برای یک هیتر غوطه وری الکتریکی تیتانیوم در یک جریان رد اسمز معکوس، حداکثر غلظت کلر را می توان بدون حفره بالای 45 درجه تحمل کرد؟
پیام بگذارید
جریان های رد اسمز معکوس (RO) تمام گونه های رد شده توسط غشاء را متمرکز می کند، از جمله کلر اضافه شده در بالادست برای کنترل رسوب زیستی. رد RO معمولی شامل 10000-30000 ppm کلرید، 200-1000 ppm سولفات و کلر آزاد باقیمانده در ppm 5-0.5 است. در دماهای بالاتر از 45 درجه، ترکیب کلرید بالا و کلر باقیمانده یک محیط حفره ای شدید برای تیتانیوم درجه 2 ایجاد می کند. کلر آزاد (Cl2) و اسید هیپوکلرو (HOCl) اکسید کننده های قوی هستند که پتانسیل الکتروشیمیایی سطح تیتانیوم را افزایش می دهند. در حالی که اکسیداسیون متوسط لایه غیرفعال را تثبیت می کند، اکسیداسیون بیش از حد-ترکیب با کلریدهای بالا{16}} باعث انحلال ترانس منفعل و ایجاد حفره می شود. درک حداکثر غلظت کلر قابل تحمل برای کاربردهای بخاری رد RO ضروری است.
مکانیسم کلر-حفرهبرداری القایی روی تیتانیوم
در محلول های کلرید، انفعال تیتانیوم به حفظ پتانسیل سطح در یک پنجره پایدار بستگی دارد. کلر آزاد به عنوان یک دپلاریز کننده کاتدی عمل می کند و پتانسیل مخلوط را به مقادیر مثبت تر تغییر می دهد. در غلظت های پایین کلر (زیر 0.5 پی پی ام)، این تغییر باعث افزایش انفعال می شود. در غلظتهای متوسط (0.5 تا 2 ppm)، پتانسیل وارد ناحیه transpassive میشود که در آن فیلم TiO2 به صورت محلی تجزیه میشود. یون های کلرید سپس به محل های تجزیه مهاجرت می کنند و حفره هایی را تشکیل می دهند. در غلظت های بالا (بالاتر از 2 پی پی ام)، انحلال متخلخل پیوسته می شود. غلظت بحرانی کلر با افزایش دما کاهش می یابد زیرا فیلم غیرفعال در دماهای بالاتر پایدارتر می شود.
رابطه کمی بین کلر، کلرید و حفره
آزمایش کنترل شده در رد RO مصنوعی (20000 پی پی ام Cl-، 500 پی پی ام SO42-، pH 7.5) در 45 درجه، آستانه حفره های زیر را برای تیتانیوم درجه 2 ایجاد کرده است:
کلر آزاد زیر 0.3 ppm: بعد از 2000 ساعت سوراخ شدن وجود ندارد. پتانسیل سطحی در محدوده غیرفعال باقی می ماند. قابل قبول برای خدمات مستمر
کلر آزاد 0.3-0.8 ppm: رخدادهای حفرهای ناپایدار رخ میدهند، اما حفرهها دوباره فعال میشوند. بدون حفره پایدار پس از 2000 ساعت. قابل قبول با بازرسی سالانه
کلر آزاد 0.8-1.5 ppm: حفره های پایدار پس از 200 تا 500 ساعت شروع می شود. حداکثر عمق گودال 0.2 میلی متر بعد از 1000 ساعت. سرویس حاشیه ای با لوله های دیواره ضخیم{{7} (حداقل 1.5 میلی متر).
کلر آزاد 1.5-2.5 ppm: حفره های پایدار در عرض 50 تا 100 ساعت شروع می شود. سرعت انتشار گودال 0.02-0.05 میلی متر در ساعت. سوراخ شدن دیواره 1.2 میلی متری در عرض 1 تا 3 ماه.
کلر آزاد بالای 2.5 پی پی ام: حفره سریع در عرض 24 ساعت شروع می شود. سرعت انتشار گودال بیش از 0.1 میلی متر در ساعت. برای هیچ بخاری تیتانیومی مناسب نیست.
اثر دما بر تحمل کلر
حداکثر غلظت کلر قابل تحمل با دما به صورت تصاعدی کاهش می یابد:
| دمای عملیاتی | حداکثر کلر آزاد قابل تحمل (20000 ppm Cl-) | حداکثر کلر آزاد قابل تحمل (5000 ppm Cl-) |
|---|---|---|
| 25 درجه (محیط) | 2.5 پی پی ام | 5.0 ppm |
| 35 درجه | 1.8 ppm | 3.5 پی پی ام |
| 45 درجه | 1.2 ppm | 2.5 پی پی ام |
| 55 درجه | 0.7 ppm | 1.5 پی پی ام |
| 65 درجه | 0.4 پی پی ام | 0.8 ppm |
راهنمای مدیریت کلر و پیشگیری از ایجاد حفره
جدول زیر چارچوب تصمیم گیری برای عملکرد بخاری های تیتانیوم در جریان های رد RO بر اساس غلظت و دما کلر ارائه می دهد:
| شرط رد RO | حداکثر کلر ایمن (ppm) | اقدام توصیه شده |
|---|---|---|
| دما<35°C, Cl⁻ <10,000 ppm | 2.0 ppm | برای حاشیه ایمنی تا 1.5 پی پی ام دکلره کنید |
| دما 35-45 درجه، Cl⁻ 10000-20000 ppm | 1.0 ppm | دکلره کربن فعال را قبل از بخاری نصب کنید |
| Temperature 45–55°C, Cl⁻ >20000 پی پی ام | 0.5 پی پی ام | برای حذف کلر از تزریق بی سولفیت سدیم استفاده کنید |
| Temperature >55 درجه، هر Cl- | 0.2 پی پی ام | اجتناب از تیتانیوم؛ از بخاری با روکش PTFE یا زیرکونیوم- استفاده کنید |
| عملکرد متناوب (فقط چرخه های تمیز کردن) | 2.0 ppm برای<100 hours/year | با شستشوی پست{0}}سرویس قابل قبول است |
مهندسی فراتر از غلظت کلر
کلر به اشکال مختلف بسته به pH وجود دارد. کلر آزاد (HOCl + OCl-) تهاجمی تر از کلر ترکیبی (کلرامین) است. در pH کمتر از 6، HOCl غالب است و خطر ایجاد حفره 2 تا 3 برابر بیشتر از pH 8 است. برمید موجود در RO رد (از نفوذ آب دریا) با کلر واکنش می دهد و اسید هیپوبروم تشکیل می دهد که به طور مشابه تهاجمی است. درجه تیتانیوم بر تحمل کلر تأثیر می گذارد: درجه 7 (پالادیوم{9}}تثبیت شده) حد کلر قابل تحمل را 30 تا 50 درصد افزایش می دهد زیرا پالادیوم واکنش های کاتدی را کاتالیز می کند و چگالی جریان آندی را کاهش می دهد. ضخامت دیوار یک حاشیه ایمنی را فراهم می کند. یک دیوار 1.5 میلی متری با 1.2 پی پی ام کلر ممکن است 2000 ساعت زنده بماند در حالی که دیوار 0.9 میلی متری در 500 ساعت خراب می شود.
ساخت مشخصات آگاهانه
هنگام تعیین یک هیتر تیتانیوم برای سرویس رد RO بالای 45 درجه، نیاز به کلر زدایی بالادست تا کمتر از 1.0 ppm کلر آزاد دارید. تیتانیوم درجه 7 را برای هر سطح کلر بالای 0.5 ppm مشخص کنید. یک مانیتور کلر در پایین دست سیستم دکلره با زنگ هشدار تنظیم شده روی 1.0 پی پی ام و یک اینترلاک که اگر کلر از 1.5 پی پی ام بیشتر شود، بخاری را خاموش می کند، نصب کنید. در طول راه اندازی، پتانسیل خوردگی سطح تیتانیوم را در مقابل الکترود مرجع نقره-کلرید نقره اندازه گیری کنید. پتانسیل بالاتر از +0.6V نشان دهنده کلر بیش از حد است که نیاز به تنظیم دکلره دارد. برای بخاری های موجود، هر سه ماه یکبار با استفاده از ماده نافذ رنگ، حفره را بررسی کنید. اگر گودال ها شناسایی شدند، سطح کلر را تا 50 درصد کاهش دهید یا با تیتانیوم درجه 7 جایگزین کنید. مهندس با کنترل غلظت کلر باقیمانده به عنوان یک پارامتر عملیاتی حیاتی، از شکست حفرهای در جریانهای RO گرم{16}با کلرید بالا که در غیر این صورت تیتانیوم قابل قبول است، جلوگیری میکند.
