Asit

Asit, suda çözündüğünde hidrojen iyonları (H⁺) salan veya proton veren maddelere verilen genel addır. pH değeri 7,0’dan düşük olan asitler, turnusol kağıdını kırmızıya çevirir, ekşi tat verir, yaygın metalleri çözebilir ve bazlarla reaksiyona girerek nötr tuz ve su oluşturur. Asitler, alkalinlerin (bazların) zıddıdır.

Ayrıntılı Açıklama

Asit kavramı tarihsel olarak Arrhenius, Brønsted-Lowry ve Lewis teorileriyle tanımlanmıştır:

• Arrhenius Tanımı: Suda çözündüğünde H⁺ iyonu veren maddeler (örneğin HCl → H⁺ + Cl^–).
• Brønsted-Lowry Tanımı: Proton (H⁺) donörü olan maddeler; su dışı ortamlarda da geçerlidir.
• Lewis Tanımı: Elektron çifti kabul edebilen maddeler (daha geniş kapsamlı).

Asitlerin güçlüğü, dissosiyasyon derecesine göre sınıflandırılır:

• Kuvvetli asitler: Tamamen iyonlaşır (HCl, HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄‘ün ilk protonu).
• Zayıf asitler: Kısmen iyonlaşır (CH₃COOH, H₂CO₃, HCN).

pH, asitliğin ölçüsüdür ve şu formülle hesaplanır:

$$ \text{pH} = -\log_{10} [H^+] $$

Su arıtma bağlamında asitler şu şekillerde önem taşır:

• Ham sudaki alkaliniteyi nötralize etmek için pH düşürme.
• Koagülasyon-flokülasyon süreçlerinde optimum pH aralığını sağlamak (genellikle 5,5-7,0).
• Anyon değiştirici reçinelerin rejenerasyonu (HCl veya H₂SO₄ ile).
• Kireç çözme ve temizlik işlemleri.
• Karbon dioksit (CO₂) çözünmesiyle oluşan karbonik asit (H₂CO₃), suyun doğal asitliğini belirler.

Yaygın kullanılan asitler:

• Hidroklorik asit (HCl): Güçlü, ucuz, katyon reçinesi rejenerasyonu.
• Sülfürik asit (H₂SO₄): Çok güçlü, pH ayarı ve koagülasyon.
• Nitrik asit (HNO₃): Daha az tercih edilir (nitrat kirliliği riski).
• Fosforik asit (H₃PO₄): Korozyon kontrolünde.
• Organik asitler (asetik, sitrik): Gıda uyumlu sistemlerde temizlik.

Uygulamalar

• pH düzeltme: Yüksek alkaliniteli sularda pH’ı düşürerek koagülasyonu optimize etme.
• Reçine rejenerasyonu: Katyon değiştirici reçineleri H⁺ formuna döndürme.
• Membran temizliği: Ters ozmoz ve ultrafiltrasyon membranlarındaki inorganik kirleticileri (kalsiyum karbonat, demir oksit) çözme.
• Korozyon kontrolü: Langelier ve Ryznar indekslerini ayarlayarak borularda kireç birikimini önleme veya korozyonu azaltma.
• Karbon dioksit sonrası nötralizasyon: CO₂ ile pH düşürme sonrası asitlik kontrolü.
• Atıksu arıtımı: pH nötralizasyonu ve ağır metal çöktürme öncesi ayarlama.

Avantajlar ve Dezavantajlar

Avantajlar

• pH’ı hızlı ve etkili şekilde düşürür.
• Koagülasyon ve flokülasyon verimliliğini artırır.
• Reçine kapasitesini geri kazandırır.
• Membran ömrünü uzatır (düzenli temizlikle).
• Bazı asitler (CO₂) güvenli ve yan ürün bırakmaz.

Dezavantajlar

• Aşırı dozaj suyun aşırı asidik olmasına ve korozyona yol açar.
• Kuvvetli asitler tehlikeli maddelerdir; taşıma, depolama ve kullanımda güvenlik riski.
• Sülfürik asit kullanımında sülfat yükü artar (ikincil içme suyu standardı sınırı).
• Anyon yükünü artırabilir (Cl^–, SO₄^2-).
• Organik asitler daha pahalıdır.
• Yanlış kullanımda personel yanığı ve ekipman hasarı riski.

Güvenlik ve Dozaj Kontrolü

Asit dozajı genellikle pH probu veya akış-orantılı pompalarla otomatik kontrol edilir. İş güvenliği için seyreltilmiş çözeltiler tercih edilir, kişisel koruyucu ekipman zorunludur. Atık asitler nötralize edilerek deşarj edilir.