Yüzey Teknolojisi İşlem Zinciri Yüzey İşleme İçin Tesisler / Ekipmanlar

Ağustos 14, 2018, 9:31 am
37 dakika
Yüzey Teknolojisi

 

İzzet Aydın
Genel Müdür
Hillebrand Chemicals Kimyasal Pazarlama Ltd. Şti.

 

 

Malzemelerin yüzey işlemlerinde, özellikle metalik malzemelerde ve plastiklerin metalleştirilmesinde yaş kimyasal prosesler yaygın olarak kullanılmaktadır. Günümüzde bu amaçla yarı otomatik veya tam otomatik sistemler kullanılmaktadır. İşlenecek parçaların türüne bağlı olarak, çalışma banyo hacimleri birkaç litreden birkaç yüz metreküpe kadar değişmektedir.

Yaş-kimyasal işleme dizisinde, aktif işlem aşamaları genellikle ara durulama adımları ile desteklenir. Çevre korumaya yönelik olarak, çoğu kez işleme sürecine geri döndürülen, üretilen atık malzemelerin toplanması ya da proses suyunun geri kazanılması için çoklu durulama ve farklı işlemler günümüzde kuraldır.

Aktif işlem adımları temizlik, işlenecek yüzeylerin aktivasyonu ve kaplama ve dönüştürme işlemlerinden (yüzey tabakalarının, örneğin oksitlerin dönüştürülmesinden) ve işlem sonrası teknolojilerden oluşur ve burada hemen hemen tamamen su bazlı çözeltiler kullanılmaktadır. Bunlar yaklaşık 30°C ile yaklaşık 100°C arasında yükseltilmiş sıcaklıklarda ısıtılır. Ancak enerji maliyetlerini sınırlamak için daima düşük sıcaklıklar elde edilmeye gayret gösterilir.

Yaş-kimyasal yüzey işlemlerinde, elektrolitlerin ve sulu çözeltilerin dolaşımı ve filtrasyonu çok önemlidir. Dolaşım, kullanılan tüm hacmin eşit bir sıcaklığa sahip olmasının yanı sıra, işlenecek parçaların yüzeyi üzerinde çözeltideki aktif maddelerin eşit konsantrasyonda olmasını sağlar. Bu durum,metal içeren elektrolitler için özellikle önemlidir ve aynı zamanda temizleme maddeleri veya asitler / alkaliler gibi tamamen kimyasal ortamların yüzeyinin aktive edilmesinde de çok önemlidir.

Ayrıca, filtrasyon ile bağlantılı olarak sirkülasyon sayesinde örneğin yabancı maddeler (toz, partiküller) veya bozunma ürünleri (aktif karbon muamelesi ile birlikte filtrasyon) çözeltiden atılır ve böylece örneğin biriktirilecek bir metal tabakaya yerleşmesi önlenir. Sonuç olarak, tesisler çok sayıda pompa – filtre sistemleri ile donatılmıştır. Aşırı durumlarda, her aktif konum ve durulama aşamalarının yapıldığı bazı sistemler kendi filtreleme pompa ünitesi ile donatılmıştır.

Diğer önemli bileşenler güç kaynaklarıdır. Bunlar, elektriksel yüklerin çözeltideki metal iyonlarını azaltmak için veya anodik oksit tabakalarının (eloksal) oluşumunda oksijenin oksidasyonu için elektrik yük beslemesi için tüm galvanik elektrolitler de gereklidir. Bunlar, yaş-kimyasal ile çalışan sistemler, esas olarak çeşitli aktif çözeltiler ve gerekli ara durulama işlemlerine sahip kaplardan oluşan hatlar halinde yapılandırılmaktadır. Tam otomatik veya yarı otomatik taşıma sistemleri kullanılarak, işlenecek parçalar ya askı üzerine sabitlenir ya da tamburlara doldurularak bireysel işlem adımlarından geçirilir – 100 litreden küçük banyo hacmi ve düşük parça ağırlıklarında taşıma tamamen manüel olarak gerçekleşir. Malzemelerin taşınabilmesi için, banyoların üzerine taşıma robotları monte edilir ve bunlar aynı zamanda bireysel pozisyonlardaki askıları de alçaltır ve kaldırır. Sistem başına robot sayısı, bireysel işlem aşamalarında işlem sürelerine bağlıdır – bunlar birkaç saniyeden birkaç güne kadar değişebilir.

Taşıma ekipmanının güç, ısıtma, soğutma, filtrasyon veya sirkülasyon ve parçaların banyolardaki hareketine yönelik proses kontrolüne kadar tüm tesis bileşenleri, karmaşık ve yüksek verimli kontrol yazılımı ile kontrol edilir. Bu kontrol, sıcaklık, akım ve voltaj, elektrolitlerde dolaşımı, ekstraksiyon kapasitesi, işlem süreleri ile toplama ve kaldırma hızlarının korunması gibi doğrudan çalışma parametrelerini kapsamaktadır. Bunun dışında bireysel süreçler veya tesis bileşenleri için tüketilen enerji miktarı hakkında bilgi de şu anda önemli bir rol oynamaktadır. Sonuç olarak, üretim verileri ERP sistemlerine aktarılır veya ERP sistemlerine bir tesisin üretim verilerine doğrudan erişim sağlanır veya üretimdeki dalgalanmaların etkilerini veya lot büyüklüğündeki değişiklikleri simüle etmek için üretim simülasyonları yapılır. Modern tesislerdeki yüksek otomasyon derecesinin sonucunda, devam eden işletme düşük insan müdahalesi sürdürülebilmektedir. Öte yandan, bileşenlerin kaplama birimlerine yüklenmesi ve bunlardan boşaltılması için işçilik kullanımı çok kapsamlıdır.

İş güvenliği ve çevre koruma ile ilgili olarak, yaş kimyasal tesisler aktif konumlardan geniş bir hava çekişine sahiptir. Bunlar, tehlikeli maddeler içerebilen aerosoller ihtiva edebilecek buharları (daha yüksek çalışma sıcaklıklarına sahip pozisyonlar için) ve ayrıca hidrojen gazını atar- sonuncusu elektriksel kıvılcımlarla yanıcıdır. Emilen/ çıkarılan hava çok verimli bir şekilde temizlenir ve genellikle çevreye atılır. Enerji tasarrufu çabaları kapsamında, havadan ısı da alınır ve ısıtma amaçlı işlemlerde veya binaların ısıtılması için kullanılır. Özellikle egzoz hava sistemleri modern yaş kimyasal kaplama sistemlerinin çok enerji verimli ve çevre dostu olması gerçeğine katkıda bulunur.

Yaş – kimyasal yüzey işleme tesisinin yapısına ve işlevlerine ilişkin kısa bir bakış, tesisin tasarımının ve düzeninin, önemli ölçüde bir işleme dizisinin veya işlenecek parçaların karışımının bileşiminin ilgili kombinasyonuna bağlı olduğunu açıkça ortaya koymaktadır. Buradan doğan tesisler son derece bireyseldir ve her biri yeni tasarlanmıştır. Buna ek olarak, tesisler su arıtma sistemleri (tatlı su ve atık su) ya da işleme kalitesini test etmek için de genişletilmektedir.

Endüstri 4.0
Endüstri 4.0 terimi, internet üzerinden insanların ve makinelerin ilerici ağlandırma/ iletişim ağını açıklamaktadır. Tarih, şimdiden iş dünyasında büyük değişimlere neden olan birkaç sanayi devrimi göstermiştir: Buhar motoru ile mekanizasyon, montaj hattı çalışmasıyla elde edilen seri üretim ve üretim süreçlerini otomatikleştirmek için mikro – elektronik kullanımı. Tam da bu ağlandırma ve dijitalleştirmeden beklenen şeydir – yani başka bir deyişle burada beklenen dördüncü sanayi devrimidir.

Ancak şirketler için asıl geçerli olan, bu ifadelerin arkasında gizlenmiş olan şeydir. Satıh işlemi endüstrisinde ağlaştırma için birçok başlangıç noktası vardır. Burada genellikle bu hususların ön planında müşteri kullanımı durmaktadır. Bilgilerin daha iyi bir ağlaştırması, bu bilgi tabanına dayanarak daha iyi kararlar verilebilmesine yol açabilir. Toplanan bilgi ve veriler beklenmedik korelasyonlar sağlayabilir ve böylece tamamen yeni optimizasyon potansiyellerini ortaya çıkarabilir. Yeni internet standartları, halihazırda bilinen EDI’nin (Elektronik Veri Değişimi) çok ötesine geçen olanaklar sağlar.

Yenilikçi sistemler daha sonra gerçek dünyadan alınan farklı bilgileri eşleyebilmelidir. Modern bir ERP sistemi, bu bilgi ve sektördeki veri akışları için merkezi noktayı oluşturmaktadır. Müşterilerin arayüzü olarak ve aynı zamanda sistemler ve üretimin de arayüzü olarak, esnek uygulama olanakları sunar. Tüm süreç adımları ve bireysel maddeler hakkındaki veriler toplanabilir ve değerlendirilebilir. Amaç, örneğin bir şirketin enerji tüketiminin etkili bir şekilde azaltılabileceği optimizasyon olasılıklarını veri bazında göstermektir.

Yaratıcılığa neredeyse hiç sınır konmamaktadır. Endüstri 4.0 şu anda ortaya çıkmaktadır; bu süreç boyunca beklenti ve olasılıklar değişir, spektrum genişler. Tedarik zinciri içerisindeki ağlaştırma sayesinde şirketler arasındaki optimizasyonlar da düşünülebilir. Ancak, sadece makineler, ürünler ve veriler bir ağa bağlı değildir. Müşteriler üretim süreçlerine daha iyi entegre edilebilir ve hatta belki de süreçlere katılabilir ve daha iyi izleyebilirler. Bir gereksinim de üretim sürecinde daha fazla esneklik elde etmektir. 1 lot boyutlu bireysel parçalar da seri parçalarla aynı şekilde üretilmelidir- yani süreçler hızla uyarlanabilir hale getirilmelidir. Ancak bir şirketin hangi alanlarının öncelikli olarak ağlaştırması gerektiği konusunda bir şart bulunmamaktadır. Son olarak, tüm alanlar “akıllı” hale getirilebilir. Gelişimin nereden başlayacağı kişinin kendisine bağlıdır.

Yüzey Teknolojisinde ERP Sistemleri
ERP, Kurumsal Kaynak Planlama anlamına gelmektedir. Bir ERP sistemi kısaca bir şirkette devam eden tüm iş süreçlerini planlayabilen, optimize edebilen ve kontrol edebilen bir operasyon yönetim sistemidir. Bunlar, sipariş işleme, üretim planlama, üretim kontrolü ve geri bildirim, kalite yönetimi, satış, tedarik / malzeme yönetimi, finans ve muhasebe, kontrol gibi çok sayıda modül ile kapsanmaktadır.

ERP sistemi modülleri birleştirir ve bu sayede tüm firma seviyelerinde tekliften başarılı bir teslimata kadar tüm süreçleri izleme, ağlaştırma ve optimize etme imkanı sunar. Bu sayede, gerekli bilgilerin gerçek zamanlı olarak tüm alanlarda işlenmesini sağlanmış olur – Excel listeleri veya izole edilmiş çözümler artık gerekmemektedir.

Bu sayede, üretimdeki sapmalar, meydana geldiği anda, derhal reaksiyon ile girebilecektir. Bu sayede aynı zamanda hedef / gerçek karşılaştırmaları da kolaylaştırır.

Sürecin ağlaştırmaları şirkette giderek daha önemli bir rol oynadığından, modern ERP sistemleri özellikle bu alanda çözümler sunmaya odaklanmaktadır.

Tesisler için güç birimlerinin zamana veya ürün taşıyıcılarına göre ayrılması gibi bireysel uyarlaması, endüstriye özel ERP sistemlerinin bir avantajıdır. Burada süreç odaklı çalışılırken aynı zamanda süreçte ürünlere özel ayarlamalar sağlanmaktadır. Ek olarak, işleme süreleri veya enerji tüketimi gibi daha spesifik veriler toplanabilir ve bunlar daha sonra optimizasyon için kullanılabilir. Ağlaşma sadece şirket içinde değil, müşteriler ve tedarikçiler ile de garanti edilmelidir. Ağa bağlı ERP sistemleri, her iki tarafta da veri girişi maliyetini en aza indirir.

Bu amaçla siparişler, iş emirleri, irsaliyeler, faturalar ve kalite protokolleri elektronik olarak transfer edilir. Bu sayede müşteriler için şeffaflık yaratılmış olur ve böylece “genişletilmiş çalışma tezgahı” üzerinden işleme dahil olurlar ve üretimin ilerleyişi hakkında her zaman bilgilendirilirler. Bu da telefon ile bilgi alma için gereken süreyi azaltır ve daha fazla müşteri sadakatini garanti eder.

ERP sistemleri, teknik yönlere odaklanma, belirli verileri toplama ve ilerici ağlaştırma işlemlerini destekleme olanağı sunar. Veriler, tesislerin kontrolü veya alt sistemler ile birleştirme elemanlarına kolayca aktarılabilir. Tüm veriler aynı sistem üzerindedir veya ona bağlıdır – bu merkezi erişim seçenekleri ile verilerin mümkün olan en kısa zamanda birleştirilmesine izin verir. Modern ERP sistemleri bu nedenle daha şimdiden teknik parametreleri ve akıllı alt sistemlerle bağlantıları yönetebilmektedir. Böylelikle, çeşitli ağ oluşturma olanaklarına tepki verebilir ve yenilikleri yazılım üzerinden destekleyebilir ve teşvik edebilirler.

Yüzey Teknolojisi

Bir ERP sisteminin ana ekranı (Kaynak: Softec AG – OMNITEC

 

Enerji Tasarrufu Sağlayan Kurutma
Birçok endüstriyel işlemde kurutma işlemleri gereklidir. Ancak kurutma sadece zaman zaman bağımsız bir süreç bölümü olarak algılanır. Oysa yüksek kaliteli kurutma işlemleri, enerji maliyetlerini düşürmeye, işletme maliyetlerini azaltmaya ve üretim verimliliğini artırmaya yardımcı olur. Modern tesis yapılarında hem güçlü, hem koruyucu hem de enerji verimli süreçler gerekmektedir. Isı pompalarına dayanan kapalı bir sistem, düşük sıcaklıklarda hızlı kuruma sağlar. Yoğuşma kurutma işlemi olarak anılan bu işlem, proses optimizasyonu için yüzeyde toplanan suların kurutma alanlarında kullanılabilir.

Isı pompalarına dayalı yoğuşmalı kurutma, mevcut oda havasının nemini aşırı derecede alır. Fazlası ile kuru olan bu hava, kurutma materyali üzerinden veya içinden gerçekleştirilir ve fiziksel nedenlerle çok hızlı bir şekilde kurutulacak ürünlerin nemini emer. Bu sayede çok kısa kuruma süreleri elde edilir. Ancak yüksek kaliteli nem alma, iyi bir kurutmanın başarısı için gerekli olan iki bileşenden sadece biridir. İkinci belirleyici faktör, kurutucu içinde doğru hava akışının sağlanmasıdır. Bir üretim hattının performansında ve kalitesinde ortaya çıkan iyileşme, istenmeyen maliyet ve hata kaynaklarını da ortadan kaldırır.

Isı pompalarına dayalı yoğuşmalı kurutma, birkaç nedenden ötürü enerji tasarrufu sağlar. Bir yandan kurutma havası, yoğuşmalı kurutma sisteminin mevcut atık ısısını kullandığından, kapalı bir devrede, yani emisyondan arındırılmış ve enerji kayıpları olmadan dolaştırılır. Çalışmalar, bu tür kurutucuların kullanımının %75’e kadar karbondioksit (CO²) tasarrufu sağlayabileceğini göstermiştir. Diğer yandan, uygulama ve müşteri gereksinimlerine bağlı olarak kurutma, 20°C ile 90°C arasındaki düşük sıcaklıklarda gerçekleşir. Bu, geleneksel sıcak hava kurutma sistemlerinden önemli ölçüde daha az enerji gerektirir. Bu avantajlar, özel ısı eşanjörleri ve sirkülasyon fanları ile gerçekleştirilmektedir. Düşük sıcaklıklar, ürünlerin hassas ve nazikçe kurutulmasını sağlar. Sıcaklık, kurutulacak parçalara göre değişken olarak ayarlanabilir ve böylece istenmeyen ısıtma önlenir. Ayrıca ürünler kurutma işleminden hemen sonra işlenebilir, bu da operasyonel süreçleri kolaylaştırır ve zaman, para ve enerji tasarrufu sağlar.

Özel kurutma teknolojisi, bir kurutma aşaması gerektiren birçok endüstriyel imalat işleminde kullanılır; yüzey işleminde, temizlik veya boyama işleminden sonra kurutma işleminde. Galvanik zenginleştirme ve temizleme işlemlerinden sonra, işletmeciler genellikle zayıf bir kuruma kalitesi, lekeler ve ısı ile ilgili problemlerle karşı karşıya kalır. Etkin bir işlem sayesinde lekelenmeyi ve istenmeyen sıcaklık stresleri önlenebilmektedir. Boya kurutmasının doğal olarak düşük sıcaklıklarda yapılması gerekmektedir ki, boya homojen şekilde içten dışarıya doğru kuruyabilsin. Kraterler ve çatlaklardan bu sebeple kaçınılır. Esnek bir yoğuşma işlemi ise her türlü işlem için kullanılabilir. Minimum hareket ile tamburda kurutma ise özel bir işlemdir; dökme malzemelerinin santrifüje tabi tutulmasına gerek yoktur, çünkü minimum aralık hareketi ile tamburun içinde tam olarak kurutulabilir.

Bu işlem aynı zamanda suyu alınmış substratın ağırlığınının ve hacmininin %60’a kadar düştüğü, çamur gibi endüstriyel atıkların kurutulması için de uygundur. Bu da kullanıcı için bertaraf maliyetlerinde %60’a varan bir tasarruf anlamına gelmektedir. Hacmin azalması ile nakliye maliyetleri azalır ve kullanım kolaylaşır.

Endüstride Su Faktörü
Su, hemen hemen tüm endüstriyel sektörlerde vazgeçilmez bir işletme ve yardımcı malzeme olarak kabul edilmektedir. Bu özellikle, hem çeşitli proses çözeltilerinde ana bileşen olarak görev alan hem de her zaman suda durulama maddesi veya çoğunlukla seyreltilmiş sulu çözeltilerde su içinde gerçekleştirilen ara temizleme adımlarında ana bileşen olan suyun yaş-kimyasal işlemlerle yüzey işleminde uygulanmasıdır.

Bunun dışında su, ısı transferi için bir ortam olarak daha da büyük ölçüde kullanılır. Çoğu durumda, kapalı devreler kullanılır, ancak bunlar daha büyük su devrelerinde, örneğin, rahatsız edici tortuları önlemek için, düzenli takviye ile belirli bir su kalitesine sahip olmalıdır. Su veya sulu çözeltilerin bir başka yaygın kullanımı, öğütme, döndürme, kaynak işlemi veya aşındırma ile mekanik işlem ve aynı zamanda mekanik yüzey işleme, örneğin titreşimli öğütme için soğutma maddeleri ve yağlayıcılar alanlarıdır. Burada ilk olarak, örneğin kireç formunda tortuları önlemek veya mikroorganizmaların oluşumunu önlemek için su kalitelerinin bileşenlerine göre ayarlanması, önemlidir.

Su tasarrufunun yanı sıra, hammadde olarak suyun verimli ve ekonomik kullanımı için kapsamlı çabalar, çeşitli tesisler ve süreç teknolojileri ile desteklenmektedir. Bunlar, çok çeşitli tasarımlarda iyon değiştiriciler gibi ekipmanların yanı sıra iri taneciklerin ayrılması ve iyonik bileşenlerin ayrılması için çeşitli filtreleme türleri içermektedir.

Yüzey Teknolojisi

Karşı akım su yumuşatma sistemi (Kaynak: EnviroFALK)

İyon Değiştirici
Tasarıma bağlı olarak, iyon değiştiriciler düşük yatırım maliyetlerinde az miktarda mineral bileşenle sudan en yüksek kalitedeki mineralden arındırılmış suya (DI su) kadar su üretimi yapmaktadır. Deiyonize su, suda bulunan tuzlar ve iyonlar gibi mineraller tutularak, içme suyundan (yay veya musluk suyu) elde edilir. Musluk suyu genellikle ham su olarak kullanılır. Endüstriyel uygulamalarda sıklıkla büyük talep pikleri olduğu için sıklıkla yüzey suyu veya kuyu suyu kullanılır.

İyon değiştirme teknolojisi, suda çözünmüş maddelerin kimyasal bağlanma reaksiyonlarına maruz kalabileceği gerçeğinden yararlanmaktadır. İçme suyunda değişen konsantrasyonlarda tuzlar vardır. Bunlar metal iyonları (katyonlar) ve bir asit kalıntısı (anyonlar) içerir. Bu katyonları ve anyonları yok etmek için özel iyon değişim reçineleri kullanılır. Bunlar hidrojen iyonları veya hidroksit iyonları içeren yan zincirlere sahip uzun zincirli moleküllerdir. Bunlar ayrılabilmektedir. Organik moleküller, gözenekli granüllerden (iyon değiştirme reçinesi olarak adlandırılır) işlenmiştir ve prensipte su, bunların içinden akabilir. Bu sayede bunlar suda çözünmüş katyonları (örn., Ca2+, Mg2+, Na+) ve anyonları (örn., Cl-, SO4 -, NO3-) emer ve karşılık gelen miktarlarda H+ – ve OH- – iyonlarını suya bırakır. Bu proses mühendisliği iyon değişiminin sonucunda tamamen saflaştırılmış su, yani neredeyse saf H2O elde edilir.

İyon değiştiricilerin bir diğer önemli avantajı kolay yenilenebilirliğidir. Bunlar, asit veya alkalik sıvı ile uygun bir şekilde yüklenerek bir rejenerasyon adımı sırasında orijinal hallerine geri getirilir, yani yeni H+- ve OH– iyonları elde edilir ve karşılığında aldıkları / emdikleri katyonlar ve anyonları yine geri verir. Bunlar daha sonra işlemek için konsantre formda mevcut olur. İyon değiştiricilerin büyüklüğüne bağlı olarak, rejenerasyon işlemi tedarikçi tarafından hizmet sağlayıcı olarak işyerinde veya kullanıcı tarafından gerçekleştirilir.

İyon değiştiricilerin uygulama alanları, suyun bileşime ve gereken su miktarına bağlıdır. Düşük ve orta dereceli demineralize su talebi için karma yataklı iyon değiştiriciler kullanılabilir. Büyük miktarda demineralize su gereksinimlerinin olduğu tesislerde ise ayrı yatak iyon değiştiricileri mevcuttur. Karma yataklı iyon değiştiricilerde katyon değiştiricilerin ve anyon değiştiricilerin rejenerasyonu genellikle yerinde ve tesis tasarımına bağlı olarak otomatik olarak gerçekleşir. Demineralize suyun kalitesini ölçmek için bir parametre, Siemens’te cm cinsinden (μS / cm) belirtilen elektriksel iletkenliktir. Demineralize su kalitesi gereksinimleri büyük ölçüde değişebilir. Örneğin, birçok endüstriyel uygulamada demineralize su kullanılır. Örneğin; bir enerji santralinin soğutma devresindeki ısı transfer ortamı olarak, metal temizleme sistemlerinde, hava nemlendiricilerinde, durulama banyoları ve galvanik banyolarda veya buhar kazanlarının ve buhar türbinlerinin beslenmesi için.

Su Yumuşatma
İyon değişimi ile elde edilen su yumuşatma, katyon değişim reçineleri kullanılarak sodyum iyonları için su sertliğinden sorumlu olan katyonların, özellikle de kalsiyum iyonlarının ve magnezyum iyonlarının değiştirildiği bir işlemdir. Burada sodyum formunda kuvvetli bir asit katyon değiştiricisi kullanılır. Bu katyon değiştirici, sodyum iyonları ile yüklenir ve bunları, sertleştirme ajanları kalsiyum ve magnezyumun eşdeğer iyonları ile değiştirir. Su yumuşatma sırasında sadece bir tuz diğeri bir tuz ile değiştirildiğinden, burada nötr bir değiştiriciden bahsedilir. Su yumuşatma işleminde rejenerasyon işlemi tersine çevrilir. Bu amaçla, iyon değiştiricisine fazla sodyum iyonları verilir. Burada örneğin rejenerasyon için yemek tuzu tabletlerinin çözündürülmesi ile elde edilen bir doymuş yemek tuzu solüsyonu kullanılır. Daha büyük tesislerde torbalanmış yemek tuzu işlemleri buna göre daha karmaşıktır. Burada, rejenerasyon ajanı, tam olarak otomatik olarak bir kaya tuzu konteyneri hazır tuzlu su veya tuzlu su olarak büyük torbalarda mevcuttur.

Yüzey Teknolojisi

Yumuşatma, ters ozmoz ve elektrodeiyonizasyondan oluşan su
arıtma tesisi (Kaynak: EnviroFALK)

 

Ters Osmoz
Ters ozmoz (RO), suyun içindeki partiküllü maddelerin dışında iyonları da tutan bir membran işlemidir. Ters ozmoz, maddelerin bir iyon geçirgen zar ile değiştirildiği ozmoz etkisine dayanmaktadır. Sürecin itici gücü, zarın her iki tarafındaki farklı konsantrasyonlara dayanır. Zarlar farklı iyonların geçirgenliği için ayrı ayrı üretilebildiğinden, arzu edilen konsantrasyon değişiklikleri için uygun çözücüler mevcut olduğu sürece iyonları seçici olarak zenginleştirmek veya tüketmek/ azaltmak mümkündür. Farklı konsantrasyonlar kullanmak yerine, iyon ayrımı, membranın her iki tarafındaki farklı basınçlarla da başlatılabilir. Bu etki ters osmoz olarak bilinir. Burada çözeltinin ozmotik basıncının üstesinden gelmek için konsantre çözeltiye basınç uygulanır. Çözücü tekrar membrandan geçer ve tüm çözünmüş su bileşenleri konsantrenin bulunduğu tarafta kalır. Büyük ölçekli anlamda, ters osmoz tesisi çapraz akışlı filtreleme olarak işletilmektedir. Burada ham su girişi saf su, %75 ila %80’lik bir nüfuza ve yaklaşık %2’lik bir artık tuz içeriğine bölünmüştür. Diğer tüm su bileşenleri sürekli olarak tesisin konsantresi / derişik çözeltisi ile boşaltılır.

Ters osmoz tesisinin önemli bir kısmı, membranlar üzerinde kalsiyum ve magnezyum ile skarlaşmayı önlemek için yapılan ön işlemdir. Bu amaçla, iyon değişimi veya sertlik stabilizasyonu ile su yumuşatma da bir antiskalant ile kullanılır. Modern tesislerde, su verimi örneğin bir konsantre evresi kullanılarak arttırılabilir. Ayrıca, permeat verimi de çıkışı hız kontrollü pompalar kullanılarak daha değişken bir şekilde uyarlanabilir. Bu tür önlemler ve özel düşük basınçlı membranların kullanımıyla, tüm tesisin enerji gereksinimleri önemli ölçüde iyileştirilebilir.

Yüzey Teknolojisi

Ters osmoz sistemi (Kaynak: EnviroFALK)

Mikro-Filtreleme
Mikro filtreleme (MF), membrandaki gözeneklerden daha büyük olan sudaki tüm bileşenleri tutma görevine sahiptir. Mikro filtreleme membranları parçacıkları veya kolloidal süspansiyonları ayırır. Gözenekler yaklaşık 0.05 μm ila 10 μm arasındadır. Mikro filtrelemenin karakteristik özelliği, çapraz akışlı filtreleme olarak adlandırılan zarın teğetsel taşmasıdır. Yani burada su, doğrudan membrandan bastırılmaz ve sadece zarın üzerinden akar. Bu tip bir taşma ile membran üzerinde bir temizleme etkisi elde edilir ve filtreleme sistemlerinin servis ömrü birkaç kez artar.

Ultra-Filtreleme
Ultra filtreleme (UF), suyun çok ince gözenekli bir yapıya sahip bir polimerik zardan süzüldüğü bir işlemdir. Tanımlanmış ayırma sınırı ve bireysel geri yıkama konseptleri ile ultra filtreleme işlemi, zorlu ham sularda yüksek dalgalanma parçacık yükleri ile avantajlarını gösterebilir. Bu amaçla, süreç mühendisliği daha modüler bir yapıya sahiptir. Bu, bir ultra filtreleme tesisinin, gerekli miktarlardaki değişikliklere ve ham su bileşimindeki dalgalanmalara esnek bir şekilde tepki verebileceği anlamına gelir. Ultra filtreleme esas olarak partikül tutma açısından daha yüksek performans ile karakterize edilir. Bir çakıl filtre sistemine kıyasla, ultra filtreleme sistemi özellikle çok küçük parçacıkların belirgin bir şekilde daha iyi ayrılmasını/ tutulmasını sağlar.

Elektro- deiyonizasyon
Elektro-deiyonizasyon (EDI) için, iyon değişim reçineleri ve iyon seçici membranlar doğru akım ile birleştirilir. Bir EDI modülü, iyon seçici zarlarla ayrılmış birkaç odadan oluşur. Odalar iyon değişim reçineleriyle doldurulur ve iki DC elektrot arasında düzenlenir. Uygulanan voltaj, EDI besleme suyunun iyonlarını elektrota doğru saptırır; katyonlar, katot yönünde ve anotlara anyonlar doğrultusunda hareket eder. İyon seçici zarların karşıt düzenlemesinden ötürü, iyonlar bölmeler arasındaki kanallarda toplanır ve modülden bir kısmi akış, EDI konsantresi ile boşaltılır. Elektro-deiyonizasyon tercihen ters ozmozdan sonra kullanılır. Su
yeniden işlenir.Su kalitesi, düşük elektrik iletkenliği ve düşük silika değerleri ile karakterize edilmektedir.

Saf Su Sirkülasyon Sistemleri
Saf su sirkülasyon sistemleri (RKA), minerali tam alınmış suyun (minerali alınmış su) üretimi ve sirkülasyonu için kullanılmaktadır. Ters ozmoz, ham suyun içerisinde istenmeyen maddelerin % 98’inden fazlasını temizler. Üretilen permeat, bir çalışma kabında depolanır ve gerekirse ısıtılabilir. Dolaşım, emici reçine veya aktif karbon ve iyon değiştiricilerin bir kombinasyonu ile gerçekleştirilir Parçacıklar, filtre sistemleri ile <0,2 μm‘ye kadar filtrelenir. Geri akışta, deiyonize suyu UV ışığı ile sterilize edilir ve böylece mikroorganizmaların büyümesi engellenir. Sıcaklığa dayanıklı reçinelerin kullanılması ile sirkülasyon suyunun 70°C’lik bir sıcaklığa kadar kullanılmasına izin verilir.

Ham su olarak daha küçük miktarlarda musluk suyu kullanılır. Endüstriyel kullanım için daha büyük miktarlarda, uygulama alanına bağlı olarak yüzey suyu veya kuyu suyu sıklıkla kullanılır.

Kaynaklar:
Basiswissen – Prozesskette Oberflächentechnik, Wotech
Softech AG – Omnitec
EnviroFALK
Praktische Galvanotechnik, Leuze Verlag

  • (gizli tutulacaktır)