ısethionate.

Sodium tallowate. Sodium stearete.

Sodium polm kernelate. Sodium chloride.

Trisodium EDTA

Cilt bakım kremi:

Sodium cetearyl sulfate. Sodium carbomer.

Tıraş köpüğü:

Palmitik asit. Vitamin hapı:Sorbik asit. Sitrik asit anhidr.

Potasyum klorür. Sodyum silikat. Folik asit. Stearic asit.

Ketçap:

Askorbik asit. Potasyum sorbat.

Sodyum benzoat.

Mayonez:

Sorbik asit.

Kola:

İnorganik asitliği düzenleyici H3PO4 Fosforik asit

Margarin:

Sitrik asit. Potasyum sorbat.

Limon sosu:

Sitrik asit. Askorbik asit.

Kabartma tozu:

Stabilizor(sodyum asit pirofosfat E450) .

Yiyecek ve içeceklerimize bulunan asitlerin yenilip içilmesinde bir mahsur yokken suni olarak elde edilen asitlerin yenilip içilmesi tehlike arz eder. Simdi sağlığımız için zararlı olan asitleri inceleyelim.

E-230 Sorbik asit: Vitamin B12’yi yok ediyor.

E-250 sodyum nirit, E251 Sodyum nitrat : Kalp damar hastalıkları.(tüm sosis ve salamlarda.)

E-120 Karminik asit: nörolojik hastalıklar.

E-330 sitrik asit: En tehlikeli kanserojen etki maddesi olup ne yazık ki bir çok hazır gıdada bulunuyor.(gofret, meyve suları, bazı hazır çorbalar,teneke konserve turşular, bazı hazır yaprak sarmaları,bazı şekerlemeler.)

E-300 Askorbik asit : Kanserojen etki maddesi. (bazı portakal sulu içeceklerde.)

Yurt dışında yasaklanan bizde hâlâ kullanılan katkılar:

E-211 sodyum benzoat: ketçaplarda bulunur.

E-210 Benzoik asit,

E-211 Sodyum benzoat,

E-213 Kalsiyum benzoat,

E-214 Etil-p-hidroksibenzoat,

E-215 Sodyum etil-p-hidroksibenzoat,

E-216 Propil-p-hidroksibenzoat,

E-217 Sodyum propil-p-hidroksibenzoat

Bunlar renkli draje çikolatalarda ve kaymaklı bisküvilerde kullanılır. Kalp hastalıkları, damar sertlikleri ve tıkanıklıklara yol açan katkı maddeleridir.

Mide ve bağırsak hastalıklarına yol açan katkılar:

E-338 Ortofosforik asit.

E-339 Sodyum fosfat.

E-340 Monopotasyum fosfat.

E-341 Monokalsiyum fosfat.

Sofradaki zeytin doğal zeytin mi:

Sofralarımızı süsleyen siyah zeytinlerin asıl renginin siyah olmadığını biliyor muydunuz? Zeytinlerin ağaçlarda toplanmasının ardından zeytinlerin işlenmesi arasında boyanması da yer alıyor. Zeytin üreten bölgelerde “zeytin boyası” olarak bilinen kimyasal olarak da demir oksit içeren boyayla zeytinlerin doğal renkleri kaybediliyor.(9 Nisan 2000 tarihli Zaman gazetesinden alınmıştır)

***********************************

Kaynaklar:

sürat yayınları kimya 1 kitabı

Marmara üniversitesi gıda mühendisliği gıda katkı maddeleri dersi ders notları,

Gıda kimyası kitabı

259 views

1.2. İyon Değiştirici Reçineler
İyon değiştiriciler , degişebilir katyon ve anyonları taşıyan, çözünür olmayan katı maddelerdir. Bu sentetik reçineler, yapı olarak iki kısımdan oluşur. İyon değiştirici maddelerin yapısını üç boyutlu hidrokarbon ağı ya da (matrix) elastik oluşturur. Diğer kısmını ise hidrokarbona kimyasal bağlarla bağlanmış asidik ya da bazik, iyonlaşabilen gruplar oluşturur. Organik ağ sabittir ve genel olarak laboratuvarda kullanılan çözücülerde çözünmezler. Ayrıca tüm pratik amaçlar için kimyasal inerttir. Fakat matrixe bağlı iyonlaşabilen ya da tepkimye girebilen aktif iyonlara sahiptir. Bu nedenle eğer bir değiştirici parçası, iyon içeren sulu eriyik ile temasa sokulursa, sonuncusu kolayca reçine ya da baştan bağlı olan iyonlarla değiştirilebilir.
Bir iyon değiştirici reçinenin kimyasal tepkileri , hidrokarbon iskeletine bağlı olan fonksiyonel grupların dağasıyla belirlenir. Belli başlı iki iyon değştirici grup vardır. Bunlar fonksiyonrl grupları sulu ortamların katyonlarıyla reaksiyona girebilen katyon değiştiriciler ve fonkiyonel grupları sulu ortamların anyonlarıyla reaksiyona girebilen anyon değiştiricilerdir. Bazı maddeler de hem anyon hem katyon değişimi yeteneğine sahip olup amfotrik iyon değiştiriciler adını alır.
Tipik bir katyon değiştirici reçinesi olan, sitirendivinil benzen polimeri stiren (1) ve divinil benzenin (2) kopolimerizasyonuyla hazırlanır. Polimeri kopolimerizasyon tepkimesi sırasında polistirenin çapraz bağlarıyla belli aralıklarla dönüşümlü olarak kovalent bağla bağlanırlar. Sonuçta, üç boyutlu, çözünmeyen bir hidrokarbon ağı oluşur. Eğer daha sonra sülfirik asit, polimerle birlikte reaksiyona sokulursa, sülfirik asit grupları (-SO3-H+), stiren divinil benzen polimerinin, benzen zincir çemberlerine girerler ve son madde olarak yapısı şekil 1.1’de gösterilen katyon iyon değiştirici reçine meydana gelir.

CH=CH2 CH=CH2
| |

(1) CH=CH2
(2)

- CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 –
| | |

SO3H | SO3H
- CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 –
| | | |

| SO3H SO3H |
-CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH –
| | |

| SO3H |
- CH - – CH -

Şekil 1.1

Reçinenin birim hacmindeki fonksiyonel grupların toplam sayısı onun teorik iyon değiştirme kapasitesini belirler .
Tipik bir zayıf asidik katyon iyon değiştiricisi divinil benzenin ve metokril asidin veya resorsilik asit ve formaldehitin kopolimerizasyonu ile hazırlanır.
Tipik bir anyon değiştirici reçinesine, çapraz bağlı poli stirenin klorometillendirilmesi ve sonra da ürünün trimetil amin bigi tersiyer bir aminle muamelisiyle hazırlanır. Bu da yapısı şekil –1.2’de gösterilen bir değiştiricinin klorit tuzunu verir.
Klorometillendirilmiş polistren tersiyer amin yerine, sekonder aminle muamele edilirse, oluşan ürün zayıf bir anyon değiştiricisidir.

-CH – CH2 – CH – CH2 – CH –
| | |

-Cl(CH3)N+CH2 | CH2N+(CH3)3Cl-
|
- CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 –
| | | |

| CH2N+(CH3)3Cl- CH2N+(CH3)3Cl- |
| |
-CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH –
| | |

| | |
- CH - | – CH -
CH2N+(CH3)3Cl-

Şekil 1.2

Anyon değiştiricilerinin kimyasal stabiliteleri, katyon değiştiricilerden daha azdır. Yüksek sıcaklıkta aminler hemen hidrojenlenir ve iyon değiştiricinin kapasitesini azaltır ve çözeltinin çözünebilen organik madde ile bulaşmasına neden olur.
Bu çapraz bağlı vinilbenzen reçineleri önemli fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir. Örneğin konsantrasyon asitlerde, bazlarda ve tuzlarda çözünmezler ve oksidasyon, rediksiyon ve radyasyona karşı rezistanttırlar. Reçineler mükemmel bir termal yatkınlığa ve büyük bir “değiştirme kapasitesi”ne sahiptir. Bu stiren-divnil benzen matrixinin benzen zincirlerinin büyük orandaki eklenmiş iyonik fonksiyonel grupları içermesi gerektiği anlamına gelir. Reçine matrix’ine kovalent bağla bağlanmış olan iyonik gruplar sulu eriyiklerde gösterdikleri özelliklerin aynısını gösterirler ve sanki serbert monomerik formlarındaymış gibi davranırlar. Sonuç olarak, polimere bağlı olan iyonik grup, iyon değiştirici materyalin yapısını belirler. Bu nedenle zayıf ve güçlü iyonlu asit ve bazlarda olduğu gibi iyon değiştirici reçinelerinde bu tür sınıflandırılmaları olabilir. Birçok iyon değiştirici çeşidi olması hemen “iyon değiştirici materyoller en iyi şekilde sınıflandırırız ? “ sorusunu akıllara getirir.
Şimdiye kadar modern iyon değiştirici çeşitlerinin reçinesel bir yapıda olduğu anlatıldı. Tüm protik amaçlar için bu sentetik polimerleri materyali yalnızca iki çeşittir.şekil 1.1 ve 1.2’de gösterilen ve polistiren reçineler olarak adlandırılanlar birinci çeşittir. İkincisi ise şekil 1.3’de gösterilen metokrilik asitin (III) ve divinil benzenin polimerizasyonu ile hazırlanırlar. Bu tepkimenin sonucunda ise iyon değiştiricinin okrilik çeşiti olan zayıf asittir.

CH3
|
C=CH2
|
COOH
(III)

2 çeşit çapraz bağlı vinil benzen polimerlerie ek olarak; selüloz ,jel, poliakrilamit veya dextransların, fonksiyonel grupların içerisine girmesiyle hazırlanan, değişim matetyalleri ve organik iyon değişim kristalleri gibi yüksek kapasitede diğer tipte iyon değişim maddelerini verebiliriz.

CH3 CH3 CH3
| | |
- C – CH2 – C – CH2 – CH – CH2 – C -
| | | |
COOH COOH COOH

|
CH3 CH3 | CH3
| | | |
- C – CH2 – C – CH2 – CH – CH2 – C -
| | | |
COOH COOH COOH

Şekil 1.3

Örneğin belli iyonlar için yüksek seçici ya da serum proteinler, nüklerik asit ve enzimleri gibi makro moleküllerin froksiyonlarında kullanılırlar.
Çapraz bağlı vinilbenzen reçineleri çok yönlüdür ve diğer iyon değiştirici maddelerden daha çok kullanılırlar. Bu nedenle, diğer değiştirici reçine çeşitlerinden çok, bu tip üzerinde durulacaktır. Yine de çapraz bağlı reçinelerin prensipleri ve kavramları diğer iyon değiştirici maddelere kolayca uygulanabilir.
****************************************************
İyon değiştiriciler yüksek oranda polar gruplar ihtiva ettiklerinden reçineler kuvvetli hidrofilik olup su çekerler. Şişip büzülürler, hidroskopik jel gibi hareket ederler. Kuru reçinenin bir gramı 0,5-1g su absorblar.
Reçinenin değiştirme tarzı ihtiva ettiği fonksiyonel gruplara bağlıdır. Kuvvetli bir asidik reçine (sülfonik asit tipi) bütün şartlarda az çok hidroliz olur. Karboksilik asit ve fenolik reçineler zayıf elektrolit gibi davranırlar. Bunların teorik kapasitesine sadece bazik çözeltilerde varılır. Zayıf bazik reçineler iyi iyonlaşmadıklarından zayıf asitlerin absorbsiyonunda kullanılmazlar. Fakat kuvvetli bazik reçiniler (quarterner aminler gibi ) H2SiO3 ve H2CO3’le yer değiştirme reaksiyonları verirler. Kuvvetli reçinelerin tuzları yıkamayla hidroliz olmazlar. Zayıf reçinelerin tuzları ise zayıfça hidroliz olurlar. Eğer reçine tuz formundaysa değiştirme hızı büyüktür.
Hafif ve gözenekli katılar olan iyon değiştirici reçineler küre, boncuk ya da levhalar halinde hazırlanır.
Bunların başlıca kullanım alanları şunlardır.
a) endüstride sulardaki Ca2+, Mg2+, Fe2+ ve Mn2+ iyonlarının uzaklaştırılması (suyn yumuşatılması)
b) şekerin saflaştırılması
c) minerallerden altın, gümüş ve uranyum gibi değerli elementlerin ayrılması
d) esterleşme ve hidroliz reaksiyonlarında katalizör olarak kullanılması
*************************************************
1. 5 (9-7) İyon Değiştiricilerin Sınıflandırılması
Suların yumuşatılması, genellikle katyonik ve anyonik iyon değiştiricileriyle apılır. Katyon iyon değiştiriciler sodyum iyon değiştiriciler ve hidrojen iyon değiştiriciler olmak üzere ikiye ayrılır. Birinciler, sulu çözeltilerdeki katyonlerı Na+ iyonları ile, ikincisi ise H+ iyonları ile değiştirirler.
Anyonik iyon değiştiriciler ise iki grupta incelenir. Kuvvetli bazik anyon değiştiriciler, zayıf bazik anyon değiştiriciler.
İyon değiştiriciler bundan başka kimyasal birleşimlerine göre organik ve anorganik olarak gruplandırılabilir. Organik kökenli iyon değiştiriciler iki sınıfta toplanır.
A) Reçine kökenli iyon değiştiriciler .
B) Sulfone kömür kökenli iyon değiştiriciler.
Anorganik kökenli olanlar ise başlıca ikiye ayrılırlar.
Doğal zeolitler, sentetik zeolitler. Bunlardan başka zirkonyum ve titan fosfatlar zirkonyum ve kalay oksit , amonyum, fosfomolibdat gibi maddeler anorganik iyon değiştiricilerdir.
9.8 Katyon İyon Değiştiriciler
a) Sodyum iyon değiştiriciler
Bunlar başlıca slikat, sülfone kömür ve reçine kökenli olabilirler. Yumuşatılacak su, iyon değiştirici kolonundan geçerken sudaki Ca2+ ve Mg2+ iyonları Na+ iyonları ile yer değiştirir. Yer değiştirme reaksiyonları şunlardır.

2RNa+Ca(HCO3)2  R2Ca+ 2NaHCO3
2RNa+CaSO4  R2Ca+ Na2SO4
2RNa+CaCl2  R2Ca+ 2NaCl
Buradaki R, reçine ve sülfone kömür esaslı reçinelerde organik kök zeolit tipi reçinelerde ise -O-Xal2O3 YSiO2 ZH2O dur.
b) Hidrojen iyon değiştiriciler
Sülfone kömür ve reçine kökenli olan bu sistemlerde sudaki Ca2+ Mg2+ iyonları ve ayrıca Na+ iyonlarıda H+ iyonları ile değiştirilirler. Bu tip iyon değiştiriciden çıkan su düşük pH a sahip olup H2SO4, HCl, H2CO3 gibi asitler ihtiva eder.
Hidrojen iyon değiştiricisi kısaca H2R olarak gösterilirse suyun yumuşutulması sırasında şu reaksiyonlar oluşur.

MgSO4 + H2R  H2SO4 + MgR

2NaCl + H2R  2HCl + Na2R

MgCl2 + H2R  2HCl + MgR

Ca(HCO3)2 + H2R  2H2CO4 + CaR

Rejenerasyon % 5-10 HCl veya H2SO4 ile gerçekleştirilir. Asitin stökiometrik miktarının % 150-300 ü kullanılır. Rejenerasyon reaksiyonları şunlardır.
CaR + H2SO4  H2R + CaSO4
MgR + H2SO4  H2R + MgSO4
Na2R + H2SO4  H2R + Na2SO4
Bu yöntemde oluşan H2CO3 suyun havalandırılması veya vakumla giderilir. Sularda kalan HCl ve H2SO4 ise NaOH ile nötralleştirilir veya bu asitli su Na+ iyon değiştiriciden gelen ve Na2CO3 içeren suyla karıştırılarak istenilen pH elde edilir.
Baz hallerde eğer baziklik belirli bir değere ayarlanmak istenirse o zaman hidrojen iyon değiştiricisiyle sodyum iyon değiştiricisi birlikte kullanılır.
9.9 Sodyum Ve Hidrojen İyon Değiştiricilerinin Birlikte Kullanılması
Bazı iyon değiştirme işlemleri sonucu ortaya çıkan alkalinite izin verilemez düzeydedir. Bu durumda biri Na+ formunda reçineyle öteki H+ formunda reçineyle yüklenmiş iki kolon kullanılır. Yumuşatılacak su önce birinci kolondan (Na formundaki reçineyle dolu olan) sonrada ikinci kolondan geçirilir. Sonuç olarak sodyum ve hidrojen iyon değiştiricilerde vukubulan reaksiyonlar ortaya çıkar.
Ca(HCO3)2 + H2R  2H2O + 2CO2 +CaR
Reaksiyonduda oluşan CO2 , gaz gidericileriyle uzaklaştırılırlar.
Bu arada H2SO4 ve HCl oluşur. İki kolondan çıkan su uygun oranlarda karıştırılarak, ikinvi kolonda oluşan asitler ilk kolondan çıkan sudaki sodyum bikarbonat ile nötralleştirilirler.
2NaHCO3 + H2SO4  Na2SO4 + 2H2O + CO2
NaHCO3 + HCl  NaCl + H2O + CO2
İlk kolonun rejenerasyonu NaCl, ikinci kolonunki ise %1* luk HCl ile yapılır. İki kolonsan çıkan su aşağıdaki denkleme uyularak karıştırılır.

X=N – m
M + N
X : Hidrojen iyon değiştiricisinden geçirilmesi gereken su yüzdesi
m : iki kolondan çıkan suların karıştırılması sonucu toplanan suyun istenilen
toplam alkalinitesi
M : Yumuşatılacak suyun toplam alkalinitesi
N : Yumuşatılacak sudaki nötr tuzlarının (Cl- + SO42-) yüzdesi
9.10 Ayon İyon Değiştiriciler
a) kuvvetli bazik anyon değiştiriciler
Bunların eldesi için önce stiren-divinilbenzen reçinesi klorometillerdirme reaksiyonuna sokulur.
Daha sonra tersiyer aminle muamele edilerek quaterner amonyum tuzları oluşur. Bu polimer reçineler NH4OH gibi hareket ederler ve -CH2N+R3Cl- grupları ihtiva edrler. Sulu çözeltilerdeki SO42- , Cl- ,NO-3 gibi kuvvetli asit anyonlarını ve HCO-3 ve SiO2-3 gibi zayıf asit anyonlarını bünyelerinde tutarlar. Hidroksil grupları içeren bu reçineler aşağıdaki reaksiyonlarda görüldüğü gibi zayıf ve kuvvetli asitleri nötralleştirirler.
2R4NOH + H2SO4  (R4N)2SO4 + 2H2O
2R4NOH + H2SiO3  (R4N)2SiO3 + 2H2O Bunların rejenerasyonları için NaOH çözeltilerinden yararlanılır.
(R4N)2 SiO3 + 2NaOH  2R4NOH + Na2SiO3
Pahalı reçinelerdir. Genellikle NO-3 iyonlarının uzaklaştırılmasında kullanılırlar. Kanalizasyon sularının tasfiyesinde kullanıldıklarında, NO-3 ve PO3-4 iyonlarının %95’i uzaklaştırılır.
b) zayıf bazik anyon değiştiriciler

342 views

Radyokarbon oluşur oluşmaz bozulmaya başlar. Atmosferde bir miktar radyokarbon oluştuğunda, bu miktarın yarısı 5.700 yıl kadar sonra bozulmuş olur (ve azot gazına dönüşür). Geri kalan miktarın yarısı da daha sonraki 5.700 yılda bozulur ve ölçülemeyecek kadar küçük bir kalıntı kalıncaya kadar bu böyle devam eder. Bir ağaç, ölümünden 5.700 yıl sonra, canlıyken bünyesinde bulunan radyokarbon / olağan karbon oranının sadece yarısını ihtiva eder. 11.400 yıl (veya iki yarı–ömür) sonra, tabiattaki oranın sadece dörtte birini içerir. Yaklaşık beş yarı–ömür, veya kabaca 30 bin yıl sonra ise, çok zor ölçülen bir kalıntı kalır, bu yüzden radyokarbon testi sadece 30 bin yıldan daha genç kalıntıların yaş tayininde sağlıklı şekilde kullanılabilir.

Radyokarbon testi, bir zamanlar canlı olan varlıkların kalıntıları üstünde çalışır; meselâ binlerce yıl öncesine ait bir mezardaki kemikler veya ağaçtan yapılmış direkler gibi. Böyle organik bir maddenin yaşını tayin etmek için kalan radyokarbon miktarını saymak, buradan da canlının ne zaman radyokarbon almayı durdurduğu –yani ne zaman öldüğü– sonucunu çıkarmak gerekmektedir.

Testin değeri, bir papirüs parçasının veya seyrek karşılaşılan bir kafatasının ne kadar zaman öncesine ait olduğunu öğrenmek gerektiğinde ortaya çıkmaktadır. Netice itibariyle bu teknik yeryüzünde radyokarbonun (karbon 14) yaygın, olağan ve kararlı karbona (karbon 12) oranını, ve daha da önemlisi bu oranın zaman içinde sabit kalıp kalmadığını doğrulukla bilmeye dayanmaktadır. Yani testin sağlıklı işlemesi için yeryüzündeki radyokarbon / olağan karbon oranı, teste konu olan varlık hem hayatta iken, hem de öldükten sonra aynı kalmış olmalıdır, ve metodun ilk geliştirildiği günden beri de aynı kabul edilmiştir (son gelişmeler ışığında böyle bir ön kabulün doğru olmadığı anlaşılmıştır). Arkeologlar mezarını buldukları bir insanının yaşını belirlemek istediklerinde, eğer bu insan hayattayken yeryüzünde daha fazla karbon 14 mevcut idiyse, kemiklerden elde edilen yaş hatalı olacak, o insan gerçek yaşından daha genç gözükecektir. Eğer yaşarken yeryüzünde daha az radyokarbon mevcut idiyse bu durumda daha yaşlı gözükecektir.

Libby ve ekibi 1940’larda bu tekniği geliştirirken, Dünya’daki karbon 14 miktarının insanın yeryüzündeki varoluş zamanı boyunca değişmediğine inanıyorlardı; çünkü bu varoluş zamanı, Dünya’nın 4,6 milyar yıl olarak kabul edilen yaşı yanında çok küçük kalıyordu. Libby de radyokarbon oranını “denge değeri” ifadesiyle sabit kabul ediyordu.

Dünya oluştuktan ve bir atmosfere sahip olduktan sonra, karbon 14’ün inşa edileceği 30 bin yıllık bir geçiş periyodu olacaktı. Bu periyodun sonunda, kozmik radyasyon etkisiyle meydana gelen karbon 14 miktarı sıfıra doğru bozulan karbon 14 miktarıyla dengelenecekti. Libby’nin terminolojisiyle, 30 bin yıl sonunda yeryüzündeki radyokarbon rezervuarı sabit duruma ulaşmış olacaktı.

Problemler başlıyor
Üniformitaryen jeolojiye (jeolojik zamanlar boyunca tabiattaki şartların değişmediğini kabul eden görüşe) göre, Dünya, rezervuarın dolması için gereken 30 bin yıldan binlerce defa daha yaşlı olduğundan, radyokarbon miktarı milyarlarca yıl önce dengeyi yakalamış ve insanın yaratıldığı günden bugüne kadar da bu sabit değeri korumuş olmalıdır. Teorinin bu kısmını test etmek için Libby, radyokarbonun hem oluşma hem de bozulma oranlarıyla ilgili ölçümler yaptı ve önemli bir çelişki belirledi. Buna göre, radyokarbon atmosferde bozulup ortadan kalkma hızına göre % 25 daha hızlı oluşuyordu. Libby, bu sonucu deney hatası olarak kabul etti.

Libby’nin deneyleri 1960’larda, daha gelişmiş tekniklerle çalışan kimyacılar tarafından da tekrarlandı. Sözkonusu radyasyon miktarı çok küçük olduğundan (saniyede birkaç atomun bozulması) ve sonuçları bozabilecek diğer bütün radyasyon kaynaklarını seçip elemek gerektiğinden, deneyler çok hassas ölçümleri gerektiriyordu. Yeni deneyler, Libby’nin tesbit ettiği çelişkinin sadece deney hatası olmadığını gösterdi; bu mevcuttu. Büyük hatalara rağmen, bugünkü tabiî oluşum oranının tabiî bozulma oranını % 25 kadar aştığını gösteren güçlü belirtiler olduğu, karbon 14’ün oluşma ve bozulmasındaki dengenin korunmadığı belirlendi.

Bunu, Southern California Üniversitesi’nden Hans Suess; Journal of Geophysical Research’de ve V.R. Switzer Science’da yazarak diğer bazı araştırmacılarla birlikte teyid ettiler. Verileri gözden geçiren Utah Üniversitesi’nden metalürji profesörü Melvin Cook, karbon 14’ün bugünkü oluşum oranının bir dakikada bir gramda 18,4 atom, bozulma oranının ise bir dakikada bir gramda 13,3 atom olduğu sonucuna ulaştı; yani aynı zaman aralığında oluşma oranı bozulmadan % 38 kadar fazlaydı. Bu keşif Cook tarafından şu şekilde izah edildi: “Bu sonucun iki anlamı olabilir: ya, karbon 14’le ilgili olarak atmosfer şu veya bu sebepten dolayı geçici bir inşa aşamasındadır… veya radyokarbon yaş tayin metodunun temel kabullerinden herhangi birinde bir yanlışlık vardır.”

Cook, radyokarbon oluşması ve bozulmasıyla ilgili eldeki en son rakamları aldı ve buradan sıfır radyokarbona ulaşacak şekilde geriye doğru hesaplamalar yaptı. Aslında bunu yaparken, radyokarbon tekniğini kullanarak Dünya atmosferinin yaşını hesaplamaya çalışıyordu. Sonuçta, Dünya atmosferinin yaşı 10.000 yıl civarında çıktı. Üniformitaryen jeoloji ve Darwinci teori diyetiyle beslenip yetiştirilmiş birisi için, veya standard bir jeoloji ders kitabını açan lise veya üniversite öğrencisi için, hayatın Dünya üzerinde 10.000 yıl gibi kısa bir geçmişi olabileceği fikri, kaçınılmaz olarak mantıksız gözükür. Acaba radyokarbon metodu yaşı bilinen nesneler için test edilip doğruluğu tamamen gösterildi mi? Acaba bu teknik, mükemmel sonuçlarla arkeolojide geniş bir kabul gördü mü? Acaba kullanılan metodda yıllar önce herhangi bir kusur bulunmuş muydu?

Radyokarbon metodu, yaşını bağımsız olarak, meselâ arkeolojik kaynaklardan bildiğimiz nesneler üzerinde denenmişti ve etkileyici erken başarılar elde etmişti. Test edilen ilk eşyalardan biri, Mısır’da bir firavun mezarından çıkarılmış olan ve bağımsız olarak 3.750 yıl öncesine ait olduğu bilinen ağaç bir kayıktı. Radyokarbon denemesi 3.441 ile 3.801 yıl arasında bir tarih verdi; bu sadece 51 yıl gibi bir hata demekti. Fakat bu umut verici başlangıçtan hemen sonra, metod için zorluklar başladı ve sonraki denemeler anormal yaşlar verdi.

Anormal yaşlarla ilgili son örneklerden birisi şuydu: 1991’de Güney Afrika’da açık arazide bulunan kaya resimleri Oxford Üniversitesi tarafından analiz edilmiş ve yaklaşık 1.200 yıl yaşlı olduğu hesaplanmıştı. Bu önemliydi, çünkü bunlar bölgede bulunan ilk açık arazi resimleriydi. Fakat, bu konuda çıkan haberler Capetown’da oturan bir bayanın, Joan Ahrens’in dikkatini çekti. Ahrens resimleri tanıdı; bunlar kendisinin resim dersinde yaptığı ve daha sonra bahçesinden çalınan resimlerdi. Bu gibi olayların anlamı şuydu ki, yanlışlıklar, yaş tayin tekniklerini bazı dış metodlarla kontrol etme şansına sahip olduğumuz böyle seyrek durumlarda ortaya çıkarılabilirdi sadece. Böyle dışarıdan araştırma imkânları mevcut değilse, karbon tekniğinin verdiği hükmü kabul etmek zorunda kalıyorduk.

Bu anormal keşiflerle ortaya çıkan durum Introduction to Prehistoric Archaeology adlı eserde şöyle özetleniyor: “Yıllardan beri, muhtemel hataların…nisbeten küçük etkileri olabileceği düşünüldü, fakat radyokarbon yaşlarıyla ilgili yakın zamanda yapılan araştırmalar, karbon 14’ün atmosferdeki tabiî konsantrasyonunun hesaplanan yaşları belli dönemlerde önemli ölçüde etkileyecek kadar değişmiş olduğunu gösteriyor. Değişim miktarı teorik olarak tahmin edilemediğinden, karbon 14 ile gerçek takvim arasında korelasyon yapabilecek mutlak kesinlikte paralel bir yaş tayin metodu bulmak artık zorunlu olmuştur.”

Ağaçların büyüme halkaları
Radyokarbon yaş tayinini teyid etmek için başvurulan paralel tayin metodu, California ve Nevada dağlarının yüksek kesimlerinde yetişen ve Yeryüzü’ndeki en yaşlı canlı varlık olan ilginç bir ağaç, bristlecone çamı üzerinde test edilmiştir.

Bristlecone çamı, Arizona Üniversitesi’nden Charles Ferguson tarafından dendrokronoloji (ağaç halkalarıyla yaş tayini) bilimini geliştirmek için kullanılmıştır. Bu yararlı bir ağaçtır, çünkü çok uzun yaşamaktadır ve halkalarındaki ardışıklıkların geçmişteki belli yılları temsil ettiği söylenmektedir. Bu durum, genç bir ağacı daha yaşlı ağaçlarla (ölmüş ağaçlar da dahil) mukayese etme imkânı vermekte ve sonuçta ağaç halkası kronolojisi giderek daha geri tarihlere çekilmektedir. Alınan ağaç örneklerindeki belli diziler incelenerek yapılan yaş tayinleri Ferguson’a günümüzden 8.200 yıl öncesine uzanan bir ana kronoloji inşa etme imkânı vermiş ve bu da radyokarbon yaşlarındaki değişimlerin doğruluğunu test etmekte kullanılmıştır. Hans Suess, üzerine ana kronolojinin bina edildiği bristlecone çam örneklerinin yaşını bir de radyokarbon yöntemiyle tayin ederek bir sapma cetveli hazırlamıştır. Bu cetvel teoride radyokarbon metodunun yanlışlıklarını 10.000 yıl öncesine kadar düzeltme imkânı vermektedir. Fakat cetveller için bir kalibrasyon metodu henüz geliştirilmiş değildir. Yani geçmişten bugüne çok iyi bildiğimiz sabit bir kriter bulunmamaktadır.

Radyokarbon tekniğinin mucidi Libby, önemli sapmaların olabileceğini başlangıçta düşünmemişti. “Bu tekniği geliştirdiğimizde” diyordu Libby, “elimizde en küçük bir delil olmamasına rağmen, kozmik ışınların sabit kaldığını varsaydık. Fakat şimdi değişim olduğunu biliyoruz.”

Yakın zamanda tartışmaya yeni bir zorluk daha girmiş bulunuyor. Dendrokronolojinin dayandığı temel prensip –her yıl bir ağaç halkası oluşur– sorgulanıyor. Encyclopaedia Britannica’da Holosen dönemiyle ilgili olarak dendrokronoloji çalışmalarını yazan R. W. Fairbridge şunları söylüyor: “Ağaç–halkası analizlerinde bazı tuzaklar keşfedildi. Zaman zaman, çok şiddetli geçen bir mevsimde, büyüme halkası oluşmayabilir. Bazı enlemlerde, ağaç halkasının büyümesi nem ile, bazılarında sıcaklıkla doğru orantı göstermektedir. İklim açısından bu iki faktör farklı bölgelerde genellikle ters orantılı bir ilişki içindedir.” Aynı şekilde, eğer büyüme baharda başlar, sonra vakitsiz soğuklardan dolayı durur ve tekrar başlarsa, bir yıl içinde iki halka da gelişebilir ve bu yanıltıcı olur. Sonuçta, iklim değişiklikleri, düzeltme cetvellerinde bristlecone çam yaşlarıyla ilgili değişiklik yapmayı gerektirmektedir. Burada anahtar soru, karbon 14’ün oluşma ve bozulma oranı arasındaki uyuşmazlığın nasıl açıklanacağıdır.

2001 yılında Bahama adalarındaki bir mağarada 45 bin yıl önce oluşmaya başlamış bir dikit üzerinde analiz yapan Arizona Üniversitesi’nden Warren Beck ve arkadaşları, karbon 14’ün atmosferik konsantrasyonunda 45 bin ile 33 bin yıl öncesi arasında çok büyük değişimler belirlediler ve bunun sebebinin, yeryüzünü anormal derecede yüksek kozmik ışın akılarıyla radyasyona mâruz bırakmış bir süpernova patlaması olabileceğini ileri sürdüler.

Problem şuydu: eğer karbon 14 konsantrasyonu önemli ölçüde değiştiyse, bu dönemin fosillerinin yaşlarını tayin etmek imkânsız hâle gelmektedir. Lyon Radyokarbon Yaş Tayin Merkezi müdürü Jacques Evin, “atmosferdeki karbon 14 oranının zaman içinde sabit kalmadığı uzun zamandan beri biliniyor. Dolayısıyla ölçüm yaşları sıklıkla değişiyor” diyor. Üçbin yıl önce gözlenen en büyük karbon 14 değişimi bu metodun ve dolayısıyla ağaç halkaları, mercanların büyüme çizgileri ve göl tortullarının çökelme sınırları gibi kalibrasyon yöntemlerinin kullanılmasını imkânsız hâle getiriyor.

Sonuçta, bilimde bugün “doğru” olarak bilinen bir bilginin yarın daha sağlıklı ve soğukkanlı değerlendirmelerle çürütülebileceği gerçeğini bir defa daha görmüş bulunuyoruz. Buna, jeolojik geçmişte meydana gelmiş ve bir daha tekrar edilmesi mümkün olmayan hâdiseleri çözmeye çalışırken bilhassa dikkat etmeliyiz. Bilimin sınırları var, fakat bilimle iştigal edenlerin bunu anlaması da en az onun kadar önemli. Evrim teorisi ise, Uranyum–Kurşun yaş tayininde olduğu gibi Karbon 14 metodundaki problemlerden dolayı da, dayanmaya çalıştığı destekleri bir bir kaybediyor. Böylece, bir teori olmak için gereken şartları sağlamaması bir yana, sadece ideolojik bir dayatma hüviyeti taşıdığı da giderek daha açık gözüküyor.

Kaynaklar –
-Milton, R. 1997 – Shattering the Mythes of Darwinism. Park Street Press, Vermont.
- Bourdial, I. 2001 – Une faille dans le carbone 14. Science & Vie. No: 1007, Août, Paris.

33 views