Hassas Döküm Çamurlarında pH Kontrolü

Bob Brown – Satış ve Pazarlama Müdürü

Bu kısa yayınlara gösterdiğiniz ilgiden dolayı teşekkür ederim: Bu yayında, alkalin koloidal silika bağlayıcılarla pH ölçümü ve kontrolü hakkında konuşacağız.

pH nedir?

Tarihte, modern asitlik ve bazlık kavramının, 1900’lü yıllarda Danimarkalı bir bilim adamı Soeren Soerensen tarafından ortaya konmuş olduğunu duymuştum. Carslberg Üniversitesi’nin bir öğretim üyesiydi, muhtemelen bir gün tüm çözeltilerin bu şekilde ölçülmesini umuyordu. (Kelime oyununu anlamadıysanız üzgünüm)

pH, herkesin bildiği ve az kişinin anladığı özelliklerden biridir. Konunun yabancısını olanı korkutur, çünkü bir cümleyi küçük harfli bir karakterle başlamaya izin verir, ancak yalnızca 0 ila 14 arasında değişen sayı aralığında olduğu için kullanıcı dostudur ki sadece bir çorap çıkarmak zorunda kaldığım için bununla kolayca başa çıkabilirim. Bu tam olarak doğru değil; eksi pH ve pH>14 olması mümkündür, ancak kabuk oda ortamında onlara rastlamamız pek mümkün değildir, o yüzden şimdilik lisedeki tanımına bağlı kalacağız. Ancak, bir çorabı çıkarak 14’e kadar sayabileceğim doğrudur.

pH, bir çözeltinin ne kadar asidik veya bazik olduğunu gösterir, küçük sayılar asidik, 7 nötr ve büyük sayılar baziktir. pH, sulu hidronyum iyonu H+ aktivitesinin 10’luk tabanda negatif logaritmasıdır, ancak daha çok Hidronyum iyonu konsantrasyonunun ölçüsü [H+] olarak ifade edilir.

Nasıl ölçülür?

Okuldayken pH’ı spektrofotometrik olarak test etmiştik. Bu, belirli bir pH’ta belirli bir renk oluşturan spesifik veya evrensel bir gösterge kullanılarak yapılmıştı. Belli bir renk değişimi meydana geldiğinde numuneler, standart ile karşılaştırılmıştı. Bu, örneğin alaşımların gravimetrik analizini yaparken, pH ile reaksiyon sapmalarını belirlemenin standart yoluydu. Bu arada en sevdiğim, pH 9’da sarıdan maviye değişen bromotimol mavisi idi. Büyüleyiciydi!

Gerçek şu ki geçen 30 garip yılda, hiç kimse kolorimetrik pH analizi ve gösterge şeritlerini pek dert etmedi çünkü pH’ı belirlemenin en iyi yolu, nispeten küçük, nispeten ucuz bir otomatik sıcaklık dengeleme özelliğine sahip pH metredir. Bu cihazlar temel olarak köprünün bir kolu elektrot ve referans olan bir potansiyometredir.

En az 4 tip elektrot biliyorum ve muhtemelen daha fazlası vardır, bu yüzden nasıl çalıştığını açıklamaya girmeyeceğim, uygun laboratuvar hijyeninin önemini vurgulamaktan, düzenli kalibrasyon için iyi tampon kullanımı ve uygun bakım ve probun kendisinin bakımı ile yetineceğim. Bu yüzden…

Neden pH’ı izlememiz ve düzeltmemiz gerekir?

Uzun versiyonunu istiyorsanız, sizi iyi Dr Iler’ın “Chemistry of Silica” adlı çalışmasına yönlendireceğim. Dr Ilers’in eserini deşmek istemeyenler için açıklamaya çalışacağım.

Koloidal silika hidroliz olduğunda bir iplik yumağı gibi toplanır, bu yumağın dış yüzeyinde serbest hidroksil iyonları [Si*OH] ile bir bağ oluşturan silika bulunur. Eğer pH’ı daha bazik yaparsak, pH 10 diyelim ki hidrojenin çözünmek için serbest kaldığını bulur ve böylece [Si*O-] ve [H+] ile sonuçlandığına ulaşırız. Bunun nedeni, pH arttıkça [H+] konsantrasyonun azalmasıdır. Bu bize, mevcut tüm negatif yüklü silika parçacıkları ile karşılıklı olarak itici oldukları ve birbirlerine bağlanacak kadar yakın olmadıkları için ek bonus verir.

pH düştükçe çözünme derecesi azalır ve [O-]’nin [OH] olma olasılığı artar. Negatif yükün artan kaybı, parçacıkların etkileşime girene ve jelleşmeye başlayana kadar parçacıkların birbirine yaklaşabileceği anlamına gelir.

Jel reaksiyonu hız kazandıkça koloidal silika bağlayıcı, koyulaşmaya başlar ve çamurun tikzotropisi artar.

Genelde olan, çamurun, kıvamlı bir viskozitede proseste tutulmasıdır, jel reaksiyonun meydana gelmesiyle bu, silika içeriği azalacak şekilde fazla su ilave edilerek elde edilir. Aslında seyreltme, silika parçacıklarının daha da ayrı olduğu ve dolayısıyla daha az sıklıkta etkileşime girdiği ve bir kararlılık derecesinin korunduğu anlamına gelir. Bununla birlikte, hep azalan bir silika içeriği ve artan bağlayıcı viskozitesi kesinlikle iyi bir şey değildir ve sonunda çamur ya bağlama gücünü yitirir çünkü silika çok azalmıştır ya da kötü akış özelliği zayıf kabuk oluşumuna yol açar ve bu da döküm kusurlarına yol açar.

Sonunda birisi çamuru atma ve değiştirme kararı alacaktır. Benim naçizane fikrime göre (metinlerde dedikleri gibi) çamuru atma kararı her zaman acı verici ve neredeyse her zaman çok geç kalınmıştır.

İngilizcede “Bir mıhla bir nal yitirilir, bir nal ile bir at yitirilir” gibisinden bir atasözü var. Bu atasözü, tam da koloidal silika bazlı bağlayıcılarda pH’ın önemi ve bakımı için geçerlidir! Damlaya damlaya göl olur ardından büyür ve sel olur…

Bu nedenle, bir REMASOL® koloidal silika bağlayıcıda pH’ın nasıl korunacağını açıklayalım.

Çamur pH’ı, amonyak suyu (amonyum hidroksit (NH4OH) veya potasyum hidroksit (KOH)) kullanılarak arttırılabilir. Her ikisinin de avantajları ve dezavantajları vardır.

Doğru kullanıldığında her iki malzeme de kullanılabilir.

Amonyum hidroksit zamanla ayrışır ve pH ayarlamasının yapılması gereken sıklığı arttırır. Aynı zamanda genelde pek sevilmeyen güçlü ve keskin bir kokusu vardır. Bununla birlikte, nispeten düşük pH’ı nedeniyle, KOH’a kıyasla çamurun içinde daha kolayca özümlenir.

KOH kullanımı ayarlama sıklığını azaltacaktır, ancak bu amaç için KOH kullanılırken (güçlü bazik özelliğinden dolayı) çok dikkat edilmelidir. Küçük KOH çözeltisi ilaveleri, kabuğun refraktörlüğünü azaltmamalıdır. Her iki üründen birinin kullanımına yönelik önerilen bir prosedür aşağıda verilmiştir.

Distile su ve KOH topakları veya pulları kullanarak %2-2,5 KOH çözeltisi (yaklaşık 0,1 m çözelti) hazırlayın. (KOH çok yakıcıdır ve bir KOH çözeltisi hazırlarken veya kullanırken uygun ekipman kullanılmalıdır.)

Alternatif olarak, 950 ml distile suya piyasada satılan 50 ml %45’lik bir KOH çözeltisi istenilen çözelti gücünü elde etmek için ilave edilebilir. Düzgün bir çözelti elde etmek için yeterince karıştırıldıktan sonra gerekli miktarda seyreltilmiş KOH çözeltisini çamurun içine iyice çalkalayarak ekleyin. Çözeltinin çabuk karışması için iyice çalkalanması gereklidir. Başlangıçta ne kadar KOH çözeltinin ekleneceği konusunda bazı deneyler gerekecektir.

Reaktif kalitesinde amonyum hidroksit (%28-30 NH3), distile veya Deiyonize su ile 50/50 oranında seyreltilmelidir. Oluşan çözelti, iyice çalkalanarak çamurun içine yavaşça ilave edilmelidir. Amonyak hızlı bir şekilde gücünü kaybettiğinden, sadece bir ila iki günlük ilaveler için gereken miktar yapılmalıdır. Amonyak konsantrasyonu kaybını önlemek için konteyner kapağı derhal değiştirilmelidir.

Çözelti karıştırılırken otuz dakika bekleyin ve ardından standart bir pH metre kullanarak pH’ı test edin.

Çamur pH’ı için iyi bir aralık 9,6-9,8’dir.

Bazı dökümhaneler çamur pH’ını 9,5-10,0 aralığında tutmayı tercih eder. Çamur pH’ının 9,0-9,2 seviyesine düşmesine izin verildiyse, çamuru sarsmamaya dikkat edilmelidir.

Çamur pH’ını daha yüksek bir aralığa getirmek için ayarlamalar tek bir büyük adımdan ziyade iki veya daha fazla adımda yapılmalıdır. pH çok fazla düşmeden önce ayarlamalar yaparak çamur pH’ını istenen aralıkta tutmak daha kolaydır. Bir çamur pH’ı 9,0’ın altına düşerse, geri getirilmesi ve yüksekte tutulması mümkün olmayabilir.

pH kontrolü konusunda daha fazla yardım istiyorsanız, lütfen yerel REMET temsilcinize veya bölge yöneticinize yazmaktan veya onları telefonla aramaktan çekinmeyin.

Şimdi bu bakım programına daha zarif çözümler var; REMET, pH duyarlılığına sahip bağlayıcılar imal etmektedir ve pH’a tamamen duyarsız bazı bağlayıcıları üretmektedir; bu ilginizi çekiyorsa, lütfen yerel REMET Bölge Yöneticiniz ile irtibat kurun.

Olağan sorumluluk reddi:

GÜVENLİK ÖNLEMLERİ: Bu ürünü kullanmadan önce Malzeme Güvenlik Bilgi Formunu okuyun.

NOT: Spesifikasyon değeri olarak özellikle tanımlanmadıkça yukarıdaki kimyasal, fiziksel ve parçacık büyüklüğü dağılım değerleri tipik özelliklerdir. Bunlar spesifikasyon değerleri değildir.

Ürün özellikleri ile ilgili olarak en yakın REMET Satış Ofisi ile irtibat kurun.

Sorularınız varsa veya ek bilgi almak istiyorsanız REMET Bölge Yöneticiniz ile iletişim kurun ve www.remet.com adresini ziyaret edin.

Araştırma ve teknik bilgilere dayanan bilgiler ve/veya önerilerin güvenilir olduğu düşünülmektedir. Teknik becerilere sahip kişilerce kendi takdirine ve riskine bağlı olarak kullanmaya yönelik ücretsiz olarak sunulur, doğruluk garantisi olmaksızın REMET herhangi açık veya zımni garantide bulunmamakta ve ürünlerinin veya bunlarla ilgiler bilgilerin kullanımı konusunda herhangi bir sorumluluk kabul etmemektedir. Bu belgedeki hiçbir şey herhangi bir patenti ihlal etme amacı taşımamaktadır.