برجهای خنک کننده آب نقش اساسی در آب مصرفی در سراسر جهان را دارند. توسعه صنعتی منجر به افزایش استفاده از آب برای عملیات برج خنک کننده شده است. این امر منجر به گسترش تقاضا برای آب و منابع طبیعی، به ویژه در کشورهای آسیایی و آفریقایی شده است.
بسیار واضح است که نحوه استفاده از آب در کاربردهای صنعتی به شدت بر کیفیت آب پایین دست تأثیر میگذارد. شاید اینطور بنظر برسد که در سیستم تأمین منابع آب بخشی به طور مجزا کار میکند، اما تعامل بین سیستمهای آبی اغلب پیچیده میشود و اثرات منفی ممکن است یکدیگر را تقویت کنند.
درحالیکه چالشهای مدیریت آب افزایش مییابد، فرصتهایی برای جلوگیری از تخریب محیطزیست و منبع آب و ایجاد محیطی پایدار برای توسعه و استفاده از آب وجود دارد.
برجهای خنک کننده، آب را با تبخیر خنک میکنند، که منجر به افزایش غلظت جامدات محلول میشود و در برخی مواقع مواد جامد محلول از حد حلالیت مواد موجود فراتر میروند و در نتیجه اثرات عملیاتی نامطلوب ایجاد میکنند.
به منظور جلوگیری از این امر، آب از سیستم تخلیه می شود (دمش پایین) تا تجمع جامدات محلول در سطوح زیر نقطه اشباع محدود شود. بنابراین؛ برنامههای تصفیه آب خنک کننده باید بر روی کنترل رسوب زیستی و معدنی، پوسته پوسته شدن، خوردگی و غیره با افزودن انواع مواد شیمیایی به آب تمرکز کنند.
اینها شامل غلظت بالای بایوساید است که ممکن است در برخی موارد سمیت را در آب افزایش دهد که میتواند منجر به مشکلات تخلیه شود. با انتخاب باسویاد مناسب و همچنین کنترل غلظت بهینه بایوساید میتوان از تخلیه آب برج خنک کننده جلوگیری نمود.
میکروارگانیسمهای موجود در برجهای خنک کننده به سطوح متصل میشوند و در معرض آب غنی از مواد مغذی قرار میگیرند. رشد حاصل، میکروکلونیهایی را تشکیل میدهد که به بیوفیلم تبدیل میشوند. بایو فیلمها برخی از جامدات معلق را انباشته میکند که منجر به افزایش غلظت مواد مغذی تا حدی میشود که با الزامات عملیاتی تداخل ایجاد میکند و توسعه زیست توده عظیم را ایجاد میکند.
به ناچار، شرایط بیهوازی در لایههای عمیقتر بیوفیلم ایجاد میشود و خوردگی بیهوازی را تسهیل میکند، که مجموعاً رسوب زیستی و خوردگی متأثر از میکروبی نامیده میشود. طیف وسیعی از مواد باکتری کش، که معمولاً بیوسیدها یا میکروب کش ها نامیده میشوند، در سیستمهای آبی برای کنترل رسوب زیستی استفاده میشوند.
بایوسایدها مواد شیمیایی با اثر فعال و به طور کلی سمی بر موجودات زنده هستند. با این حال، اثر بایوساید ممکن است فراتر از ارگانیسم(های) هدف گسترش یابد و در نتیجه اثرات نامطلوبی برای محیطزیست ایجاد کند. به عنوان مثال، اگر در محیط دور ریخته شوند، ممکن است باکتریها در برابر بیوسیدها مقاوم شوند و پیامدهای سلامتی قابل توجهی داشته باشند.
در نتیجه، مقررات زیستمحیطی جدید، نگرانی های بهداشتی و ایمنی، اهداف عملکرد و ملاحظات اقتصادی استفاده از بسیاری از بایوسایدها را در کاربردهای تصفیه آب برج خنک کننده محدود کرده است. برای مثال، دستورالعمل اتحادیه اروپا در مورد محصولات بایوساید، به خواص خطرناک زیرمجموعه خاصی از مواد شیمیایی میپردازد که بر علیه موجودات بیولوژیکی ناخواسته استفاده میشوند.
همانطور که الزامات تخلیه آب به طور فزاینده سختتر میشود، یک بایوساید که قبل از تخلیه تجزیه میشود، ممکن است به یکی از معدود روشهای مناسب برای کنترل میکروبها در سیستمهای آب خنککننده تبدیل شود. بایوساید ایزوتیازولینبه صورت ترکیبی MIT/CMIT با غلظت های مختلف 1.5 تا 4 درصد گزینه مناسبی برای تصفیه آب برج های خنک کننده در نظر گرفته میشود.
ایزوتیازولین یک ترکیب هتروسیکلیک آلی گوگردی است که معمولاً در برجهای خنک کننده موجود در صنایع مختلف از جمله تصفیه آب صنعتی، لوازم آرایشی و بهداشتی و محصولات زندگی روزمره (مانند مواد شوینده و رنگ)، صنعت ساختمانی، صنعت خودروسازی و… به دلیل زیست کشی و اثربخشی مؤثرش در برابر باکتریها، قارچها و جلبکها استفاده میشود.
ایزوتیازولین به صورت ترکیب MIT/CMIT در کاربردهای RO به عنوان یک بایوساید غیر اکسیده در رویدادهای تمیز کردن و ذخیره سازی غشایی استفاده میشود. ایزوتیازولینها یک انتخاب مناسب برای کنترل رسوب زیستی در سیستمهای غشایی پلی آمید هستند.
با این حال، ایزوتیازولین به عنوان یک بایوسید غیر اکسیده در محیطهای مختلف صنعتی مؤثر شناخته شدهاند، اکثر گزارشهای صنعتی بر کاهش رسوب زیستی با استفاده از ایزوتیازولین متمرکز شدهاند و مطالعات کمی در مورد توانایی آن در جلوگیری از رسوب زیستی در RO یافت شده است.
تاکنون کاربرد وسیع ایزوتیازولین در سیستمهای RO تأیید نشده است. اگرچه مخلوط ایزوتیازولین CMIT/MIT اغلب در کاربردهای RO استفاده میشود، جدیدترین کاربردهای بایوساید ایزوتیازولین در تصفیه آب بر اساس محصولات حاوی MIT به عنوان تنها ماده فعال است.
استفاده از متیل ایزوتیازولین تنها، به این دلیل است که نه تنها درمان و دفع کنسانتره RO حاصل از یک تیمار بایوساید ایزوتیازولین CMIT/MIT بسیار گران است، احتمالاً به دلیل سمیت بالای CMIT که تقریباً صد برابر سمیتر از MIT است.
محدودیتهای شدید تخلیه آب در سراسر جهان، اپراتورهای برج خنک کننده را مجبور کرده است تا شیوههای تصفیه آب خنککننده خود را دوباره بررسی کنند. این امر باعث افزایش آگاهی و در بسیاری از موارد اجرای استفاده مجدد از آب می شود.
با تقاضای آب بالا و نیازهای کیفیت آب نسبتاً پایین، سیستمهای آب برج خنککننده با چرخش باز اغلب برای استفاده مجدد از جریانهای زباله صنعتی ایدهآل در نظر گرفته میشوند. با این حال، آلایندههای موجود در جریان زباله اغلب چالشهای جدید و قابل توجهی را در کنترل خوردگی، کنترل رسوب و کنترل میکروبیولوژیکی ارائه میکنند.
استفاده مجدد ناگزیر به بررسی گزینههای مختلف پیش تصفیه نیاز دارد. ترکیب بهینه میتواند منجر به آب قابل توجهی شود و اثرات زیستمحیطی تخلیه را محدود کند.
اتخاذ تصمیم درست در مورد نحوه استفاده مجدد از آب و یا تصمیمات تخلیه آب چالشی برای اپراتورهای آب خنککننده است. همکاری بین مهندسین طراح و مشاور، مشتریان و تأمین کنندگان تصفیه آب در مراحل اولیه برنامهریزی برای تأمین آب کارخانه، مزایای زیادی دارد.
رویکردهای عملی شامل انجام ممیزی آب، تعیین کیفیت آب موردنیاز برای مصارف مختلف، بررسی مناطق تأمین مانند ترکیب منبع آب پیشنهادی و چگونگی تأثیر آن بر تجهیزات کارخانه یا فرایندهای کارخانه است. این به توسعه برنامههای تصفیه آب خنک کننده پایدار با حداقل تأثیر زیست محیطی کمک میکند.
خوردگی یکی از جدیترین مشکلات مهندسی و نگرانی بزرگ اقتصادی در سیستمهای خنک کننده صنعتی است. پیامدهای خوردگی بسیار زیاد و متنوع است و تأثیرات آنها بر عملکرد ایمن، قابل اعتماد و کارآمد تجهیزات و سازههای سیستم خنک کننده اغلب در یک محیط خورنده جدیتر است.
درک مکانیسمهای خوردگی، پیشبینی و کنترل، چالشهای بزرگ برای عملکرد ایمن قطعات است. ضد خوردگی بنزو تری آزول برای جلوگیری از خوردگی ناشی از جریان برای لولهها، لولههای مبدل حرارتی که در آنها فلز مس جهت انتقال آب صنعتی یا آبهای دریا استفاده میشود به کار میرود. بنابراین؛ درک تعامل بازدارندهها در محیط جریان برای به تأخیر انداختن خوردگی مهم است.
استفاده از بازدارندههای آلی جذب شده بر روی سطح مس یکی از کاربردی ترین رویکردها برای محافظت در برابر خوردگی است.
در طول چند دهه گذشته، شیمی پیوند کربن – نیتروژن یک موضوع تحقیقاتی داغ بوده است، زیرا نشان داده شده است که این گروه عاملی یکی از اجزای سازنده اصلی شیمی آلی و مواد است. طیف گستردهای از مشتقات آزول حاوی نیتروژن برای مهار خوردگی مس در محیطهای کلرید مورد مطالعه قرار گرفته است.
بنزوتری آزول یک ترکیب هتروسیکلیک آروماتیک پنج عضوی حاوی سه اتم نیتروژن است و مشتقات آن به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفتند و ثابت شد که یک بازدارنده بسیار کارآمد برای جلوگیری از خوردگی مس و آلیاژهای مبتنی بر مس در سیستمهای خنک کننده محسوب میشود.
یک مولکول بنزوتری آزول از نظر شیمیایی در یک محیط خنثی، اتم نیتروژن در مولکول که یک پیوند دوگانه در یک ساختار مولکولی تشکیل میدهد و یک اتم اکسیژن که یک اتم کربن را به هم متصل میکند، ممکن است به مکانهای فعال تبدیل شوند. علاوهبراین، مناطق این اتمها به مناطقی با چگالی الکترونی بزرگ تبدیل میشوند. این عمدتاً نشان دهنده الکترونگاتیوی کل مولکول است.
عملکرد بنزوتری آزول
بنزوتری آزول در محیطهای خنثی و قلیایی برای مدت طولانیتری عملکرد محافظتی ضدخوردگی ایجاد میکند. بنزوتری آزول (BTA) با جرم مولی 119.124 گرم در مول به اندازه کافی در آب (20 گرم در لیتر) برای استفاده به عنوان بازدارنده خوردگی محلول است.
بنزوتری آزول بسته به pH محلول آزمایشی میتواند خنثی، دارای بار منفی (BTA) یا پروتونه باشد. شکلهای مختلف BTA در محلول به وجود میآید. بنزوتری آزول، یک ترکیب آلی کریستالی سوزنی سفید تا صورتی روشن است که در الکل، بنزن، تولوئن، کلروفرم، دی متیل فرمامید و اکثر حلالهای آلی و محیطهای قلیایی محلول است.
در محیطهای اسیدی و خنثی، اثربخشی مهار خوردگی چند وجهی است. با افزایش پتانسیل شیمیایی، اثر الکتروفیلی کاهش یافته، افزایش مییابد.
بنزوتری آزول یک بازدارنده خوردگی نه تنها برای مس بله برای دیگر فلزات و آلیاژهای مختلف است که به طور گسترده در صنعت آب و سیستمهای آبی خنک کننده استفاده میشود. بنزو تری آزول با تشکیل یک لایه نازک مانع بر روی سطح فلز، واکنش خوردگی کاتدی روی مس را مهار میکنند.
در سطح فلز مس، یونهای مس تک ظرفیتی و بنزوتری آزول با جذب و واکنش، یک لایه ترکیبی نامحلول را تشکیل میدهند که مانع از خوردگی مس میشود. این فیلم جذب شیمیایی شامل پیوند مستقیم شیمی آزول به سطح مس است.
یکی از مواردی که در استفاده از بنزوتری آزول باید توجه شود این است که مواد شیمیایی و لایههای باقیمانده در حضور غلظتهای بالای هالوژن (کلر، برم و غیره) غیر فعال میشوند. برای محاسبه اتلاف مقدار بنزوتری آزول ناشی از سطح غلظت بالای هالوژن، ممکن است نیاز باشد غلظت بالاتری از بنزوتری آزول در سیستم تزریق شود.
علاوهبراین، در شرایط اسیدی، مکانهای واکنش در وسط اتم نیتروژن متمرکز میشوند. به دنبال آن یک اتم اکسیژن وجود دارد و همان نقشی را ایفا میکند که حالت خنثی دارد. بنابراین؛ از طریق مقایسه فوق، میتوان نتیجه گرفت که ترکیب تری آزول حاوی اتم گوگرد ممکن است در عملکرد بازدارندگی برتر از ترکیب تری آزول حاوی اتم اکسیژن باشد.
اثر بازدارنده خوردگی بنزوتری آزول میتواند در سایر مواد فلزی مانند روی، سرب، چدن و نیکل نیز رخ دهد. بنزوتری آزول همچنین میتواند در ترکیب با انواع دیگر بازدارندههای خوردگی برای بهبود رهایش پایدار استفاده شود. در کاربرد مهار خوردگی سیستم آب خنک کننده با گردش بسته، تأثیر بسیار خوبی دارد.
علاوهبراین، افزودن بنزوتری آزول به مخلوط ضد یخ اتیلن گلیکول و آب برای خودروها نیز میتواند اثر رهاسازی پایدار خوبی داشته باشد که چشمانداز امیدوارکنندهتری را برای افزایش عمر دستگاه فراهم میکند.
بنزوتری آزول یک بازدارنده خوردگی و مواد خام شیمیایی رایج و در دسترس است. کاربردهای بسیار کمی از جهات مختلف وجود دارد. چگونه میتوان بازده صنعتی آن را افزایش داد و چگونه نقش آن را در صنعت و کاربرد مؤثرتر ایفا کرد، چالش کنونی است.
بنزو تری آزول در ضدیخ موتورهای دیزلی
در بسیاری از نقاط جهان دسترسی آماده به آب مناسب برای استفاده در سیستم خنک کننده وجود ندارد. آب سخت شامل تعدادی مواد معدنی است که مهمترین آنها کلسیم، منیزیم و نمک آهن است. این مواد معدنی ممکن است به کاهش کارایی و کاهش طول عمر مفید ترکیب خنک کننده کمک کنند.
این ضرر میتواند به ویژه برای کامیونهای دیزلی سنگین که میتوانند بیش از 10000 مایل در ماه را طی کنند مضر باشد. ترکیب ناکارآمد مایع خنککننده میتواند عمر موتور را کوتاه کند، راههای داخلی سیستم خنککننده را مسدود کند، به سوراخ شدن آستر سیلندر و حفره شدن پمپ آب کمک کند که همگی منجر به تعمیرات اساسی موتور پرهزینه میشوند.
ترکیب ضدیخها که در سیستمهای خنک کننده موتورهای احتراق داخلی، به عنوان مثال، در موتورهای دیزلی سنگین، کامیونهای سبک و اتومبیلها استفاده شود از افزودنیهای ضد خوردگی مختلفی از جمله بنزوتری آزول تشکیل شده است.
ترکیب ضد یخ را میتوان به آب یا مایع خنک کننده مناسب دیگر در سیستم خنک کننده اضافه کرد تا دمای نقطه انجماد مایع خنک کننده را کاهش داده و از خوردگی اجزای فلزی مرتبط با سیستم خنک کننده جلوگیری کند.
ترکیب ضد یخ شامل یک جزء اسید آلی شامل اسید آدیپیک و حداقل یکی از اسید بنزوئیک و یک یا چند اسید دی کربوکسیلیک C9-C12 – یا نمکهای این اسیدها است. ترکیب ضد یخ همچنین شامل سایر افزودنیهای ضد خوردگی، به عنوان مثال، مولیبدات، نیتریت، آزولهای سیلیکات نیترات و انواع عوامل بافر است.
امروزه به دلیل اهمیت تأمین پایدار مواد غذایی در کشورها، مسئله استریلیزه کردن دام و طیور و آبزی پروری به امری جدی تبدیل شده است. عدم ضدعفونی صنایع مرتبط با دام و طیور هزینههای زیادی را به این صنایع متحمل میکند و از آنجاییکه این موضوع در ابتدای زنجیره تأمین بخشی از مواد غذایی جای دارد از اهمیت بسزایی برخوردار است.
گلوتارآلدئیدبرای استریل کردن تجهیزات بیمارستانی و دامپزشکی و برای ضدعفونی سطوح در بیمارستانها، بیمارستانهای دامپزشکی، خانههای سالمندان و کارخانههای فراوری مواد غذایی استفاده میشود.
پرورش دام و طیور در شرایط بسته و بسیار متراکم، دام و طیور را در معرض تهدید میکروارگانیسمهای بیماریزا قرار میدهد. در حال حاضر روشهای متداول جهت از بین بردن میکروبهای بیماریزا، عمدتاً استفاده از ضدعفونی کنندههای معمولی مانند فنلهای ترکیبی، پراکسید، آلدئیدها، ضدعفونیکنندههای حاوی کلر، کلاس ید، نمک آمونیوم چهارتایی است.
بیشترین استفاده از گلوتارآلدئید به عنوان یک ضد میکروب، باکتریکش، قارچکش و یک ویروسکش است. برای جلوگیری از رشد باکتریها در منابع آب برای شستشوی هوا، به عنوان بایوسایدسیستمهای خنک کننده، حوضچههای چوب و سیستمهای آب خمیر و کاغذ استفاده میشود. کاربردهای دیگر گلوتارالدهید به عنوان مایع مومیایی کردن، به عنوان تثبیتکننده برای بافتها، برای پردازش فیلم و دباغی چرم است.
نحوه عملکرد گلوتارالدهید
گلوتارآلدهید احیا کننده بسیار قوی هستند، میتوانند با ترکیب با پروتئین تغییر زنتیکی ایجاد کند، در نتیجه اثر قوی در عدم تکثیر باکتریها از خود نشان میدهد و می توانند کپک، ویروس، جوانه و غیره را از بین ببرد. نمک آمونیوم چهارتایی نسبت به گلوتارالدهید دارای مزایایی مانند غلظت باکتریکشی پایین است.
این ضدعفونی کننده غیر سمی، بدون خوردگی، غیر تحریک شده، اما محدوده باریک استریلیزاسیون آن برای مایکوپلاسما ناکارآمد است. بهتر است در فرمولاسیونهای ضدعفونیکننده گلوتارالدهید با نمک آمونیوم چهارتایی ترکیب شود در اینصورت میتوانند اثر مکمل داشته باشند.
گلوتارآلدئید عمدتاً به عنوان محلول آبی استفاده میشود که غلظت آن از 50% وزنی تا کمتر از 1% وزنی در وزن متغیر است. گلوتارآلدئید با غلظتهای مختلف برای ترکیب در محلولهای شیمیایی، تمایل به پلیمریزه شدن در محلول دارد. گلوتارآلدئید تجاری ممکن است دارای گونههای متعددی از جمله الیگومرها، مشتقات غیر اشباع و آلدئیدهای حلقوی در محلولها باشد.
گلوتارآلدئید یک دی آلدئید آلیفاتیک است که بیشتر واکنشهای آلدئیدی معمولی را برای تشکیل استالها، سیانوهیدرینها، اکسیمها، هیدرازونها و کمپلکسهای بی سولفیت انجام میدهد. گلوتارآلدئید در محلولهای شیمیایی به اکسیداسیون هوا حساس است و کربوکسیلیک اسید مربوطه را ایجاد میکند.
گلوتارآلدئید با یک واکنش پیوند متقابل (cross link) که عمدتاً بین گروههای NH2 است و به زمان، pH و دما بستگی دارد، با پروتئینها واکنش میدهد که می تواند باعث تخریب میکروارگانیسم ها شود. این واکنش در شرایط قلیایی کارایی کمتری دارد.
کاربردهای گلوتارالدهید در دام و طیور
محلولهای آبی گلوتارآلدئید برای ضدعفونی خانههای حیوانات و پرندگان مانند سولههای دام و طیور، مرغداریها، جوجهکشیها، لانهها، اصطبلها و به خصوص بیمارستانهای دامپزشکی استفاده میشود. دامپزشکان باید پتانسیل بسیار مهم بیماری مشترک بین انسان و دام و بیماری مشترک بین انسان و دام را در ارتباط با تماس انسان با حیوانات سالم و بیمار در نظر بگیرند.
بروز تب کیو (به دلیل کوکسیلا بورنتی) پس از مداخلات مامایی یا سزارین و بروسلوز خوکی در سگهای شکار خوک در شمال آمریکا و کوئینزلند 10 سال پیش رخ داد. به این دلایل، کنترل عفونت در بیمارستانهای دامپزشکی از اهمیت بالایی برخوردار است.
محصولات تجاری مبتنی بر گلوتارآلدهید حاوی 12-15 درصد گلوتارآلدئید هستند. ضریب رقت توصیه شده 50-400، غلظتی بین 0.30 تا 0.03٪ را فراهم میکند. حیوانات قبل از استفاده خارج میشوند و قبل از ضدعفونی، سوله از زباله و فضولات پاک میشود.
در صنایع طیور گندزدایی در فواصل 8-6 هفته انجام میشود. انتشار به فاضلاب از استفاده در محل نگهداری حیوانات احتمالاً حداقل است، زیرا محلول گلوتارآلدئید به طور کلی روی سطوح اعمال میشود و اجازه داده میشود تا قبل از نگهداری مجدد حیوانات خشک شود.
در برخی موارد، بقایای گلوتارآلدئید ممکن است تمیز شوند. احتمال دارد پس از تمیز کردن و شستشو مقداری گلوتارالدهید وارد فاضلاب شود ولی بسیار ناچیز است.
محلولهای رقیق تقریباً 0.1 تا 0.3% وزنی/ حجمی گلوتارآلدئید روی دیوارها، کفها و سایر سطوح اسپری، شسته یا کف میشوند تا تمیز و ضدعفونی شوند. در مه پاش سولهها معمولاً با تجهیزات اتوماتیک یا نیمه اتوماتیک از محلول رقیقتر تقریباً 400ppm استفاده میشود.
محلولهای گلوتارآلدئید تقریباً 750ppm نیز برای ضدعفونی کردن پوسته تخم مرغ به منظور کمک به حذف کثیفی و زباله استفاده میشود. پس از ضدعفونی، شستشو با آب تمیز انجام میشود.
گلوتارآلدئید معمولاً همراه با عوامل مرطوب کننده برای کنترل ویروسها و سایر میکروارگانیسمها در صنعت آبزی پروری در برخی کشورها استفاده میشود.
محلولهای آبی گلوتارآلدئید برای نرم کردن چرمها و بهبود مقاومت آنها در برابر آب، مواد قلیایی و کپک استفاده میشود. بسته به نوع چرم یا پوست مورد استفاده، مقدار 25% یا 50% محلول گلوتارآلدئید وزنی بر وزن به ظرف مخلوط کننده اضافه میشود تا چرمها خیسانده شوند و غلظت نهایی تقریباً 0.5 تا 2% در ظرف اختلاط ایجاد شود.
دباغی با گلوتارآلدئید را میتوان در محدوده وسیعی از pH به دست آورد، اما مقدار گلوتارآلدئید محدود شده توسط کلاژن و سرعت تثبیت با pH افزایش مییابد. گلوتارآلدئید به طور برگشتناپذیری به مولکول کلاژن متصل است و هیدرولیز اسیدی شدید برای آزاد شدن آن با شکستن پیوندهای پپتیدی درون کلاژن به جای محل اتصال واقعی گلوتارآلدئید لازم است.
گلوتارآلدئید به عنوان میکروبکش تصفیه آب برای استفاده در برجهای خنک کننده، واشرهای هوا، پاستوریزهها و سایر سیستمهای آب در گردش صنایع دام و طیور استفاده میشود. این محصولات در کنترل باکتریهای تشکیلدهنده لجن، باکتریهای کاهنده سولفات و جلبکها مؤثر هستند. میتوان جهت ضد عفونی برجهای خنک کننده دوز اولیه 68-90 میلی گرم در لیتر گلوتارآلدئید با دوز نگهداری 45 میلیگرم در لیتر گلوتارآلدئید استفاده کرد. محلول آبی گلوتارالدهید توسط یک سیستم پمپ به سیستم تزریق میشود.
مواد رسوبزدا در تصفیه آب و فاضلاب انواع مختلف معدنی و آلی دارند. بهترین مواد رسوبزدای معدنی فسفاتها هستند که البته نوع و منشأ فسفات بسیار حائز اهمیت است. از بهترین مواد رسوبزدای آلی نیز میتوان به HEDP (اتیدرونیک اسید) اشاره نمود.
دکتر کمیکال انواع مواد ضد رسوب خود را با کیفیت بالا و ضمانت بهفروش میرساند.
مواد ضد رسوب دیگ بخار صنعتی
مشکل عمده در صنایعی که از تجهیزات مبدل حرارتی و دیگ بخار در فرایندهای صنعتی خود استفاده میکنند تشکیل رسوب است. بهترین روش کنترل رسوب دیگ بخار روش برخط با استفاده از مواد شیمیایی ضد رسوب بویلر است. تاکنون روشی که کارایی بالاتری از مواد شیمیایی ضدرسوب بویلر داشته باشد پیدا نشده است.
به منظور درک بهتر مسئله تشکیل رسوب در بویلر، لازم است رایجترین اشکال رسوب را در دیگ بخار بشناسیم:
رسوب بیولوژیکی
رسوب گیری توسط واکنش شیمیایی
رسوب گیری در اثر خوردگی
رسوب گیری توسط ذرات
ترکیبات شیمیایی که به عنوان عوامل ضد رسوب بیولوژیکی در مبدلهای حرارتی استفاده میشوند، بایوساید نامیده میشوند. علاوهبراین، جداکنندهها، دیسپرسنت و کیلیت کننده ها نیز از دیگر مواد ضدرسوب دیگ بخار هستند که در جدول زیر مکانیسم عملکرد هرکدام را مشاهده میکنید:
عامل ضدرسوب بویلر
متودولوژی
جداکننده (Sequester)
مواد درون مخزن را در حالت تعلیق یا سوسپانسیون حفظ میکند.
دیسپرسنت (Dispersant)
با پخش بار در سطح ذرات آن ها را در معلق نگه میدارد.
کیلیت کننده (Chelator)
تشکیل کمپلکس شیمیایی قوی با ذرات
بایوساید (Biocide)
باعث توقف کامل یا ایجاد اختلال در فعالیت میکروارگانیسمها میشود.
رسوب در دیگ بخار (بویلر)
آب تغذیه دیگ بخار باید عاری از سختی باشد. گاهی به سبب کوتاهی و یا بهرهبرداری نادرست از دستگاه سختیگیر و یا عدم احیا بهموقع رزینها، مقداری سختی وارد آب تغذیه دیگ میشود. افزایش دمای آب در دیگ بخار حلالیت املاح آب را کاهش میدهد. آب مجاور سطوح گرم اشباع میگردد و شرایط رسوبگذاری مواد کم محلول، فراهم میشود.
رسوب ایجاد شده در دیگ بخار، عایق حرارت است. اگر جداره لولهای توسط رسوب پوشیده شود، راندمان حرارتی دیگ افت میکند. در نتیجه جذب حرارت از گازهای حاصل از احتراق کاهش مییابد، انرژی هدر میرود و تولید بخار کم میشود. بهمنظور جبران کاهش تولید بخار، سوخت و بار حرارتی دیگ افزایش مییابد. تحت این شرایط، لولهها گداخته شده و مقاومت خود را از دست میدهند.
رسوبهای جداره و لولههای دیگ بخار به روش مکانیکی و یا شیمیایی پاک میشوند. به طور معمول مواد شیمیایی که برای این منظور بکار میروند، پایه اسیدی دارند. برای این منظور بکار میروند، پایه اسیدی دارند. برای جلوگیری از اثرات نامطلوب اسید بر روی فلز به آنها موادی به نام بازدارنده (Inhibitor) میافزایند. این ترکیب تحت عنوان رسوبزدا (Descaler) در بازار عرضه میشود.
اسید بکار رفته در این مواد، بسته به جنس و حساسیت دستگاهها ممکن است، معدنی، آلی و یا مخلوطی از هر دو باشد. برای رسوبزدایی، محلول ۵ تا ۸ درصد رسوبزدا به کمک پمپ سیرکولاسیون از قسمت فوقانی وارد دیگ بخار میشود و از لوله تخلیه در قسمت تحتانی خارج و به تانک سیرکولاسیون برمیگردد. شیر خروجی هوای دیگ بخار، برای خروج گازها باز است. شستشو تا ثابت ماندن غلظت اسید ادامه مییابد.
غلظت اسید با استفاده از محلول سود یک نرمال، کنترل میشود. میزان مصرف اسید، بستگی به حجم دیگ بخار و مقدار رسوب دارد. درصورتیکه رسوب سولفاتی و سیلیسی در دیگ بخار وجود داشته، به همراه رسوبزدا از آمونیوم بای فلوراید (NH4HF2) استفاده میشود.
باید توجه داشت از مخلوط اسید و این ماده، اسید فلوئوریک تولید میگردد که گازی سمی و خطرناک است. رعایت نکات ایمنی در حین کار الزامی است. عملیات رسوبزدایی در دمای پایینتر از ۶۰ درجه سانتیگراد انجام میگیرد، تا ماده محافظ تجزیه نشود و خاصیت خود را حفظ نماید.
پس از خاتمه رسوبزدایی و شستشو با آب، برای خنثیکردن باقیمانده اسید، دیگ بخار را با محلول ۵% یک خنثیکننده که مادهای قلیایی است، پر میکنند. این محلول تا دمای جوش گرم میشود. سپس دیگ، تخلیه و دوباره با آب گرم شستشو میگردد.
مهم: دیگ بخار را نباید پس از رسوبزدایی خالی و بدون آب نگهداری کرد.
ترکیب شیمیایی برخی از رسوب های مشاهده شده در دیگ بخار
نوع رسوب و ترکیبات آن را نمیتوان پیشبینی کرد که با تغذیه آب معینی چه نوع رسوبی در دیگ بخار ایجاد خواهد شد. حتی با مصرف یک نوع آب، نوع رسوب در نقاط مختلف با یکدیگر متفاوت است. بررسی تأثیر ضخامت رسوب بر روی میزان مصرف سوخت نشان میدهد که رسوبی به ضخامت ۵ میلیمتر مصرف سوخت را تا ۸ % افزایش میدهد. تحت این شرایط برای کارخانهای که ۲۵۰۰۰۰ لیتر در سال سوخت مصرف میکند، ۲۰۰۰۰ لیتر سوخت اضافی نیاز است.
بهمنظور کاهش و جلوگیری از تشکیل رسوب در دیگ بخار، موارد زیر توصیه میشود:
هنگام بهرهبرداری از سختیگیر، در احیا و نگهداری آن دقت کافی به عمل آید تا از عبور آب سخت جلوگیری شود.
سختی باقیمانده در آب تغذیه دیگ بخار، با افزایش مواد شیمیایی مناسب (مانند فسفاتها و پراکندهکنندهها) کنترل شود. این ترکیبات در محیط قلیایی با سختی باقیمانده ترکیب شده و تولید مواد نامحلول لجن مانندی میکنند که به جداره دیگ بخار و یا لوله نمیچسبند.
با زیرآبزدن بهموقع و کافی، غلظت املاح داخل دیگ بخار کنترل شود.
مقدار تزریق مواد شیمیایی به آب تغذیه دیگ بخار به نحوی تنظیم شود که باقیمانده آنها در دیگ بخار در حد مطلوب باشد تا از تشکیل رسوب در بویلر جلوگیری شود.
استفاده مواد شیمیایی برای جریان آب لوله های بویلر
آب تغذیه از آب آشامیدنی (معمولا آب شهر خارج از اتاق دیگ بخار / فرایند) و مایع (بخار مایع شده در دیگ بخار) تشکیل شده است. آب خوراکی به طور معمول حاوی ناخالصی است که میتواند باعث رسوب و سایر مشکلات مرتبط در داخل دیگ بخار شود.
ناخالصیهای معمول در آب عبارتند از قلیا، سیلیس، آهن، اکسیژن محلول و کلسیم و منیزیم (سختی). تخلیه، فرایند حذف فاضلاب دورهای یا پیوسته، برای محدود کردن غلظت ناخالصیها در آب دیگ بخار و کنترل تولید سطح جامد محلول در دیگ بخار استفاده میشود. تخلیه بویلر علاوهبر استفاده از مواد شیمیایی ضروری است.
روش های رسوب زدایی دیگ بخار
روش های رسوب زدایی دیگ بخار به طور کلی به دو دسته رسوبزدایی مکانیکی و رسوبزدایی شیمیایی تقسیم میشود. رسوبزدایی شیمیایی را میتوان شامل دو زیرمجموعه رسوبزدایی قلیایی و رسوبزدایی اسیدی تقسیم کرد.
رسوب زدایی مکانیکی بویلر
در هنگام رسوبزدایی مکانیکی بویلر عمدتاً از شوینده برقی، برس سیمی فولادی و ابزار چکشی استفاده میشود. این روش نسبتاً ساده، کم هزینه است، اما شدت کار بالا، اثر تمیزکنندگی کم و آسیب رساندن به سطح فلز از معایب آن است.
این روش جرمگیری فقط برای دیگهای بخار کوچک قابل اجرا است، زیرا مساحت کوچک و ساختار سادهای دارند و ابزار مناسب برای این منظور در دسترس است.
البته در سالهای اخیر، استفاده از پمپ آب فشار بالا برای رسوبزدایی مکانیکی به سرعت توسعه یافته است. این روش رسوبزدایی که براساس هیدرولیک با فشار بالا، کار میکند هم روشی ایمن و راحت است. اما در حال حاضر، این روش هم به دیگهای صنعتی کوچک و ساده محدود میشود.
شستشوی قلیایی بویلر
روش شستشوی قلیایی بویلر که جز روشهای رسوبزدایی شیمیایی است، راندمان بسیار کمی دارد، بنابراین؛ اغلب باید همراه با رسوبزدایی مکانیکی از آن استفاده کرد. رسوبزدایی قلیایی تأثیر مشخصی بر روی رسوب سولفات و سیلیکات دارد، اما برای رسوبزدایی کربنات، روش رسوبزدایی اسیدی به مراتب بهتر است.
دوز شستشوی قلیایی باید بر اساس نوع رسوب دیگ بخار و با در نظر گرفتن میزان آلودگی مشخص شود. دوز مصرفی رایج برای هر تن آب، کربنات سدیم 3 تا 6 کیلوگرم، یا هیدروکسید سدیم 2 تا 4 کیلوگرم است. ماده شستشوی قلیایی باید در یک مخزن محلول با غلظت مشخصی آماده شود و سپس با پمپ به دیگ بخار تزریق شود.
اگر از این روش برای رسوبزدایی دیگ بخار استفاده کنید باید به طور مرتب با استفاده از روشهای مکانیکی رسوبزدایی که در قسمت قبل شرح داده شد، از شکلگیری و سخت شدن مجدد لایههای رسوب جلوگیری کرد.
شستشوی اسیدی دیگ بخار
در حال حاضر در بین انواع روشهای رسوب زدایی دیگ بخار، شستشوی اسیدی تأثیر خوبی دارد، اما اگر فرایند شستشوی اسیدی به درستی انتخاب نشود، میتواند باعث تشدید خوردگی دیگ بخار شده و حتی گاهی اوقات عملکرد ایمن بویلر را تحت تاثیر قرار دهد.
به منظور اطمینان از ایمنی و کیفیت رسوبزدایی اسیدی دیگ بخار، قبل از هرچیز، ابتدا باید نمونه شآد رسوب را آزمایش کنید و سپس طرح کلی رسوبزدایی را تهیه کنید. به منظور کنترل تداوم فرایند، هنگامی که اسید شروع به کار کرد، شاخص تعیین خوردگی باید در دیگ و مخزن اسید قرار داده شود.
سرعت جریان اسید، دما، غلظت و زمان اعمال محلول اسیدی از جمله فاکتورهای مهمی هستند که باید طبق طرح اجرا و کنترل شوند. همچنین پس از اتمام فرایند باید عملکرد بویلر به خوبی مورد بررسی قرار بگیرد.
شرکت دکتر کمیکال تامین کننده مواد ضد خوردگی و مواد ضد رسوب مورد نیاز صنایع مختلف میباشد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه فروش مواد شیمیایی صنعتی و قیمت با کارشناسان بخش فروش در تماس باشید.
بایوساید یا همان زیستکش موادی است که قادر به از بین بردن مکروارگانیسمها است. برای از بین بردن این میکروارگانیسمها در صنایع تصفیه آب و استخراج نفت و گاز اهمیت بسیاری دارد و از مواد شیمیایی همچون ایزوتیازولین، گلوتارآلدئید استفاده میکنند.
بایوسایدهای دکتر کمیکال برپایه مواد شیمیایی مختلف فرموله شده و پایه بایوساید براساس کاربرد آن در صنایع، متفاوت است. بایوسایدهای دکتر کمیکال جهت ازبین بردن میکروارگانیسمهای مختلف فرموله میشوند، برهمین اساس استفاده سینرژیک دو پایه بایوسایدی در یک فرمولاسیون امکانپذیر است.
بایوسایدها دکتر کمیکال شامل بایوسایدهای اکسنده و غیراکسنده میشوند. بنابر شرایط سیکلهای آب باز و بسته، بیوسایدهای دکتر کمیکال متفاوت خواهد بود. با بررسی آنالیز آب موجود در سیستمهای صنعتی، بایوساید مناسب توسط متخصصان دکتر کمیکال پیشنهاد خواهد شد.
از دیگر عوامل مهم در ارائه بایوساید به صنعت مقدار دوز مصرفی مناسب جهت از بین بردن میگروارگانیسمها میباشد. از آنجاییکه قیمت بایوساید مسئله اساسی صنایع در ایران است، بایوسایدهای دکتر کمیکال دوز مناسبی را بر اساس آنالیز آب موجود، به سیستم آب صنعتی تحمیل میکنند که این مهم باعث مقرونبهصرفه شدن استفاده از بیوساید در صنایع خواهد شد.
بایوسایدها مواد شیمیایی هستند که برای از بین بردن میکرو ارگانسیمهای مختلف، طراحی میشوند. اثربخشی بایوسایدها براساس غلظت آنها و مدت زمان استفاده از آنها متفاوت است. اگر غلظت بایوساید پایینتر از غلظت کشندگی آن باشد و یا مدت زمان استفاده از بیوساید کوتاه باشد، اثر بخشی biocide کاهش یافته و ممکن است بعضی از میکروارگانیسمها زنده بمانند.
این مواد شیمیایی برای تصفیه آب آشامیدنی، تصفیه فاضلاب، تصفیه آب باطله کشتیها، ضد عفونی کننده و به عنوان عوامل ضد زنگ که مانع از تجمع مولکولها در لولههای صنعتی میشوند، استفاده میشوند. بایوسایدها به شکل مایع و پودر، در فرمولاسیون آماده برای مصرف یا به عنوان کنسانتره تولید میشود و با استفاده از تکنیکهای مختلف بکار میروند.
بر اساس نوع بیوساید، آب باطله تصفیه شده کشتیها باید توسط روشهایی که از دشارژ شدن غلظتهای ناخواسته biocide، جلوگیری میکند سمزدایی شود. بسیاری از کاربردهای آنها برای تصفیه آبهای باطله نیاز به خنثیکنندههای شیمیایی دارد.
این مواد شیمیایی به طور وسیعی در سلامت، صنایع غذایی و صنایع تصفیه آب کاربرد دارند. عواملی که بر کارایی بایوسایدها روی میکروارگانسیمها تاثیر میگذارند شامل ویژگیهای شیمیایی آن، اندازه و خصوصیت ارگانیسم، غلظت، فرایند تصفیه، زمان تماس، و کیفیت آب (مانند مقدار نمک، pH، دما، مقدار اکسیژن) هستند.
کاربرد بایوسایدها به طور قابلتوجهی در صنایع مختلف افزایش یافته است. برج خنک کننده یکی از زمینههای اصلی کاربرد بایوسایدها در نیروگاهها، معادن و کارخانههای شیمیایی است؛ زیرا سیستمهای آب خنک کننده محیطی مساعد برای رشد میکروارگانیسمها هستند.
رشد میکروارگانیسمهای کنترل نشده بر روی سطوح رسوب میکروبیولوژیکی تشکیل میدهند. براساس کاربرد بایوساید، بازار این ترکیب شیمیایی به شرح زیر تقسیم میشود:
بایوساید اسمز معکوس برای کنترل رسوب زیستی در غشاهای اسمز معکوس (RO) استفاده میشود. تعداد دفعاتی که از بایوساید در سیستم اسمز معکوس استفاده میشود به بارگذاری بیولوژیکی و نرخ رشد بیوفیلم بستگی دارد.
ایزوتیازولین و DBNPA دو بایوسایدی هستند که در سیستمهای RO استفاده میشوند. این ترکیبات با غشاهای پلی آمید (PA) و استات سلولز (CA) سازگاری کامل دارند. همچنین دی اکسید کلر و محلول هیدروژن پراکسید هم کارایی بالایی دارند. ایزوتیازولون زمان تماس طولانیتری نسبت به بایوساید DBNPA دارد و در آبهایی با بار آلی بالا مؤثرتر است.
بایوساید در صنعت تصفیه آب آشامیدنی و فاضلاب کاربرد گستردهای دارد. کنترل فعالیت میکروبیولوژیکی یکی از مراحل مهم و اغلب حیاتی در بسیاری از فرایندهای تولیدی و صنعتی مانند برجهای خنک کننده، سیستمهای مدار بسته، اسمز معکوس و مخازن ذخیره آب سرد است. جهت اطمینان از ایمن بودن و کارایی بهینه این سیستمها، ضروری است که شرایط آب همیشه در شرایط خوبی حفظ شود. با انتخاب بایوساید مناسب در هر سیستم میتوان به این هدف دست یافت.
استفاده مؤثر از بایوساید برای حفظ کنترل میکروبی در فرایندهای تصفیه آب حیاتی است. روشها و رویکردهای مختلفی ممکن است برای بهبود و بهینهسازی کارایی بایوساید در این سیستمها استفاده شود. ممکن است به منظور افزایش اثربخشی برنامه کنترل میکروبی، از ترکیبی از انواع بایوسایدهای خاص که اثر هم افزایی را بر روی گونههای مختلف ارگانیسمها نشان میدهد، استفاده شود.
همچنین زمانی که میکروارگانیسمها نسبت به دوز پایین از یک بایوساید مشخص مقاوم میشوند، برای افزایش عملکرد بایوساید، به طور متناوب و دورهای اعمال میشود. سایر عواملی که در استفاده مؤثر و بهبود عملکرد بیوساید نقش دارند عبارتاند از: توانایی نظارت بر غلظت بایوساید برای دستیابی به دوز دقیقتر و استفاده از روشهای میکروبیولوژیکی سریع برای ارزیابی آلودگی میکروبی.
انواع میکروارگانیسم در برج خنک کننده
میکروارگانیسم
تاثیر بر سیستم برج خنک کننده
جلبک
• منبع غذایی برای رشد باکتری ها را فراهم میکند. • روی سطوح رسوب کرده و به فرایند خوردگی موضعی کمک میکند. • خطوط لوله و سایر سطوح تبادل گرما را مسدود و پر می کند.
قارچ
• با سرعت بالا تکثیر شده و سطوح مبدل حرارتی را میپوشاند.
باکتری
• برخی از انواع باکتریها مانند لژیونلا بیماریزا هستند. • باکتریهای کاهش دهنده سولفات میتوانند سولفات را به سولفید هیدروژن خورنده تبدیل کنند. • دپلاریزاسیون کاتدیک با حذف هیدروژن از قسمت کاتدی سلول خوردگی • باکتریهای تولید کننده اسید، اسیدهای آلی تولید میکنند که باعث خوردگی موضعی در خطوط لوله کشی و همچنین خوردگی سطح مبدل حرارتی میشوند.
انواع بایوساید
مکانیسم تأثیر بایوسایدها
مکانیسم تأثیر بایوساید ممکن است از طریق برهمکنش فیزیکوشیمیایی، واکنشهای خاص با مولکولهای بیولوژیکی، یا اختلال در فرایندهای متابولیکی باشد. مکانیسم عملکرد بایوساید ممکن است باکترواستاتیک و یا باکتریکشی باشد. در برهم کنش باکترواستاتیک، باکتریها به لحاظ متابولیکی مهار میشوند؛ اما پش از حذف بایوساید از محیط دوباره فعال میشوند. اما در برهمکنش باکتری کشی عملکرد حیاتی سلول باکتری به طور برگشتناپذیر مختل شده و آسیب میبیند.
بر اساس مکانیسم تأثیر بایوسایدها را میتوان به دو دسته کلی تقسیم کرد:
بایوساید اکسنده
بایوساید غیراکسنده
بایوساید اکسنده با اکسید کردن (واکنش انتقال الکترون) ساختار سلولی به میکروارگانیسمها حمله میکند و باعث اختلال در عبور مواد مغذی از دیواره سلولی میشود. بایوسایدهای غیر اکسید کننده از طریق فرایندهای مختلفی کار میکنند. این بیوسیدها فرایند تولید مثل و فرایند تنفس باکتری را متوقف میکنند یا دیواره سلولی را میشکنند.
انواع بایوساید
بیوسایدهای اکسید کننده
بایوسایدهای اکسید کننده با اکسید کردن (یک واکنش انتقال الکترون) به میکروارگانیسمها حمله میکنند که باعث اکسید شدن ساختار سلولی و اختلال در انتقال مواد غذایی از دیواره سلولی میشوند. کلر، برم و دی اکسید کلر از مؤثرترین بایوسایدهای اکسید کننده هستند. استفاده از این بایوسایدها و کنترل و اندازهگیری مقدار دوز آنها نسبتاً آسان است. هر کدام دارای مزایا و معایبی هستند که قدرت تصمیمگیری را جهت استفاده در سیستمهای متفاوت و به خصوص میدهند.
خصوصیات انواع بایوسایدهای اکسید کننده
برای مطالعه کامل جداول موبایل خودتان را به صورت افقی بچرخانید
بایوساید اکساینده
دوز معمول (میلی گرم بر لیتر)
محدوده PH
مکانیسم عملکرد
مزایا
محدودیتها
ملاحظات
کلر
2-20
6-8
با آب واکنش داده و هیپوکلرو اسید تولید میکند که ساختار باکتریها را از طریق اکسیداسیون در هم شکسته و از بین میبرد.
• ارزان و در دسترس • پوشش طیف گسترده ای از میکروارگانیسمها • امکان بررسی راحت دوز مورد نیاز و مقادیر باقی مانده
• در آب قلیایی که pH آن بالای 8 باشد تاثیرگار نیست • تولید فراورده جانبی هیدروکلرواسید که کحیط را اسیدی میکند • در حضور ترکیباتی همچو ازت، آمونیاک، هیدروکربنها، متانول، اتیلن گلیکول، آهن، منگنز و سولفید ها کارایی ندارد • تخریب محیط زیست
• باقیمانده کلر آزاد: 0.2-1mg / L (پیوسته). • 0.5-2mg / L (دوز لجن دورهای). • افزایش کارایی در کنار استفاده از بایوسایدهای غیر اکسید کننده و دیسپرسنتهای بیولوژیکی
با واکنش با آب برای تشکیل اسید هیپوکلروز که ساختار باکتری ها را با اکسیداسیون از بین می برد.
از دست دادن اثربخشی در آب قلیایی (pH بالاتر از 7/5) • مشکل رسوب بالقوه. • گران. • هیدروکسید سدیم محصول جانبی واکنش است که باعث افزایش pH سیستم میشود. • کاهش اثر بخشی در pH بالا با تبدیل اسید هیپوکلروز به یون هیپوکلریت • عدم اثربخشی در حضور آلایندهها: o ترکیبات ازت o هیدروکربن o آهن o منگنز o سولفیدها • به سرعت در زیر نور و اشعه ماوراء بنفش تجزیه میشود.
با واکنش با آب اسید هیپوکلروز تولید میشود که ساختار باکتری را از بین میبرد.
• طیف گسترده فعالیت. • نظارت ساده بر دوز و مقادیر باقیمانده
از دست دادن اثربخشی در آب قلیایی (pH بالاتر از 7/5) • مشکل رسوب بالقوه. • گران. • هیدروکسید سدیم محصول جانبی واکنش است که باعث افزایش pH سیستم میشود. • کاهش اثر بخشی در pH بالا با تبدیل اسید هیپوکلروز به یون هیپوکلریت • عدم اثربخشی در حضور آلایندهها: o ترکیبات ازت o هیدروکربن o آهن o منگنز o سولفیدها • به سرعت در زیر نور و اشعه ماوراء بنفش تجزیه میشود.
• باقیمانده کلر آزاد: 0.2 – 1 میلیگرم در لیتر (مداوم) • 5/0 – 2 میلیگرم در لیتر (دوز دوره ای لجن)
دی اکسید کلر
0.1-5
4-10
با مختل کردن حمل و نقل مواد مغذی در دیواره سلولی باکتریها و حذف بیوفیلم از سیستم.
• نسبت به pH غیر حساس است. • ماده اکسید کننده قدرتمند. • برخلاف سفید کننده و کلر ، میتوان از آن در سیستم حاوی نیتروژن و ترکیب آلی استفاده کرد. • حلالیت خوب. • سولفید آهن را حل میکند.
• توسط نور خورشید و اشعه ماوراء بنفش قابل تخریب میشود. • گران. • لزوم تولید در محل با استفاده از تجهیزات ویژه
• مقادیر باقیمانده: 0/2 میلیگرم در لیتر (مداوم) • 0.5 – 1.0 میلیگرم در لیتر (دوز لجن)
تری کلرو ایزو سیانوریک اسید [TCCA]
0.5
7-8
با واکنش با آب اسید هیپوکلروز تولید میشود که ساختار باکتری را از بین میبرد.
• طیف گسترده فعالیت. • نظارت و مدیریت ساده • کاربرد ساده تر و ایمن تر نسبت به باقی بایوسایدهای بر پابه کلر
• از بین رفتن اثر بخشی در pH بالا چون اسید هیپوکلروز به یون هیپوکلریت تبدیل میشود. • عدم اثربخشی در حضور آلایندهها: o ترکیبات ازت o هیدروکربن o آهن o منگنز o سولفیدها
• باقیمانده کلر آزاد: 0.2 – 1 میلی گرم در لیتر (مداوم) • 5/0 – 2 میلی گرم در لیتر (دوز دوره ای لجن)
هیدانتوئین هالوژنه مثل: برومو-3-کلرو-5و5-دی متیل هیدانتوئین (BCDMH) ، دی کلرو 5و5-دی متیل هیدانتوئین
–
7-10
با واکنش با آب اسید هیپوکلروز تولید می شود که ساختار باکتری را از بین می برد.
• در شرایط قلیایی هم اثرگذار است.
• عدم اثربخشی در حضور آلاینده ها: o هیدروکربن o آهن o منگنز
با واکنش با آب اسید هیپوکلروز تولید می شود که ساختار باکتری را از بین می برد.
• سدیم برمید فعال با افزایش pH سیستم مؤثرتر می شود.
• لزوم افزودن ماده فعال کننده (مانند گاز کلر و سفید کننده) • عدم اثربخشی در حضور آلاینده ها: o هیدروکربن o آهن o منگنز • به سرعت در زیر حرارت و اشعه ماوراء بنفش تجزیه می شود.
• باقیمانده هالوژن: 0.2 – 0.5 میلی گرم در لیتر (مداوم) • 5/0 – 2/0 میلی گرم در لیتر (دوز لجن دوره ای)
هیدروژن پراکسید
–
7-9
با تجزیه به رادیکال های آزاد اکسیژن که پروتئین میکروارگانیسم ها را با اکسید کرده و از بین می برد.
• بدون مشکلات ناشی از مقادیر باقیمانده یا پساب
• نیاز به غلظت بالا
• احتیاط ایمنی اضافی باید در هنگام ذخیره سازی و استفاده از پراکسید هیدروژن در نظر گرفته شود.
اوزون
1-5
7-9
با آزاد کردن رادیکال های هیدروکسیل که باعث اکسید شدن اجزای باکتری ها و نابودی مستقیم آن ها می شود.
• ماده اکسید کننده قدرتمند • بدون مشکلات ناشی از مقادیر باقیمانده یا پساب • عدم رشد مجدد میکروارگانیسم • سرعت از ین بردن میکروارگانیسم ها
• ناپایدار است ، باید قبل از استفاده در محل ایجاد شود. • باقیمانده ای به جا نمی گذارد و شناسایی آن مشکل است. • بسیار واکنش پذیر و خورنده ، مناسب برای استفاده در سیستم های مقاوم در برابر خوردگی • ممکن است باعث رسوب ناخواسته آهن و منگنز شود • ممکن است مهارکننده ها و دیسپرسنت ها را از بین ببرد. • برای استفاده در آب جبرانی سخت (> 500 میلی گرم در لیتر به شکل CaCO3) مناسب نیست.
• برای اطمینان از محافظت کامل در سیستم های بزرگ ممکن است مصرف چندباره نیاز باشد. • پیش تصفیه هوا و فیلتراسیون جریان جانبی آب خنک کننده برج می تواند عملکرد ازن را افزایش دهد. • نیاز به سیستم تهویه هوا یا سیستم تهویه مکانیکی برای از بین بردن گرمای اضافی تولید شده درواحد تولید ازن
بایوسایدهای اکسید کننده برای ضد عفونی کردن آب آشامیدنی، سیستمهای خنک کننده و سطوح استفاده میشوند.
ویژگی ها:
1. خورندگی 2. حضور مواد آلی اثرات آنها را محدود کرده و ممکن است به دوزهای بالاتر نیاز باشد 3. باقیماندهها پس از تصفیه در آب میمانند 4. احتمال بوجود آمدن مواد جانبی مضر
پتاسیم پرمنگنات (potassium permanganate) برای ضد عفونی کردن آب آشامیدنی، سیستمهای خنک کننده و سطوح استفاده می شوند. ویژگی ها: 1. حضور مواد آلی اثرات آنها را محدود کرده و ممکن است به دوزهای بالاتر نیاز باشد. 2. باقیماندهها پس از تصفیه در آب میمانند. 3. خورندگی متوسط
بیوسایدهای اکسید کننده (اسیدها)
پراستیک اسید (Peracetic acid) کاربرد پراستیک اسید در تصفیه فاضلاب است. ویژگی ها: 1. ضد عفونی کننده موثر بدون ایجاد باقیماندههای سمی 2. بسیار موثرتر از هیدروژن پراکسید 3. خورنده 4. در غلظتهای بسیار پایین ویژگی کشنده بر علیه رنج وسیعی از میکرواگانیسمها دارد 5. در حضور ماده آلی کارایی بالایی دارد
کلر
کلر از سال ۱۸۴۶ بهعنوان ضد عفونی کننده استفاده میشود و به طور وسیعی به عنوان روش کنترل میکروارگانیسمها در سیستمهای خنک کننده صنعتی کاربرد دارد. علیرغم قوانین EPA جهت محدود کردن کلر بواسطه سمیت و نگرانیهایی به عنوان سرطانزا بودن آن، هنوز بهعنوان یک biocide عمومی موثر و ارزان استفاده میشود. وقتی کلر به آب اضافه میشود، واکنش شیمیایی اولیه مخلوطی از هیپوکلرواسید و هیدروکلریک اسید را ایجاد می کند:
Cl2-HO2
HOCl یک اکسیدانت واقعی است که به میکروارگانیسمها حمله میکند. وقتی PH افزایش یابد، HOCl تجزیه شده و هیپو کلریت ایجاد میشود:
hypochloro
OCl- نیز یک اکسیدان است اما قدرت آن کمتر از HOCl است. در pH=5.5، غلظت HOCl در محلول نزدیک ۱۰۰ درصد است. وقتی pH محلول به ۸٫۵ افزایش مییابد، غلظت HOCl به ۱۰ درصد کاهش یافته و غلظت OCl- نزدیک به ۹۰ درصد است. از آنجایی که برج خنک کننده در pH ای بالاتر از ۷٫۵ کار میکنند برجهای آبی هیچ وقت بیش از ۵۰ درصد از HOCl را ندارند.
منحنی تفکیک کلر
وقتی کلر وارد آب میشود، تعداد زیادی واکنش رخ خواهد داد. یکی از مهمترین واکنشها، با آمونیاک است که کلرآمین تشکیل میشود که بایوسایدی ضعیف است. بعضی از تصفیه خانههای آب از کلرآمین بهجای کلر به عنوان ضد عفونی کننده استفاده میکنند چون مواد جانبی مضر و سرطانزای ایجاد شده در آن کمتر است.
بسته به pH محلول و نسبت هیپوکلر به آمونیاک واکنشها ممکن است باعث تولید منو، دی و تری کلرو آمین شوند. این کلروآمینها به عنوان کلر ترکیبی شناخته میشوند. کلر کلی جمعی از کلرهای آزاد (HOCl و OCl-) و کلرهای ترکیبی است. کلر همچنین میتواند با آهن، منگنز، سولفور و مواد آلی واکنش دهد.
روغن، گریس، تانین و لیگنین در آبهای ساکن میتوانند به طور چشمگیری اثربخشی بایوسایدی کلر را کاهش دهند. مقدار مصرفی کلر همراه با گرما، تخریب توسط اشعه خورشید بواسطه فراریت آن، باید در سیستمهای آب خنک کننده در نظر گرفته شوند.
برای اندازهگیری کلر آزاد و ترکیبی روش کلرومتریک DPD (N,N’ diethyl-p- phenylene-diamine) بسیار سریع و نسبتا آسان است. در این روش شدت رنگ صورتی تشکیل شده در واکنش متناسب با سطح کلر موجود در محلول است. تداخلات این روش مقدار بالای کلسیم و بازی بودن آب است که میتوان توسط سولفوریک اسید یک نرمال pH را بین ۶ و ۷ کاهش داد.
برم
مانند کلر، برم در آب هیدرولیز شده و هیپو برومو اسید تشکیل میشود که قدرت اکسید کنندگی آن مشابه HOCl است. HOBr تجزیه شده و H+ و OBr- ایجاد میشوند، اما واکنش در pH بالاتری از کلر رخ میدهد. یک محلول برم با pH=8.5 تقریباً نزدیک به ۶۰ درصد HOCl دارد، درحالیکه محلول کلر با pH مشابه ۱۰ درصد HOCl دارد.
در بسیاری از موارد استفاده از دوز کمتری از برم کنترل میکروبیولوژیکی مشابهی با کلر در برج خنک کننده دارد. از دیگر مزیتهای برم واکنش با آمونیاک و دیگر ترکیبات نیتروژنی است که بر خلاف کلرآمینها بایوسایدهای موثری هستند. برم نسبت به کلر از خورندگی کمتری برای آلیاژهای مسی برخوردار است. باقیماندههای برم میتوانند با استفاده از روش کالوریمتریک DPD مورد آنالیز قرار گیرند. مثل کلر، تست برم باید در زمان نمونهبرداری انجام گیرد.
دی اکسید کلر
دی اکسید کلر (ClO2) اکسید کنندهای بسیار قوی است که در آب محلول است، اما تا زمانیکه با یک میکروارگانیسم واکنش دهد، در حالت گازی میماند. قدرت اکسیدکنندگی ClO2 بیش از دو برابر کلر است و pH سیستم اثری بر آن ندارد. با ترکیبات نیتروژنی و ارگانیکها، واکنش نمیدهد و در نتیجه مواد جانبی محتمل سرطانزا تولید نخواهند شد. دی اکسید کلر یک بایوساید اکسید کننده گران است، اما مزایا و اثربخشی آن نسبت به کلر و برم ممکن است در بعضی از سیستمها مقرون به صرفه باشد.
بایوساید غیر اکسید کننده
بایوسایدهای غیر اکسید کننده
آلدهیدها
گلوتارآلدهید (Glutaraldehyde) ضدعفونی کننده در بیمارستانها، کتابخانهها و تثبیت کنندههای بیولوژیکی. ویژگی ها: 1. راندمان کم و متوسط در حضور ماده آلی 2. باقیماندهها پس از تصفیه در آب میمانند
آمین ها و آمیدهای هالوژن دار
دی برمو نیتریلو پروپیانو آمید (Dibromonitrilopropionamide (DBNPA کاربرد در سیستمهای تصفیه آب کاغذ و کاغذ، ضد عفونی سیستمهای صنعتی
به عنوان جایگزین برای ترکیبات ارگانوتین (ترکیبات شیمیایی که حداقل یک پیوند بین قلع و کربن دارند)
خصوصیات انواع بایوساید غیر اکسید کننده
بایوساید غیراکساینده
دوز معمول (میلی گرم بر لیتر)
محدوده PH
مکانیسم عملکرد
مزایا
محدودیت ها
ملاحظات
كاربامات مانند: دی متیل اتیل کربامات سدیم ، دی متیل تیتوکاربامات پتاسیم
12-18
7-8.5
با قطع متابولیسم سلولی برای از بین بردن میکروارگانیسم ها از طریق کیلیت شدن با یون های فلزات سنگین.
• ضد ارگانیسم های تولید کننده تخمیر. • در pH پایین و یا در حضور فلزات سنگین موثر است.
• با فلزات واکنش نشان داده و باعث بروز مشکل خوردگی می شود.
–
2،2-دی برمو-3- نیتریلوپروپیون امید (DBNPA)
1-2
6-8.5
• با حمله به دیواره سلولی باکتری ها در انتقال مواد مغذی اختلال ایجاد می کند. • با اتصال به پروتئین برای ایجاد اختلال در متابولیسم باکتری ها.
• عملکرد سریع
• در برابر جلبک ها مؤثر نیست. • به سرعت در pH بالای 8 هیدرولیز می شود. • تجذیه پذیر در برابر نور • با سولفید هیدروژن ، آلاینده های آلی و ترکیبات کاهنده قوی سازگار نیست.
–
ایزوتیازولین
0.5-2
6.5-9
با مختل کردن انتقال مواد غذایی از طریق دیواره سلولی و تنفس میکروبی باعث از بین رفتن میکروارگانیسم ها می شود.
• هم در برابر باکتری هوازی معمولی و هم باکتری های اسپوردارموثر است. • موثر در طیف وسیعی از pH
• عملکرد ضعیف در برابر جلبک ها
–
متیلن- (بیس) تیوسیانات (MBT)
0.5-1
6-7.5
• با مسدود کردن انتقال الکترون در میکروارگانیسم ها به طوریکه مانع از واکنش اکسایش-کاهش می شوند. • با دفع آنزیم.
• سرعت عملکرد بالا
• حساس به pH و هیدرولیز سریع در pH بالاتر از 7/5 • حلالیت کم در آب • نفوذ ضعیف
• MBT آمیخته با Quats می تواند حداکثر اثربخشی را داشته باشد.
نمک های چهارتایی آمونیوم (کواتس)
5-10
6.5-8.5
با تشکیل پیوند الکترواستاتیکی با دیواره سلولی باکتری ها باعث دفع پروتئین شده و بر نفوذپذیری تأثیر می گذارد.
• موثر در برابر جلبک ها و باکتری ها • هزینه پایین
• در شرایط سختی بالا ، و در حضور کلریدها ، روغن ، خاک ، گل و لای و … غیرفعال می شود. –
• بسیار موثر در از بین بردن جلبک ها • عملکرد مناسب در تمامی pH ها • کف تولید نمی کند • سختی روی عملکرد آن تاثیر ندارد.
–
–
تری بوتیل تترادسیل فسفونیوم کلرید (TTPC)
5-20
2-12
با ویژگی های عملكرد سطحی ، فرآیندهای آنزیم سلولی را مختل کرده ، و باعث آسیب جدی به غشای سلول میكروبی می شود.
• طیف عملکرد گسترده • بسیار موثر جهت از بین بردن جلبک ها
–
–
گلوتارآلدهید
45-56
6.5-9
با اتصال به پروتئین های بیرونی سلول باعث از بین رفتن نفوذپذیری سلولی می شود.
• عملکرد سریع • موثر روی باکتری ها و بیوفیلم های کاهنده گوگرد • حداقل تاثیرات زیست محیطی به دلیل نیمه عمر کوتاه
•تاثیر محدود بر جلبک ها و قارچ ها
–
بایوساید فلزی
بیوساید فلزی
نقره به صورت یونی و نمک جهت ضد عفونی کردن سیستمهای آب صنعتی استفاده میگردد. ویژگیها: 1. کاربردهای محدودی دارند. 2. بدلیل اثرات جانبی بر سلامت انسانها به طور عمومی استفاده نمیشود.
مشکلات میکروبیولوژیکی مرتبط با برج خنککننده در فرایندهای صنعتی توسط گروهی از گیاهان میکروسکوپی یا میکروارگانیسمهایی شبیه گیاه ایجاد میشود که از آنها با عنوان میکرو فلورا یاد میشود.
میکروفلورا معمولاً از جلبکها، قارچها و باکتریها تشکیل شده است. بهندرت یک نوع میکروارگانیسم به طور کامل مسئول یک مشکل عملیاتی گسترده در یک سیستم است؛ اما در برخی موارد استفاده از یک بایوساید میتواند طیف گستردهای از باکتریها را از بین ببرد.
هر یک از انواع مختلف میکروارگانیسمها دارای ویژگیهای منحصربهفرد و همچنین بسیاری از ویژگیهای مشترک هستند. بررسی در موردنیاز به بایوساید و ویژگیهای رشد میکروارگانیسمها به شناسایی و کنترل مشکلات مرتبط با سیستمهای برج خنککننده فرایند کمک میکند.
سیستمهای خنککننده آب شامل آبخنک کننده چرخشی باز، چیلر آب / سیستم آبخنک کننده بسته و آبخنک کن یکبار مصرف هستند. کارخانههای تولید برق، کارخانههای تولید کاغذ و خمیرکاغذ، کارخانههای تولید فولاد، کارخانههای تولید قند / الکل، پالایشگاه / کارخانههای پتروشیمی و غیره چند مورد از بسیاری از صنایع هستند که با مشکلات مربوط به رشد کنترل نشده میکروارگانیسمها در برجهای خنککننده فرایند درگیر هستند و استفاده از بایوسایدها بسیاری از هزینههای عملیاتی این مجموعهها را کاهش خواهد داد.
درگذشته، شرایط و رویههای عملیاتی وجود داشت که فقط به بررسی ثانویه مشکل بالقوه ناشی از میکروارگانیسمها نیاز داشت. بااینحال، تحت شرایط فعلی عملیاتی، لازم است که کنترل میکروارگانیسمها در سیستمهای آبخنک کننده فرایند را بهعنوان یک نگرانی اصلی در نظر بگیریم.
تأثیر بر محیطزیست، هزینههای بالای انرژی، نواوریهای مهندسی، شرایط عملیاتی با فناوری پیشرفته و سرمایهگذاری کلان تنها چند مورد از شرایطی است که استفاده از بایوساید را بهعنوان اصلیترین ماده شیمیایی در تصفیه آب فرایندی برج خنککننده ضروری میکند.
مشکلات مرتبط با رشد کنترل نشده میکروارگانیسمها در برجهای خنککننده را میتوان در چهار دسته قرارداد:
لجن زیستی (بایوفیلم یا زیستتوده)
ترسیب و فولینگ
تخریب چوب
خوردگی ناشی از میکروب
انتخاب بایوساید
عوامل تعیین کننده بیوساید
انتخاب بایوساید مناسب یا ترکیبی از بایوسایدها به عوامل مختلفی بستگی دارد. ملاحظات اصلی عبارتاند از:
اغلب اوقات روش استفاده شده برای کاربرد بایوساید بهاندازه انتخاب خود ترکیب بایوساید مهم است. یک بایوساید نامناسب فواید مطلوبی را ایجاد نمیکند و در برخی شرایط میتواند مشکل رسوبات زیستی را شدیدتر کند.
عواملی که هنگام استفاده از بایوساید باید در نظر گرفته شود، مقدار دوز یا میزان باقیمانده، دوز لجن در مقابل خوراک مداوم یا متناوب، فرکانس افزودن و محل افزودن است.
میزان بایوساید در غلظت توصیه شده، در هر دوره تزریق مشخص به سیستم اضافه میشود که به حجم آب تصفیه شده، یعنی ظرفیت سیستم بستگی دارد.
سطح غلظت ایجاد شده توسط بایوساید بستگی به حداقل غلظت مؤثر (غلظت مهارکننده بایوساید) موردنیاز برای رسوب زیستی مورداستفاده و شدت مشکل میکروبیولوژیکی دارد. همچنین باید در نظر گرفته شود که زمان تماس موردنیاز غلظت بایوساید با میکروفلورا کنترل شود.
زمان تماس و غلظت مورداستفاده بایوساید در ابتدا تحت شرایط آزمایش کنترل شده تعیین و در شرایط عملیات واقعی تأیید میشود و میتواند طبق تولید کننده بایوساید باشد.
غلظتهای خیلی کم بایوساید نهتنها بیتأثیر هستند، بلکه در واقع ممکن است رشد برخی از میکروارگانیسمها را تحریک کنند. زمان تماس کافی برای تماس بایوساید با رسوبات لازم است؛ زیرا بسیاری از میکروارگانیسمها در اثر تماس فوری با اکثر بایوسایدهای غیرفلزی آلی جدید که در تصفیه آب امروزی به کار گرفته میشوند، از بین نمیروند.
همانطور که به طور معمول استفاده میشود، بایوسایدها سیستم را عقیم نمیکنند، بلکه بایوسایدها درعینحال که رقابت بیولوژیکی را حفظ میکنند، جمعیت رسوبات زیستی را به زیرسطح بحرانی کاهش میدهند. بااینحال، اگر زمان تماس یا غلظت بایوساید کافی نباشد، ممکن است تعادل بیولوژیکی طبیعی بر هم بخورد و ارگانیسمهای مقاومتر به دلیل کاهش رقابت، تکثیر شوند.
برای ایجاد اطمینان از غلظت و زمان تماس بایوساید در سیستم، استفاده از بایوسایدهایی که میتوانند طیف وسیعی از میکروارگانیسمها را کنترل کنند، توصیه میشود. برای جلوگیری از رسوبات زیستی و غلبه غالب میکروارگانیسمها در برابر مقاومت میتوان دو بایوساید متناوب را تزریق نمود، یک روش استفاده از یک بایوساید به مدت دو تا سه هفته و روش دیگر استفاده از یک بایوساید جایگزین برای یک یا دو هفته.
بایوساید جایگزین ممکن است درجه متفاوتی از اثربخشی در برابر میکروارگانیسمهایی داشته باشد که در برابر بایوساید اول مقاومت بیشتری دارند و بالعکس. در حالت ایدهآل، جفت بایوسایدهای متناوب باید درجه قابلتوجهی از مقاومت میکرو فلورا را در برابر برنامه تزریقی بایوساید از بین ببرند.
بایوسایدها برای کنترل رشد میکروبی در سیستمهای گرمایش مداربسته و چیلرها استفاده میشوند. بایوسایدها بقایای زیستی مخرب را تجزیه میکنند و مواد جامد ناشی از میکروارگانیسمها را تهنشین میکنند. دوز مناسب سیستم شما با بایوساید صحیح برای کاهش حداقل خوردگی ناشی از میکروب و انسداد اضافی ناشی از آن کلیدی است. بایوسایدها عملکرد سیستم را بهینه میکنند و هزینه بالقوه تعمیرات و نگهداری در آینده را کاهش میدهند.
مدارهای بسته و چرخههایی که از آب بهعنوان ماده اولیه استفاده میکنند، در بسیاری از محیطهای تولیدی، تجاری و صنعتی به کار گرفته میشوند. فعال نگهداشتن سیستمهای آب و نظارت بر رشد میکروبی برای اطمینان از جلوگیری از خرابیهای غیرمنتظره و پرهزینه سیستم کلیدی است.
ارگانیسمهای کوچک موجود در سیستمهای مداربسته آب میتوانند منجر به تجمع بیوفیلم در لولهها و سطوح مبدل حرارتی شوند. این میتواند باعث محدودیت جریان و خوردگی سیستم شود.
برای تصفیه مؤثر یک سیستم، شما باید سطح باکتریشناسی را به طور منظم مانتیتور کرده و در صورت لزوم از یک بایوساید مؤثر استفاده کنید تا سیستم به طور مؤثر کار کند.
سیستمهای آب سردوگرم در ساختمانها بهعنوان منابع بالقوه تکثیر لژیونلا شناخته شده است. درحالیکه ممکن است با طراحی خوب سیستم، خطر تکثیر لژیونلا در چنین سیستم هایی به حداقل برسد، اما در عمل مشخص شده است که بسیاری از سیستمها مطابق با ایدهآل نیستند و طراحی مجدد آنها از نظر اقتصادی ممنوع است.
استفاده از روش های درمانی بهصورت آنلاین بهعنوان وسیلهای برای بهحداقلرساندن خطر تکثیر لژیونلا در بسیاری از موارد پذیرفته شده است. تزریق کلر (معمولاً به شکل هیپوکلریت) به سیستم برای حفظ ذخیره کلر بدون 2 پیپیام ، معمولاً مورداستفاده قرار میگیرد. در بسیاری از موارد اثبات میشود که مؤثر است. بااینحال استفاده از کلر نگرانیهای زیادی را ایجاد میکند
اگر منبع آب حاوی مواد شیمیایی باشد که میتوانند با کلر واکنش دهند، استفاده از کلر در غلظتهای نسبتاً بالا ممکن است باعث تولید محصولات فرعی کلر شود. چنین مواد شیمیایی کلر شده کمیاب بهعنوان سرطانزا شناخته شدهاند و وجود آنها در منابع آب برای مصرف احتمالی انسان باید به حداقل برسد.
بیوفیلمهایی که ممکن است در سیستمهای آبی ایجاد شوند، بهعنوان زیستگاههای ایدهآل برای بقا و رشد لژیونلا شناخته میشوند. کلر بهراحتی در چنین بیوفیلمهایی نفوذ نمیکند و لژیونلا را از بین نمیبرد.
وقتی pH آب سیستم از 7 بالاتر رود اثربخشی کلر به طور قابلتوجهی کاهش مییابد و در pH بالاتر از 8 بهعنوان یک ضدعفونیکننده تا حد زیادی بیاثر است.
بایوسایدها مواد شیمیایی هستند که برای از بین بردن میکرو ارگانسیمهای مختلف، طراحی میشوند. اثربخشی بایوسایدها براساس غلظت آنها و مدت زمان استفاده از آنها متفاوت است. اگر غلظت بایوساید پایینتر از غلظت کشندگی آن باشد و یا مدت زمان استفاده از بیوساید کوتاه باشد، اثر بخشی biocide کاهش یافته و ممکن است بعضی از میکروارگانیسمها زنده بمانند.
اکسیژن محلول در تمامی آبهایی که به نحوی با اتمسفر هوا در تماس هستند، موجود است و شاخصی از کیفیت آب است. حذف اکسیژن محلول از آب را تجزیه هوازدایی مینامند که به روشهای معمول مکانیکی، حرارتی و شیمیایی انجام میگیرد. آب مهمترین ماده حیات و آبادانی است. بسیاری از مشکلات بهداشتی کشورهای در حال پیشرفت، ناشی از عدم برخورداری از آب آشامیدنی سالم است.
تصفیه آب برای بشر دارای سابقهای طولانی و قدیمی است و در تصفیه آب شناسایی ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب حائز اهمیت هستند که بایستی این شرایط با استانداردهای موجود مطابقت داشته باشند. اکسیژن محلول شاخصی مربوط به کیفیت آب است و در تمامی آبهایی که به نحوی با اتمسفر هوا در تماس هستند، موجود است.
جاذبهای اکسیژن، عوامل کاهشدهندهای هستند که حتی با سطوح بسیار کم اکسیژن باقیمانده در آب در اثر هوازدگی خوب واکنش نشان میدهند. آنها معمولاً به بخش ذخیرهسازی هواگیر اضافه میشوند تا قبل از رسیدن آب تغذیه به دیگ بخار، زمان لازم برای واکنش داده شود.
دیگهای بخار فشار ضعیف گاهی اوقات شامل هواگیرهای مکانیکی نمیشوند. در این سیستمها، اکسیژنزداها باید تمام کار حذف اکسیژن محلول را انجام دهند. بدیهی است که در این مورد به دوزهای بسیار بیشتری نیاز است.
اکسیژنزداها به چند دسته تقسیم میشوند. ترکیبات اکسیژنزدا شامل سولفیتها و آسکورباتها (غیر فرار) و هیدرازینها، هیدروکینونها، هیدروکسی آمینها و کتوکسیمها (فرار) هستند.
نحوه کار با اکسیژن زداها
اکسیژن زداها به قسمت پایین یا ذخیرهسازی هواگیر تزریق میشوند. مقدار استوکیومتری بر اساس آب ورودی اضافه میشود، به علاوه به اندازه کافی برای ایجاد باقیمانده استوکیومتری موردنیاز در ورودی اکونومایزر. جدول نرخ خوراک را برای اکسیژنزداهای مختلف خلاصه میکند.
Oxygen Scavenger
Operating Pressure, psig
mg/L Active / mg/L Oxygen
Sulfite
0-600
6-8 + 5-50 mg/L residual
Sulfite
601-900
6-8 + 5-20 mg/L residual
Hydrazine
>2500
5
Carbohydrazide
>2500
5-6
Hydroquinone
>2500
3-7
DEHA
>2500
6
MEKO
<1800
25
Ascorbate/erythorbate
<1500
30
برای lay-up، اکسیژنزداها در حین پر شدن به آب دیگ وارد میشوند تا 100 تا 500 میلیگرم در لیتر اکسیژنزدای فعال را فراهم کنند. آمینها نیز برای تنظیم pH اضافه میشوند.
تجزیه هوازدایی
حذف اکسیژن از آب را تجزیه هوازدایی مینامند که به روشهای معمول هوازدایی مکانیکی، حرارتی و شیمیایی انجام میگیرد. هیدرازین نیز یکی از مواد معمول مصرفی در اکسیژنزدایی میباشد و مصرف این ماده طی دو دهه اخیر به دلیل شناخت اثرات مضر آن بر بدن انسان و محیطزیست بهشدت رو به کاهش گذاشته و اقدامات وسیع جهانی برای جایگزینی آن با مواد غیرسمی در حال انجام است.
از ماده کربوهیدرازید بهعنوان جایگزین مناسب برای هیدرازین برای اکسیژنزدایی از آب بویلرها و در واقع حل مشکل زیستمحیطی و خطرات ناشی از مصرف هیدرازین استفاده شده است. کاهش اکسیژن محلول آب با استفاده از دی اتیل هیدروکسیل آمین در حضور هیدروکینون یا کینون بهعنوان کاتالیزور با درنظرگرفتن سرعت واکنش و بازده کاتالیزور موردمطالعه قرار گرفته است.
نتایج نشان داد که سیستم حذف اکسیژن با استفاده از دی اتیل هیدروکسیل آمین گالیک اسید کاتالیزوری کارآمدتر نسبت به سیستم فعلی دی اتیل هیدروکسیل آمین هیدروکینون است؛ زیرا در نهایت کاهش اکسیژن محلول با بازده بالاتری در واکنش صورت میگیرد.
خوردگی در سیستمهای تولید بخار باعث ایجاد مشکلات زیادی در واحدهای صنعتی میشود. اکونومایزر و گرمکننده آب تغذیه اولین مناطقی هستند که در یک سیستم تولید بخار در حال کار دچار خوردگی میشود.
اکونومایزر به دلیل استفاده از انرژی گاز در حال خروج از سیستم بویلر، عاملی کلیدی در افزایش بهرهوری حرارتی بویلر است. بروز خوردگی باعث کاهش بهرهوری بویلر میشود. عموماً خوردگی در این تجهیزات در اثر ورود گاز اکسیژن، دیاکسیدکربن و آمونیاک رخ میدهد.
سیستمهای تولید بخار معمولی شامل بخش پیش بویلر (هیترهای یوازدا، لولهکشی، پمپها، هیترهای مرحلهای و اکونومایزر)، بخش تولیدکنندهٔ بخار (شامل بویلر، سوپرهیترها و ری هیترها)، بخش بعد از تولیدکنندهٔ بخار (شامل تجهیزات فرایندی، لولههای بخار و تلههای کندانس) و بخش کندانس (شامل لولهها، فلاشتانکها، پمپها و تانکهای ذخیرهٔ کندانس) است.
خوردگی در سیستمهای تولید بخار باعث ایجاد مشکلات زیادی در پالایشگاهها، واحدهای گاز و پتروشیمی میشود. خوردگی در بویلرها تابعی از غلظت اکسیژن، دیاکسیدکربن و آمونیاک و نحوه کنترل اینگونهها و در برخی موارد ناشی از وجود آنیونهای هیدروکسید و کلراید یا غلظت بالای مواد شیمیایی چلانت در آب بویلر است.
بههرحال، در سیستمهای پیشرفتهتر تولید بخار، معمولاً کنترل گازهای محلول در آب مانند اکسیژن و دیاکسیدکربن منجر به کاهش خوردگی دیوارهٔ داخلی تیوبهای مورداستفاده در سیستمهای تولید بخار میشود.
اکسیژن عامل اصلی خوردگی پیش از بویلر و داخل بویلر خواهد بود. خوردگی اکسیژنی و محصولات خوردگی در بویلر باعث تحمیل هزینهٔ سنگین نگهداری بویلر میشود. خرابی تجهیزات گرانقیمت و رسوب محصولات خوردگی منجر به کاهش بازدهی سیستم بویلر میشود؛ بنابراین پایش و کنترل غلظت اکسیژن در بویلر از اهمیت ویژهای برخوردار است.
در عمل بهمنظور جلوگیری از وقوع خوردگی اکسیژنی در بویلر، غلظت اکسیژن در آب بویلر باید به چند ppb تقلیل یابد و در این مقادیر کم کنترل شود. اکونومایزر و گرمکننده آب تغذیه اولین مناطقی هستند که در یک سیستم در حال کار دچار خوردگی اکسیژنی میشود.
در مواردی که مقدار اکسیژن محلول در آب زیاد باشد، خوردگی اکسیژنی ممکن است قسمتهای دیگر سیستم بویلر را نیز تحتتأثیر قرار دهد. در اکثر موارد، خسارات ناشی از خوردگی اکسیژنی حتی اگر مقدار اکسیژن در یک محدوده زمانی کوتاه از حد مجاز فراتر رفته باشد بسیار زیاد است.
باتوجهبه این که عملکرد اکسیژن زداها نیاز به گذشت زمان دارد، لازم است یک فاصله زمانی بین تزریق مواد اکسیژن زدا و مصرف آب در بویلر وجود داشته باشد. به همین دلیل برای آن که ماکزیمم مدتزمان برای عملکرد اکسیژن زدا فراهم شود، تزریق آن باید بلافاصله بعد از هوازدایی مکانیکی باشد.
معمولاً تزریق در تانک ذخیرهٔ هوازدا انجام میگیرد علاوه بر این، استفاده از مواد شیمیایی با قابلیت کاتالیزوری در حذف اکسیژن برای کاهش زمان عملکرد آن پیشنهاد میگردد. اکسیژن زداها در شکل کاتالیست شده (نمکهای کبالت و منگنز به طور معمول برای سولفیت و کاتالیستهای ارگانیک معمولاً برای اکسیژن زداهای فرار) استفاده میشود.
اکسیژن زدایی دیگ بخار
خوردگی ناشی از اکسیژن در بویلرها میتواند با افزودن مواد شیمیایی اکسیژن زدا قبل از سیستم تولیدکننده بخار کنترل شود. مواد اکسیژن زدا همراه با مواد شیمیایی دیگر بهعنوان یک محلول آبی در قسمت بالادستی تزریق میشوند.
مواد اکسیژنزدایی که بهصورت گستردهای کاربرد دارند سدیم سولفات (Na2SO3) و هیدرازین (N2H4) هستند که هر دو بهعنوان یک سیستم کاتالیزی در دماها و فشارهای پائینتر، جهت افزایش واکنشپذیری با اکسیژن میشوند. کینونها و نمکهای کبالت عموماً بهعنوان کاتالیست استفاده میشوند.
ترکیبات اکسیژن زدا
حذف کننده های اکسیژن
سولفیت
سولفیت ارزانترین و فعالترین اکسیژن زدا برای بویلرهای با فشار متوسط و پائینتر (تا ۶۰۰ psig (42 bar abs)) است. سدیم سولفیت در واکنش با اکسیژن، سدیم سولفات را تولید کرده که باعث ایجاد مواد جامد در سیستم بویلر چرخشی است.
سولفیت اکسیژن
بنابراین؛ در فشار بالا و بویلرهای فوق بحرانی، جائیکه مواد جامد مشکلی اساسی ایجاد میکنند، سولفیت نمیتواند راهگشا باشد. دوز تئوری سدیم سولفیت یا تعداد واحدهای Na2SO3 موردنیاز برای مصرف یک واحد اکسیژن میتواند بر اساس واکنش آن با اکسیژن بهصورت زیر محاسبه گردد:
واکنش سولفیت با اکسیژن
بنابراین ۸ واحد سدیم سولفیت برای مصرف یک واحد اکسیژن به بویلر اعمال میشود. نوعاً غلظتهای باقیمانده از سولفیت تا ۲۰ ppm در بویلر باقی میماند. زمانی که فشار به ۶۰۰ psig میرسد، سولفیت به سولفور دیاکسید و هیدروژن سولفید با دو روش شکسته میشود.
اکسیژن گیر
هر دو گازهای خورنده هستند که با بخار بویلر را ترک میکنند.
سولفیت اکسیژنزدای مؤثری است، اما غیر فرار بوده و بویلر را با بخار ترک نمیکند؛ بنابراین محافظتی برای سیستم ایجاد نمیکند. همچنین سولفیت سبب کاهش هماتیت به مگنتیت نمیشود و در رسوبزدایی بویلر از مواد جامد مؤثر نمیباشد.
از اکسیژن زداهایی که در بویلرهای فشار بالا کاربرد دارند دی اتیل هیدروکسی آمین است که با هیدرازین و هیدرازین کاتالیز شده رقابت میکند. هیدرازین در فشارها و دماهای بالا باعث تولید گازهای خورنده نمیشود و در واکنش با اکسیژن نیتروژن و آب تولید میکند.
هیدرازین
اکسیژن محلول نقش مهمی در خوردگی در چرخه بخار نیروگاهها دارد و استفاده از مواد اکسیژن زدا یکی از راههای نگهداشتن آن در کمترین حد ممکن است.
اندازهگیری هیدرازین و سایر مواد شیمیایی اکسیژن زدا، از خوردگی اکسیژن یا مصرف بیش از حد آن که باعث افزایش هزینههای عملیاتی میشود و خطر خوردگی مس را افزایش میدهد، ممانعت میکند.
اندازهگیری بسیار دقیق، پایدار و سریع هیدرازین باعث بهبود کنترل فرایند و کنترل کارایی سیستم میشود. معیارهای زیادی برای انتخاب ماده اکسیژن زدا وجود دارد.
اولین معیار این است که نباید مواد جامد تولید کند که میتواند به پرههای توربین آسیب برساند و یا گرما ایجاد کند. نتیجه این است که در ابتدا به دنبال اکسیژن زدای غیرآلی و غیر جامد باشید.
سایر معیارهای موردنیاز برای انتخاب اکسیژن زدا عبارت اند از:
راندمان واکنش سریع در هر دما
خطر سرطانزا یا کارکرد دیگری نداشته باشد
پایداری حرارتی مناسب در دمای بالا
محصول جانبی تولید شده در مدار میعانات نداشته باشد و به شکلگیری یک فیلم فلزی غیرفعال کمک کند.
واکنشی با سایر مواد شیمیایی مورداستفاده نداشته باشد
باعث کاهش در pH به سطح خورنده نشود
مقرونبهصرفه باشد
هیدرازین
هیدرازین یک ترکیب معدنی، یک مایع قابل اشتعال بیرنگ است با بویی شبیه آمونیاک. به روشهای مختلف واکنش نشان میدهد:
1.در مرحله اول، محصول واکنش بین هیدرازین و اکسیژن نیتروژن است که هیچ تأثیری در عملکرد دیگ بخار و توربین ندارد.
واکنش هیدرازین و اکسیژن
2.هیدرازین باقیمانده، هنگامیکه بیش از 205 درجه سانتیگراد در دیگ بخار گرم شود، به آمونیاک تبدیل میشود که سطح pH آب ورودی را افزایش میدهد و خطر خوردگی اسیدی را کاهش میدهد.
تبدیل هیدرازین به آمونیاک
3.در آخر هیدرازین با لایه هماتیت (Fe2O3) روی لولههای دیگ بخار واکنش نشان میدهد و یکلایه مگنتیت پایدار و سخت (Fe3O4) تشکیل میدهد و از دیگ بخار در برابر خوردگی بیشتر محافظت میکند.
واکنش هیدرازین و هماتیت
بیشتر هیدرازین با تغییر در فرایند Raschig تولید میشود، جایی که آمونیاک با استفاده از هیپوکلریت قلیایی با حضور یا بدون حضور یک کتون مانند استون یا بوتان اکسید میشود. همچنین با اکسیداسیون آمونیاک توسط هیدروژنپراکسید در حضور بوتانون و یک ماده انتقالدهنده اکسیژن قابل تهیه است.
هیدرازین بدون آب با شکستن آیزوتروپ هیدرازین – آب با آنیلین ساخته میشود. بخار آنیلین و آب متراکم و فاز جدا میشود. لایه آب آلوده به مقدار کمی آنیلین و هیدرازین به حوضچه تصفیه بیولوژیکی میرود. آنیلین و هیدرازین بدون آب در یک ستون نهایی از هم جدا میشوند.
کاربرد هیدرازین
هیدرازین در فرم هیدراته شده آن، (محلولهایی با غلظت 01/0 تا 100 درصد) در کاربردهای مختلف استفاده میشود. هیدرازین برای سنتز ترکیبات داروئی، مواد شیمیایی مورداستفاده در کشاورزی مانند حشرهکشها، آفتکشها، علفکشها و مواد شیمیایی مورداستفاده در بویلرها و سیستمهای حرارتی استفاده میشود.
هیدرازین بهعنوان یک عامل تثبیتکننده آمینهای آروماتیک برای تولید رنگها، جوهرها و رنگهای آلی استفاده میشود. هیدرازین بهعنوان یک معرف برای درمان پسماندهای راکتور هستهای نیز مورداستفاده قرار میگیرد. از هیدرازین بهعنوان یک مونومر در پلیمریزاسیونها و همچنین هیدرازین برای پوششهای پلیاورتان و چسبها استفاده میشود.
کاربرد اصلی و عمده هیدرازین بهعنوان یک مهارکننده خوردگی در تصفیه آب، برای ازبینبردن اکسیژن محلول در سیستم است. برای تنظیم pH در آب خوراک دیگها و برای حذف مواد جامد از ژنراتور بخار، بهویژه در نیروگاههای هستهای و حرارتی از هیدرازین استفاده میشود. اکسیژن زدایی بخار توسط هیدرازین ممکن است در کارخانههای کاغذ، ساخت فولاد و تولید مواد شیمیایی نیز انجام شود.
همچنین از این ماده بهعنوان ماده کاهشدهنده در رسوب فلزات استفاده میشود (مثلاً نیکل، کروم، قلع و فلزات گرانبها). در ساخت پلاستیک و شیشه؛ برای بازیابی فلزات گرانبها و اساسی از محلولهای نمک فلزی و بهعنوان ماسه پساب در تصفیه معرفهای شیمیایی از هیدرازین استفاده میشود.
در محاسبات تئوری هیدرازین برای اکسیژنزدایی نسبت استفاده از هیدرازین به اکسیژن یک است:
مول هیدرازین
در عمل، هیدرازین بهصورت ۱۰۰ درصد اضافه استفاده میشود. باقیمانده اکسیژن زدای هیدرازین در بویلر معمولاً ۱ ppm است. هیدرازین در ایجاد رسوب و مواد جامد در بویلر نقشی نداشته و بنابراین تخلیه و خروج مکانیکی مواد جامد از بخش خروجی بویلر بهعنوان لجن کاهش مییابد.
هیدرازین همچنین باعث بهبود تشکیل فیلم محافظ مگنتیت بر روی لولهها و درام بویلر شده و غبار قرمز آهنی (هماتیت) را به مگنتیت تبدیل میکند. به دلیل همین اثرات محافظتی است که مقدار اضافی از این اکسیژن زدا برای بویلرها استفاده میشود. استفاده از اکسیژن زدای هیدرازین بدون محدودیت نیست.
هیدرازین مادهای فرار نیست و وقتی با اکسیژن واکنش میدهد نمیتواند از طریق بخار بویلر را ترک کند. در بویلرهایی که در بالاتر از ۴۰۰ °F (205°C) کار میکنند، هیدرازین میتواند به آمونیاک تبدیل شده و با بخار تبخیر گردد و در حضور اکسیژن به فلزات دارای مس، واکنش دهد.
NH4
اندازه گیری و بررسی هیدرازین
ترکیبات هیدرازین در آب بسیار محلول هستند و میتوان با استفاده از اسپکتروفتومتری اندازهگیری کرد. هیدرازینهای دیگر، مانند 1،1- و 1،2- دی متیل هیدرازین، ممکن است در این روشها اختلال ایجاد کند. علاوه بر این، اندازهگیری هیدرازین بر اساس روشهای رنگسنجی تجاری، با LOD 65 میکروگرم بر مترمکعب برای نوارها و 330 میکروگرم بر مترمکعب برای لولهها (IPCS ، 1987a).
اخیراً یک کاوشگر نوری برای هیدرازین موجود در هوا ایجاد شده است که از خروجیهای رنگسنجی، فلورسنت و شیمیایی استفاده میکند و LOD آن 3.2 ppb (0.1 µM) است. تولید و استفاده از هیدرازین ممکن است منجر به انتشار آن به محیط شود. هیدرازین در نمونههای فاضلاب در مقادیر پایین مشاهده شده است.
کربوهیدرازید
کربوهیدرازید اکسیژن زدای فراری است که باعث ایجاد مواد جامد در سیستم نمیشود. این اکسیژن زدا بهراحتی با اکسیژن در دماها و فشارهای پائین، واکنش داده و باعث محافظت فلزی در بویلر میشود. کربوهیدرازین میتواند در دمای بالاتر از ۳۵۰°C (180°C) جهت واکنش با اکسیژن به هیدرازین شکسته شود؛ اما این تبدیل لزوماً برای اکسیژنزدایی آن نیست به دلیل اینکه کربوهیدرازید میتواند مستقیماً با اکسیژن وارد واکنش شود.
واکنش اکسیژن
دوز موردنیاز برای هر واحد اکسیژن، ۱٫۴ واحد کربوهیدرازید است. باید توجه شود که در واکنش کربوهیدرازید با اکسیژن، دیاکسید – کربن تولید میشود که این گاز بهعنوان کربونیک اسید (H2CO3) حل شده و باعث ایجاد خوردگی در لولههای برگشتی میشود. اکسیژن زدای کربوهیدرازید نمیتواند در کاربردهایی که بخار با مواد غذایی در تماس است، بکار رود.
اریتوربات
اریتوربات، بعنوان اکسیژن زدای بی خطر در FDA پذیرفته شده و میتواند در کاربردهای فرایندی صنایع غذایی استفاده شود. دوز مصرفی این اکسیژن زدا ۱۱ واحد بر هر واحد اکسیژن است. اکسیژن زدای اریتوربیک اسید غیر فرار بوده و در بویلر بای میماند و با بخار خراج نمیشود.
متیل اتیل کتوکسیم (MEKO) یک اکسیژن زدای فرار بوده و دارای ویژگی محافظت فلزی است. این اکسیژن زدا با اکسیژن واکنش داده و باعث تشکیل متیل اتیل کتون، نیتروز اکسید و آب میشود:
واکنش حذف کننده اکسیژن
دوز مصرفی اکسیژن زدای مذکور ۵٫۴ واحد به ازای اکسیژن است.
هیدروکینون
هیدروکینون که بعنوان کاتالیزور واکنشهای اکسیژن زداها با اکسیژن استفاده میشود، در کاربردهای مختلف مورد آزمون قرار گرفته است و اثرات مؤثر آن در کاهش سطح اکسیژن تا رنج ۱-۲ ppb تأیید شده است. این اکسیژن زدا با اکسیژن وارد واکنش شده و بنزوکینون را تشکیل میدهد:
بنزوکینون
دوز تئوری اکسیژن زدای هیدروکینون ۶٫۹ واحد به ازای هر واحد اکسیژن است. هیدروکینون به شدت در بویلرهای با دما و فشار پائین با اکسیژن واکنش داده و در سیستمهای فشار بالا به صورت فرار است. این اکسیژن زدا به آمونیاک تبدیل نشده و بنابراین در آلیاژهای دارای مس استفاده میشود.
دی اتیل هیدروکسی آمین یا DEHA
دی اتیل هیدروکسی آمین یا DEHA یک اکسیژن زدای محافظتی است که در واکنش با اکسیژن باعث تشکیل استات، نیتروژن و آب میشود:
DEHA
در تئوری، ۱٫۲۴ واحد DEHA با یک واحد از اکسیژن واکنش میدهد؛ اما در عمل دوز ۳ به ۱ DEHA به اکسیژن پیشنهاد میشود. DEHA مزیتهای دیگری نسبت به اکسیژن زداهای مذکور داراست. این اکسیژن زدا نسبت به سولفیت، هیدرازین و اریتوربات فرارتر و ویژگی محافظتی بیشتری دارد و استفاده از آن بی خطرتر از هیدرازین است.
در ملاحضات تئوری، DEHA کمتری نسبت به اریتوربات و متیل اتیل کتوکسیم موردنیاز است. همچنین از نظر سمیت نسبت به کربوهیدرازید باعث تولید هیدرازین تحت شرایط واکنش نمیشود.
نسبت به اکسیژن زداهای دیگر، DEHA کاتالیز شده و غیر کاتالیزی واکنش پذیری بهتری با اکسیژن دارند. سدیم سولفات کاتالیز شده یکی از اکسیژن زداهای بسیار فعال در صنعت است که در سیستمهای فشار پائین استفاده میشود.
بین اکسیژن زداهای ارجح برای سیستمهای با فشار بالا DEHA بالاترین سرعت واکنش را با اکسیژن دارد. در ۷۰ °F (21 °C)و pH=8.5، DEHA سطح اکسیژن حل شده را در ۱۰ دقیقه از ۹ ppm به۴ ppm کاهش داده درحالیکه کربوهیدرازید، هیدرازین کاتالیزشده و اریتوربات سطح اکسیژن را به ۷ppm میرسانند.
در طی ۳۰ دقیقه سطح اکسیژن برای DEHA به زیر ۱ ppm میرسد درمقایسه با اکسیژن زداهای دیگر که ۶ ppm میرسد. در ملاحضات حرارتی محصولات جانبی که از تخریب اکسیداتیو DEHA بدست میآیند، دی آلکیل آمینها، استالدهید، استال-دوکسیم و استیک اسید هستند که استیک اسید باعث بهبود خوردگی در pH های پائین در سیستم میشود و به صورت سدیم و کلسیم استات به رسوبات بویلر اضافه میشود. اکسیژن زداهای دیگر شامل اریتوربات، MEKO و هیدروکینون نیز به اسیدهای آلی تجزیه میشوند.
اکسیژن محلول میتواند منجر به خوردگی شدید در بخش اکونومایزر و دیگ شود. در سیستم آب تغذیه، به انتقال فلزات به داخل دیگ کمک میکند، جایی که رسوب میتواند منجر به خوردگی کم رسوب و گرمای بیش از حد طولانی مدت شود. اکسیژن محلول از طریق آب آرایشی که اغلب از هوا اشباع شده است، وارد سیستم میشود یا به کندانسورها یا از طریق آببندی پمپها نشت میکند.
رایجترین اثر اکسیژن محلول افزایش خوردگی بخاری آب تغذیه است. اکسیدهای مس و آهن تشکیل میشوند که شل میشوند و به دیگ میروند. این اکسیدهای فلزی در داغترین قسمت لولههای دیگ رسوب کرده و رسوبات عایق ایجاد میکنند.
از بحث انتقال حرارت در بخش 5.1، چنین رسوبات عایق، گرادیان دمایی موردنیاز برای ارائه یک شار حرارتی ثابت را افزایش میدهند. دما روی دیواره لوله افزایش مییابد و ممکن است گرمای بیش از حد ایجاد شود. در طول مدت طولانی، چنین گرمای بیش از حد میتواند منجر به خستگی و خرابی فلز شود. رسوبات مس نیز میتواند منجر به خوردگی گالوانیکی فولاد شود.
مشکلات اکسیژن به ویژه در جایی که آمونیاک در مقادیر قابلتوجهی وجود دارد شدیدتر است. در حضور اکسیژن، آمونیاک به مس بسیار خورنده است. آمونیاک برای تنظیم pH آب تغذیه استفاده میشود. همچنین میتواند از تجزیه حرارتی هیدرازین تشکیل شود:
3N2H4 = N2 + 4NH3
یا از تجزیه هیدروترمال آمین های آلی:
R-NH2 + H2O = ROH + NH3
وقتیکه R یک گروه آلی عمومی مانند اتانول آمین است. آمونیاک نمیتواند به خود فلز مس حمله کند. فقط با یونهای مس در حالت اکسیداسیون +2 (مس) واکنش میدهد.
در لوپ آب تغذیه، این ترکیبات به شکل اکسید مس (CuO) و هیدروکسید (Cu(OH)2) خواهند بود. این حالت مس تنها در صورت وجود اکسیژن میتواند تشکیل شود. بنابراین این ترکیب آمونیاک و اکسیژن است که به آلیاژهای مس تهاجمی است. اگر غلظت اکسیژن با روشهای مکانیکی و شیمیایی پایین نگه داشته شود، آمونیاک برای مس مشکلی ایجاد نمیکند.
با این حال، حفظ سطوح پایین اکسیژن میتواند یک کار دشوار باشد. اکسیژن از طریق آب ورودی، نشت آب خنک کننده، تعادل مخزن ذخیره میعانات با اتمسفر و نشت آببندی پمپ وارد سیستم میشود.
بخش اکونومایزر در برابر خوردگی اکسیژن بسیار حساس است. این اولین سطح عمدتاً فولادی است که در آن اکسیژن محلول میتواند مستقیماً به فلز حمله کند. نرخ جریان بالا از طریق این بخش مانع از تجمع رسوب میشود.
در عوض، حفرههای نیمکرهای عمیق در لولهها ایجاد میشوند. این لولهها از لولههای دیگ نازکتر هستند و بنابراین میتوانند سریعتر خراب شوند. در خود دیگ، سطوح بیش از حد اکسیژن میتواند منجر به سوراخ شدن اکسیژن و خرابی لوله شود. گودالها نیمکرهای، با لبههای تیز هستند و اغلب دارای کلاهکهایی از محصولات خوردگی هستند.
مس فلزی با کاربرد مهندسی فراروان است که در برابر بسیاری از محیطهای خورنده مقاومت میکند. اما مس تحت شرایطی کدر یا خورده میشود. در سالهای اخیر، محققان نشان دادهاند که میتوان یک سیستم کنترل خوردگی برای مس، برنج و برنز را با ترکیب آلی بنزوتری آزول ساخت.
خوردگی مس
خوردگی مس، خوردگی تجهیزات ساخته شده از مس یا آلیاژهای مس است. هنگامی که مس در معرض هوا قرار میگیرد، اکسید میشود و باعث میشود سطوح مسی معمولاً کدر شوند. پس از مدتی رنگ تیره حاصل از اکسید شدن به تدریج به رنگ قهوهای تیره یا سیاه و در نهایت سبز میشود.
بنزوتری آزول یکلایهای دوبعدی شیمیایی جذب شده با پیوند قوی با ضخامت کمتر از ۵۰ آنگستروم تشکیل میدهد. این فیلم نامحلول حاصل از Benzotriazole که ممکن است یکلایه تک مولکولی باشد، از مس و آلیاژهای آن در محیطهای آبی، جوهای مختلف، روانکنندهها و سیالات هیدرولیک محافظت میکند.
Benzotriazole همچنین با یونهای مس در محلول رسوبات نامحلول تشکیل میدهد (این یونها را کی لیت میکند)، در نتیجه از خوردگی آلومینیوم و فولاد در سایر قسمتهای یک سیستم آبی جلوگیری میکند. Benzotriazole از کدر شدن مس و آلیاژهای مس در معرض محیطهای مرطوب جلوگیری میکند. “کنترل واکنش سطحی مس با استفاده از معرفهای آلی” با استفاده از این ماده صورت میگیرد که گروه نیتروژن – هیدروژن و حداقل یکی از نیتروژنهای دیگر در حلقه، در ترتیبات پیوند پیچیده با مس نقش دارند.
زنجیرههای پلیمری یا کمپلکسهای صفحهمانند تک مولکولی به طور کامل یک سطح فلزی تمیز را میپوشانند و محافظت عالی را ارائه میدهند. در حالت معمولیتر، بنزوتری آزول احتمالاً سوراخها و عیوب سطوح اکسید مس را مسدود میکند.
استفاده از آن و سایر مواد شیمیایی مانند تولیل تری آزول، پیشرفت قابلتوجهی در زمینه بازدارنده های خوردگی است. این نشان میدهد که مهار مؤثر خوردگی توسط بنزوتری آزول میتواند از طریق تشکیل پیوندهای شیمیایی واقعی عمل کند.
Benzotriazole همچنین میتواند واکنش بین سطوح مس یا آلیاژ مس و محیطهای معمولی را کنترل کند. این ماده یک افزودنی مفید برای ضد یخ و سایر سیستمهای گردش آب است. میتوان بنزو تری آزول را در لاکها، کاغذهای بستهبندی محافظ، روانکنندهها، مایعات هیدرولیک و شویندههای قلیایی گنجاند.
جلوگیری از اکسید شدن مس
جهت جلوگیری از اکسید شدن مس از مواد ضد خوردگی ازولها استفاده میشود. ترکیبات ازول دار مانند بنزوتری ازول و تولیل تری ازول در فرمولاسیون همراه با مواد ضد خوردگی زیاد مانع از اکسید شدن مس میشوند.
کاربردهای بنزوتری آزول
رنگ طبیعی مس، آلیاژهای آن و پوششهای رنگی آن که با عملیات شیمیایی اعمال میشود را میتوان با یک لاک شفاف مهار شده با بنزوتری آزول محافظت کرد.
اینکرالاک حاوی رزین اکریلیک استر حل شده در حلالی مانند تولوئن است. بنزوتری آزول بهعنوان یک بازدارنده خوردگی و روغن سویا اپوکسید شده بهعنوان یک عامل تسطیح اضافه میشود. پانلهای آزمایشی با پوشش اینکرالاک که در لندن و سواحل جنوبی انگلستان در معرض دید قرار گرفتهاند، برای چندین سال بدون لکه باقیماندهاند.
Benzotriazole به طور مؤثر با تیرگی زیرلایههای لاکی مبارزه میکند. این حالت شکست در درجه اول به دلیل پراکسیدهایی است که در مراحل اولیه تخریب لایه لاک و حلال باقیمانده تحتتأثیر اشعه ماورای بنفش تشکیل شده است. با استفاده از جاذبهای مناسب اشعه ماورا بنفش، آنتیاکسیدانها و عوامل کمپلکس کننده مس، حفاظت بسیار افزایشیافته است. تمیزکردن و اسپری دقیق ضروری است. پاککردن با یک پاککننده بازدارنده (۴۰ گرم بنزوتری آزول در یک گالن آب) بهعنوان آخرین مرحله تمیزکردن قبل از اعمال پوشش توصیه میشود.
Benzotriazole همچنین در رنگها، لاکهای رنگدانهدار و جوهر مفید است. بهعنوانمثال، یک لاک برنز، حاوی ۴ گرم پودر رنگدانه برنز و ۱۰۰ گرم لاک شفاف نیترات سلولز (30٪ مواد جامد)، غوطهور شد و به یک قسمت 1٪ بنزوتری آزول اضافه شد.
در کاربرد دیگر، تمایل عایق الکتریکی پلیپیلن به اکسید شدن سریعتر در حضور مس با افزودن یک آنتیاکسیدان و بنزوتری آزول به عایق اصلاح میشود . نقش بنزوتری آزول در جلوگیری از رنگآمیزی مس با ایجاد منحنیهای پلاریزاسیون در کلرید سدیم ۳ درصد تحت کنترل پتانسیواستاتیک بررسی شده است. تفاوتهای قابلتوجهی در رفتار کاتدی در نمونههای تیمار شده و تیمار نشده با تفاوتهای کوچکتر اما قابل تکرار در رفتار آندی یافت شده است.
پوشش ناموفق، منحنیهای پلاریزاسیون مشابه نمونههای تیمار نشده مشاهدهشده را ایجاد کرد. بنزوتری آزول کاهش کاتدی اکسیژن را سرکوب میکند؛ اما به نظر نمیرسد بر تخلیه هیدروژن تأثیر بگذارد؛ بنابراین، تا حدی بهعنوان یک بازدارنده کاتدی عمل میکند، اما همچنین به طور قابلتوجهی بهعنوان یک بازدارنده آندی عمل میکند.
بنزوتری آزول دربسته بندی و نگهداری
قطعات، محصولات آسیاب، و پودرهای مس، برنج و برنز در صورت بستهبندی در مواد مهار شده با Benzotriazole یا پوشانده شدن با لایهای از بازدارنده بنزوتری آزول میتوانند در حین ذخیرهسازی و حمل از کدر شدن محافظت شوند. همچنین میتواند در مومهای محافظ استفاده شود تا لایهای مقاوم در برابر کدر شدن ایجاد کند.
ترکیبی که بر روی فلز سرد از بخار در دمای ۸۵ درجه سانتیگراد رسوبکرده است. سادهترین راه این است که قسمت فلزی را در محلول آبی ۰٫۲۵ % بنزوتری آزول در دمای ۶۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ دقیقه فرو کنید. نوار برنجی ممکن است به طور مداوم از طریق چنین محلولی اجرا شود. مواد بستهبندی را با خیساندن آن در محلولی حاوی ۱/۰ تا ۵ درصد و ۱ درصد از بنزوتری آزول میتوان از خوردگی محافظت کرد.
کاغذهای تیمار شده با بنزوتری آزول که بین ورقههای مس یا آلیاژ مس انباشته شده در جعبههای بستهبندی قرار گرفتهاند، فلز را برای مدت طولانی از لکهدار شدن و تغییر رنگ محافظت میکند. قرقرههای سیم مسی را میتوان با پیچاندن قسمت بیرونی آن با کاغذ تیمار شده با Benzotriazole محافظت کرد و اگر فضای داخلی با کاغذ آغشته پوشانده شود، اقلام مسی در طبلهای مهروموم شده کدر نمیشوند.
سطوح داخلی موجبرها و سایر اجزای مایکروویو را میتوان با پرکردن سوراخها با کاغذ خرد شده محافظت کرد. کاغذهای خودچسب و نوارهای وینیل از خراشیدگی و خراش در هنگام ساخت، نگهداری و حملونقل محافظت میکنند. این نوارها به طور گسترده در صنعت مدارهای چاپی استفاده میشود.
یک موم یا پولیش بدون مواد ساینده حاوی ۰٫۱ تا ۱۰ درصد بنزوتری آزول، از خوردگی مس جلا داده شده و آلیاژ پایه مس با محلولهای شستشو جلوگیری میکند. موم همچنین کدر شدن در جو را کند میکند.
Benzotriazole ممکن است بهعنوان محلول در یک حلال سازگار به پولیش اضافه شود یا ممکن است در موم مذاب حل شود. پولیش موم متشکل از 5% بنزوتری آزول، مخلوط شده به مدت ۲ ساعت در دمای ۱۲۰ درجه فارنهایت، مس جلا داده شده را به مدت ۲۴ ساعت در محلول نمکی 0.25% از لکهدار شدن محافظت میکند.
فرو بردن مس و آلیاژهای مس در محلول یا پراکندگی فریسیانیدهای محلول و مشتقات بنزوتری آزول به مدت ۰٫۵ تا ۳۰ دقیقه از خوردگی و کدر شدن جلوگیری میکند. حدود ۰٫۰۰۱ تا 5٪ (بر حسب وزن) فریسیانیدهای آمونیوم یا فلز قلیایی یا مخلوط یا چند مورد از این نمکها با ۰٫۰۱ تا 0.5٪ بنزوتری آزول استفاده شده است. نمکهای فلزات قلیایی برای جلوگیری از ترکخوردگی ناشی از تنش که ممکن است در قسمتهای تحت تنش در حضور آمونیاک رخ دهد، ترجیح داده میشوند.
فواید فیلمها با قراردادن ورقها در معرض جوهای خورنده اندازهگیری شده است. بهعنوانمثال، هنگامی که در یک محلول آبی از مشتقات آن 0.1٪ و 0.05٪ K3Fe(CN)6 در دمای 65 درجه فارنهایت به مدت ۲ دقیقه غوطهور شود، ورق مس تمیز اگر به مدت ۲ ساعت در اتمسفر حاوی ۱۰ پیپیام سولفید هیدروژن قرار گیرد، کدر نخواهد شد. اما کدر شدن در ۲ دقیقه روی ورقههای غوطهور در محلولی که فقط حاوی فریسیانید پتاسیم (۰٫۰۵ درصد) است ظاهر میشود و زمانی که ورقه در محلول حاوی فقط بنزوتری ازول (۲ درصد) غوطهور شود، در ۲۰ دقیقه ظاهر میشود.
روش دیگر برای بهبود مقاومت در برابر تیرگی این است که ابتدا محلول صابون یا محلول کرومات و سپس با محلول بنزوتری آزول را اعمال کنید.
تیمار با بنزوتری آزول را میتوان در تولید ورق از مس و پودرهای آلیاژ مس گنجاند. این روش شامل مراحل زیر است:
پودر مس الکترولیتی استاندارد فشرده شده با عبور دادن آن از یک جفت رول.
در ۱۰۰۰ فارنهایت در اتمسفر هیدروژنی به مدت ۱۵ دقیقه تفجوشی کنید تا ورق بدون اکسید با تخلخل 25٪ به دست آید.
ورق را در محلول آبی 5% بنزوتری آزول در دمای ۱۰۰ درجه فارنهایت غوطهور کنید، اجازه دهید محلول در مدت ۸ دقیقه تا دمای ۶۰ درجه فارنهایت خنک شود، سپس به مدت ۲ دقیقه در دمای ۶۰ درجه فارنهایت نگه دارید.
ورق را در هوا خشک کنید.
با نورد سرد آن را فشردهتر کنید تا 50% ذخایر تصفیه نشده در ۱۸ ساعت در یک جو آلوده رنگآمیزی شود. ورق تیمار شده به مدت ۳۰ روز بدون رنگ باقی ماند.
با استفاده از محلول بنزوتری ازول میتوان از کدر شدن اقلام مسی مانند وسایل لولهکشی در طول نگهداری جلوگیری کرد. قابلیت لحیمکاری نیز بهبودیافته است. همچنین، اگر قطعات با بنزوتری ازول محافظت شوند، ظاهراً قطعات برنجی تحت تنش در اثر خوردگی تنشی در اتمسفر آلوده به دیاکسید گوگرد خراب نمیشوند. این فیلم از ترک خوردن در فضای آمونیاکی جلوگیری نمیکند.
بنزو تری ازول در روان کننده ها
بنزو تری ازول در روان کننده ها و درزگیرها
مس تقریباً همیشه در برابر روانکنندههای روغن معدنی مقاوم است، اما ممکن است باعث تخریب آنها شود. هنگامی که محصولات اسیدی تشکیل میشوند، میتوانند باعث خوردگی فولاد و مس شوند. روانکنندههای حاوی گوگرد ممکن است باعث تغییر رنگ مس شوند. بااینحال، افزودن بنزوتری ازول به روانکنندهها و درزگیرها تا حد زیادی خوردگی را کند میکند یا از آن جلوگیری میکند.
یک ترکیب روغن روانکننده از روغنپایه استر و ۰٫۲ تا 2٪ بنزوتری ازول آلکیله شده است. گریسهای ارگانوسیلوکسان که بهعنوان روانکنندهها، دیالکتریکها و ترکیبات آببندی استفاده میشوند، با افزودن ۰٫۰۲ تا ۰٫۰۶ درصد Benzotriazole، به مس و فولاد خوردگی کاهش مییابد. گریس از خوردگی نوارهای مسی غوطهور در آب مقطر در دمای ۷۰ درجه فارنهایت به مدت ۴ هفته جلوگیری کرده است. این بازدارنده در سیالات هیدرولیک نیز مؤثر است.
بنزوتری آزول بهعنوان یک عامل جداکننده پیشنهاد شده بود که به جداسازی رسوبات کاتدی از صفحات اولیه یا اشکال اصلی در پالایش الکترولیتی و شکلدهی الکتریکی کمک میکند. شواهدی وجود دارد که بنزوتری آزول با مس حاصل از محلول آبکاری رسوب میکند. اثر بنزوتری آزول بر رسوبات الکترونی با تخصیص آن به محلولهای آبکاری سولفات مس بررسی شده است.
در محلولهای سولفات مس اسیدی یک کمپلکس مسی نامحلول نیز تشکیل میدهد که با مس ترکیب میشود. افزودن ۰٫۰۱۲ گرم در لیتر باعث ایجاد رسوبات ریز مس میشود و از اپیتاکسی جلوگیری میکند. ۰٫۱۲ گرم در لیتر رسوبات کاملاً روشن با ساختار نواری میدهد. بااینحال، گزارشهایی وجود دارد که مس این محلول را رسوب میدهد و در نتیجه به اثر مفید آن پایان میدهد.
استفاده از محلولهای آبی ۰٫۱ تا ۱٫۰ درصد بنزوتری آزول برای کمک به جداکردن ورقهای مسی، فویلها، ورقهای آغازین و محصولات الکتروشکلشده از کاتدهای مس پیشنهاد شده بود، اما در عمل تأثیر کمی داشته است.
افزودن ۵ تا ۱۰ درصد (بر حسب وزن) الکل بهعنوان یک عامل مرطوبکننده به این نوع محلول پوشش یکنواخت سطح کاتد را تضمین میکند. اگر این روش کامل شود، در تولید مداوم ورق مس با رسوب الکتریکی بر روی یک درام مسی مفید خواهد بود.چنین محلولی باید قبل از ورود مجدد درام گردان به الکترولیت اعمال شود.
اگر محلولها حاوی مقادیر کمی بنزوتری آزول باشند، محصولات مسی هنگام شستن با محلولهای شوینده کدر نمیشوند. فقط چند قسمت در میلیون بنزوتری ازول در شویندههای حاوی عوامل مرطوبکننده و پلی فسفاتهای جداکننده کلسیم موردنیاز است.
بنزوتری آزول از جمله ترکیباتی است که از تغییر رنگ مس، برنج و آلیاژهای مس، نیکل و روی (نقره نیکل) توسط محلولهای آبی شویندهها که شامل محصولات سولفوناسیون آلی با وزن مولکولی بالا، لختههای معدنی خاص مانند پلی فسفاتها، سولفات سدیم هستند، جلوگیری میکند. مایعات خشکشویی حاوی مواد شوینده اغلب برای مس و سایر فلزات خورنده هستند.
حدود ۵۰ ppm این محلول در مایع از حمله به مس و آهن جلوگیری میکند. اگر حدود 0.1٪ (بر حسب وزن) از ترکیبات مشتقات Benzotriazole به آب یا محلولها اضافه شود، میتوان سطوح شسته شده مس و آلیاژهای مس را در برابر خوردگی در هنگام تماس با آب (بهویژه با محلولهای قلیایی آبی) محافظت کرد.
بنزوتری آزول در سیستمهای آبی
مرکاپتو بنزو تری آزول سدیم اغلب بهعنوان یک بازدارنده خوردگی در آب در گردش برای خنککردن موتور، تهویه مطبوع، سیستمهای گرمایش و تجهیزات صنعتی حاوی اجزای مسی اضافه میشود. اخیراً مشخص شده است که بنزوتری آزول در انواع محیطهای آبی مؤثر است. اغلب با بوراتها در ضد یخ استفاده میشود و در موارد خاصی در خوردگی حفرهای توسط آب تهاجمی از لولههای مسی محافظت میکند. ازآنجاییکه بازدارنده کمتر از حدود ۳۵۰ فارنهایت تجزیه نمیشود، میتواند خوردگی مس را به طور مؤثر در آب گرم در یک سیستم فلزی مخلوط کنترل کند.
افزودن Benzotriazole به آب در جلوگیری از خوردگی گالوانیکی در سیستمهای فلزی مخلوط مانند مس -فولاد، مس – روی و مس – آلومینیوم مؤثر بوده است. خوردگی زوجهای آلومینیوم – مس و 2-بنزیمیدازولتیول آلومینیوم – مس – آهن. آزمایشهای روی زوجهای آلومینیوم – مس در آب طبیعی دریا نشان داد که 2، 5-دیمرکاپتوتیادیاازول خوردگی الکترود آلومینیوم را کاهش میدهد.
محققان در کار دیگری بر روی خواص حفاظتی بنزوتری آزول با توجه به خوردگی مس و فولاد در محلولهای خنثی و اسیدی، به این نتیجه رسیدند که علیرغم یک اثر بازدارنده خاص، Benzotriazole نمیتواند یک عامل ضد خوردگی موثر برای فلزات آهنی در محیطهای خنثی در نظر گرفته شود. اما در جلوگیری از خوردگی مس به خودی خود و در تماس با فولاد مؤثر بود.
در محیطهای اسیدی، بنزوتری آزول از خوردگی مس جلوگیری میکند، اما ترکیبات قابل مشاهده روی سطح روی فلز تشکیل میشود. در سیستمهای میعانات بخار با ساختار مخلوط، آمینها برای کنترل خوردگی فولاد استفاده میشوند، اما با تشکیل کمپلکسها، حمله مس را تسریع میکنند. هنگامی که بنزوتری آزول اضافه می شود، میتوان از خوردگی مس نیز جلوگیری کرد.
شرکت دکتر کمیکال تأمینکننده مواد شیمیایی ضد خوردگی مورد نیاز صنعت میباشد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوهخرید مواد اولیه شیمیایی و قیمت با کارشناسان بخش فروش در تماس باشید.
در واقع خوردگی فرایندی طبیعی است که با توجه به انرژی هدایت میشود که باید اقداماتی را برای مهار حمله خورنده به مواد فلزی انجام داد. بازدارنده های خوردگی مادهای هستند که وقتی با غلظت کم به یک محیط اضافه میشوند، بهطور چشمگیری نرخ خوردگی فلز در معرض آن محیط را کاهش میدهد.
بازدارنده یک ماده شیمیایی است که وقتی با غلظتی کم به یک محیط اضافه میشود، به طور مؤثر باعث کنترل، کاهش یا واکنش فلز با محیط میشود. بازدارندههای خوردگی به سیستمهای بسیاری از جمله سیستمهای خنککننده، سیستمهای خنککننده، واحدهای پالایشگاهی، عملیات شیمیایی، ژنراتور بخار، مخازن بالستیک و واحدهای تولید نفت و گاز، اضافه میشوند.
بازدارنده خوردگی برای محافظت از فلزات از خوردگی، از جمله حفاظت موقت در حین ذخیره یا حملونقل و همچنین حفاظت موضعی موردنیاز است، برای مثال، برای جلوگیری از خوردگی که ممکن است از انباشت مقادیر کم یک مرحله تهاجمی حاصل شود. یک مثال، آبنمک است، در یک فاز غیرتهاجمی، مانند روغن. بازدارنده کارآمد با محیط سازگار است، برای کاربرد مقرونبهصرفه است و اثر مناسبی را با غلظت کم ایجاد میکند.
ویژگی های بازدارنده خوردگی
سازگاری با دیگر مواد شیمیایی: ازآنجاییکه در سیستمهای گازی ممكن است دو یا چند ماده شیمیایی مورداستفاده قرار گیرد، لذا بازدارنده نباید باعث اثرات جانبی بر روی آنها شود (برای مثال مواد ضد كف و ضد امولسیون به همراه بازدارندههای خوردگی در صنایع گاز به كار رود).
كارایی در شرایط تنش برشی بالا: گاهی اوقات خروج از گاز چاه یا خطوط لوله تنش برشی بالایی به وجود میآورد، به همین دلیل مقاومت فیلم محافظ در برابر تنش برشی از اهمیت فراوانی برخوردار است و بایستی مورد بررسی قرار گیرد.
پایداری در برابر دما و فشار بالا: محدوده دما و فشار در مخازن و لولهها بالاست و بازدارنده باید بتواند این دما و فشار را تحمل كند و در این شرایط پایداری و كارایی خود را از دست ندهد.
پایداری فیلم محافظ با گذشت زمان: این فاكتور، تعیینکننده روش اعمال بازدارنده و مقدار آن است.
تشكیل امولسیون: تشكیل امولسیون یكی از بزرگترین مشكلات بازدارندههای نفت و گاز است. بازدارنده خوردگی لایهسازی شامل مولكولهای فعال سطحی هستند و تشكیل امولسیون را تشدید میكنند
حلالیت بازدارنده: بیشتر روشهای اعمال بازدارندهها شامل رقیق كردنبازدارنده خوردگی با یک حلال مناسب آلی یا آبی است.
سمیت: بهکاربردن بازدارندهها نباید محیطزیست را دچار آلودگی كند.
نکته: درصورتیکه غلظت ممانعت کنندههای خوردگی كمتر از اندازه كافی باشد، خسارت بیشتر از موقعی خواهد بود كه ممانعت کننده اصلاً بكار برده نشود. برای پرهیز از این خطر بایستی غلظت ممانعت کننده همواره بیش از مقدار موردنیاز باشد و غلظت آن به طور متناوب تعیین گردد.
انواع بازدارنده های خوردگی
انواع بازدارنده های خوردگی
بازدارندههایی که سرعت خوردگی را کم میکنند؛ ولی کاملاً مانع آن نمیشوند
بازدارندههایی که باعث به تأخیر انداختن حمله خوردگی برای مدت زیادی میشوند. بهطوریکه فلز در مقابل خوردگی مصونیت موقتی پیدا میکند.
بازدارندههای روئین کننده که لایههای روئین بر سطح فلز تشکیل میدهند. این لایهها غالباً اکسید یا نمکهای غیر محلول فلزی هستند، مانند فسفات و کرمات برای فولاد. اگر مقدار بازدارندهای که به محلول اضافه میگردد کم باشد لایههای ناپیوسته تشکیل میگردد که ممکن است خوردگی حفرهای یا حمله تسریع شده موضعی به وجود آید.
بازدارندههایی هستند که واکنش خوردگی را آهسته میکنند. بدون آنکه کاملاً مانع آن شوند. این بازدارندهها غالباً در ضمن عمل حفاظت مصرف میشوند. مانند هیدرازین و سولفیت سدیم.
بازدارندههایی هستند که در اثر ترکیب با موادی که باعث خوردگی در یک محیط مشخص میشوند، خوردگی را به تأخیر میاندازند.
انتخاب بازدارندهها بر اساس فلز و محیط است. دستهبندی کیفی بازدارندههای خوردگی در شکل زیر ارائه شده است. ضد خوردگی را میتوان بهعنوان تهویه کنندههای محیطزیست و مهارکنندههای رابط طبقهبندی کرد.
دسته بندی بازدارنده ها
تصفیه کننده های محیط زیست
خوردگی را میتوان با حذف گونههای خورنده از محیط کشت کنترل کرد. بازدارندههایی که با خوردن مواد تهاجمی، خوردگی محیط را کاهش میدهند، تصفیهکنندههای محیطزیست یا مواد زداینده هستند. در محلولهای نزدیک به خنثی و قلیایی، کاهش اکسیژن یک واکنش کاتدی متداول است. در چنین شرایطی، خوردگی را میتوان با کاهش میزان اکسیژن با استفاده از پراکندهها کنترل کرد.
بازدارنده های رابط خوردگی
بازدارندههای رابط خوردگی را با تشکیل یک فیلم در رابط فلزی / محیطزیست کنترل میکنند. بازدارندههای اینترفیس میتوانند به بازدارندههای مایع و بخار تقسیم شوند.
بازدارنده خوردگی فاز مایع
بازدارندههای فاز مایع بهعنوان بازدارندههای آندی، کاتدی و یا مخلوط، بسته به اینکه آنها، واکنشهای کاتدی، آندی یا هر دو واکنش الکتروشیمیایی را مهار میکنند. طبقهبندی میشوند.
بازدارنده های ترکیبی
حدود ۸۰٪ از بازدارنده های خوردگی ترکیبات ارگانیکی هستند که نمیتوانند به طور خاص بهعنوان آندی یا کاتدی مشخص شوند و بهعنوان بازدارندههای ترکیبی شناخته میشوند. اثربخشی بازدارندههای آلی مربوط به میزان جذب و پوشش سطح فلز است. جذب بستگی به ساختار بازدارنده، سطح بار فلز و نوع الکترولیت دارد.
بازدارندههای ترکیبی فلز را از طریق سه روش مختلف جذب میکنند:
جذب فیزیکی
جذب شیمیایی
تشکیل فیلم
جذب فیزیکی (الکترواستاتیک) نتیجه جذب الکترواستاتیک بین بازدارنده خوردگی و سطح فلز است. هنگامی که سطح فلز به طور مثبت شارژ شود، بازدارندههای آنیونی تسهیل میشود. مولکولهای با بار مثبت که در ترکیب با یک حد واسط با بار منفی عمل میکنند، میتوانند یک فلز با بار مثبت را مهار کنند. آنیونهایی مانند یونهای هالید در محلول بر روی سطح فلز مثبت جذب شده و سپس کاتیونهای آلی روی دوقطبی جذب میشوند.
بازدارندههای جذب شده فیزیکی بهسرعت در حال تعامل هستند، اما آنها نیز بهراحتی از سطح حذف میشوند. افزایش دما عموماً باعث تخریب مولکولهای بازدارنده جذب شده فیزیکی میشود.
مؤثرترین بازدارندهها، جذب شیمیایی (chemisorb) هستند، فرایندی که شامل اشتراک بار یا انتقال بار بین مولکول بازدارنده و سطح فلز میشود. جذب شیمیایی آهستهتر از جذب فیزیکی انجام میشود. با افزایش دما، جذب و بازدارندگی نیز افزایش مییابد. جذب شیمیایی خاص است و به طور کامل برگشتپذیر نیست.
بازدارنده های فاز بخار
حفاظت موقت در برابر خوردگی جو، بهویژه در محیطهای نزدیک، با استفاده از بازدارندههای فاز بخار (VPI) به دست میآید. مواد با فشار پایین اما قابلتوجهی از بخار با خواص بازدارنده، مؤثر هستند.
بازدارنده خوردگی آندی
بازدارنده خوردگی آندی
بازدارنده های آندی اغلب در محلولهای نزدیک به خنثی استفاده میشوند که در آن محصولات خورندهای مانند اکسید، هیدروکسید، یا نمک تشکیل میشوند. آنها تشکیل فیلمهای واکنشی را که مانع از واکنش انحلال فلزی آندی میشوند، تشکیل میدهند یا تسهیل میکنند. بازدارندههای آندی اغلب بازدارندههای فدا شونده نامیده میشوند.
بازدارنده های کاتدی
بازدارنده های کاتدی خوردگی را با کاهش فرایند کاهش (سم کاتدی) و یا انتخاب رسوب در مناطق کاتدی (رسوبات کاتدی) کنترل میکنند. سموم کاتدی مانند سولفیدها و سلنیدها بر روی سطح فلز جذب میشوند؛ درحالیکه در محلولهای نزدیک به خنثی، آنیونهای معدنی مانند فسفاتها، سیلیکاتها و بوراتها، فیلمهای محافظتی را ایجاد میکنند که سرعت واکنش کاتدی را کاهش میدهند و اکسیژن را به سطح فلز منتقل میکنند.
رسوبدهندههای کاتدی قلیایی شدن را در سایتهای کاتدی افزایش میدهد و ترکیبات نامحلول را بر روی سطح فلز رسوب میدهند. شایعترین کاتالیزورهای کاتدی کربنات کلسیم و منیزیم هستند.
بازدارنده های خوردگی تشکیل دهنده فیلم (آزول ها)
بازدارندههای خوردگی آزول مواد ارگانیکی هستند که باعث ایجاد لایه محافظ روی سطح فلز شده و مانع ایجاد فواصل آب و فلز میشود. این فیلم ممکن است لایهای تکمولکولی باشد یا از لحاظ فیلم ضخیمتر از فیلمهایی است که با کاربرد مناسب مهارکنندههای معدنی ایجاد شده است.
یک خطر ذاتی در فرایند شکلگیری فیلم این است که یک اخلال کوچک در فیلم بههمپیوسته میتواند به عامل خورنده اجازه حمله به ناحیه محافظت نشده را بدهد و در نتیجه سریعاً جذب فلز شود؛ بنابراین، بازدارندههای تشکیل فیلم باید به طور مداوم در سیستمهای خنککننده تغذیه شوند.
فولاد و آلومینیم از پرکاربردترین فلزات مورداستفاده در صنایع مختلف از قبیل نفت و گاز، صنایع انتقال نیرو، اتومبیلسازی و صنایع دریایی است. خوردگی این فلزات، بهویژه در محیطهای دریایی و صنعتی، همواره از مهمترین چالشهای صنعتگران بوده است. آلومینیوم و آلیاژهای آن به دلیل تشکیل فیلم اکسیدی غیرفعال بر روی سطح، مقاومت به خوردگی بالاتری نسبت به فولادهای کربنی ارائه میدهند.
بااینوجود، این فیلم اکسیدی نیز در برابر یونهای خورندهای از قبیل کلر و سولفات مقاومت کافی نداشته و تخریب آن خوردگی زمینهٔ آلومینیومی را به دنبال دارد. همچنین اتصال الکتریکی این دو فلز در محیطهای مرطوب از قبیل برجهای خنککننده، مخازن، موتور اتومبیل و… سبب تشکیل پیل گالوانیک و تغییر رفتار خوردگی میشود.
یکی از روشهای کاهش سرعت خوردگی، استفاده از بازدارندههای خوردگی است. عملکرد بازدارندهها به میزان جذب و پایداری آنها بر روی سطح بستگی دارد. فرایند جذب بازدارنده در محیطهای آبی شامل جایگزینی مولکولهای بازدارنده با مولکولهای آب بر روی سطح فلز است. در این فرایند، توان جایگزینی به تقابل الکترواستاتیکی بین بازدارنده و سطح فلز بستگی دارد.
بنزو تری آزول و مشتقات آن از ترکیبات آلی هستند که خواص شیمیایی و بیولوژیکی متنوعی ارائه میدهند. باوجوداینکه ساختار بنزوتری آزول در برابر حرارت حساس بوده و افزایش دما سبب تجزیه آن و متصاعد شدن بخارات سمی میشود، اما این ترکیبات همچنان بهصورت گسترده در صنعت به کار گرفته میشوند.
استفاده از این ترکیبات در ضدیخ و روانکنندهها، کاربرد آنها بهعنوان بازدارندههای خوردگی و همچنین استفاده بهعنوان پیشسازهای دارویی از عمدهترین مصارف آنها در صنعت است. این بازدارنده در حفاظت از فولاد در محیطهای اسیدی عملکرد مناسبی داشته و حفاظت مناسبی از آلیاژهای آلومینیوم تجاری در محیطهای آبی ارائه داده است.
باتوجهبه تأثیر اتصال گالوانیک بر تغییر موضعی pH و وابستگی خصوصیات جذبی بازدارنده به pH رفتار بازدارندگی میتواند تحتتأثیر اتصال الکتریکی فلزات به هم قرار گیرد.
یکسری دیگر از بازدارندهها آزولها و تیازولها هستند که برای کاهش خوردگی آلیاژها استفاده میشوند. این ترکیبات ارگانیک هستند. ترکیباتی که روی سطح فلز، جذب شیمیایی میشوند و فیلمهای محافظتی را روی آلیاژها تشکیل میدهند. آنها فیلمی بسیار نازک و مهارکننده از خوردگی تشکیل میدهند.
علاوه بر حفاظت در برابر خوردگی، آنها تجمعاتی را با یونهای محلول در سیستم تشکیل میدهند و از تجدید فلز بر روی سایر سطوح جلوگیری میکنند. آزول ها در سیستمهای بسته تا سیستمهای باز در طیف گستردهای از برنامههای شیمیایی گنجانده شدهاند. بیشتر برنامههای شیمیایی از روی قلیایی، فسفات قلیایی و فسفات تثبیت شده از تریآزول استفاده میکنند.
انواع آزول
انواع متنوعی در این دسته موجود است. اولین مورد، مرکاپتو بنزوتیازول (MBT) بود ، اما به دلیل حساسیت به کلر در سیستمهای باز استفاده نمیشود. رایجترین آنها بنزوتریازول (BZT) و تولیل تریازول (TT) یا (TTA) است.
ترکیبات جدید شامل بوتیل بنزوتری آزول و کلروتولیل تری آزول است. همه این مواد ترکیبات آلی حلقوی هستند که حاوی نیتروژن در یکی از حلقهها هستند. مرکاپتو بنزوتیازول در بالای نقطهجوش آب نیز عملکردی مناسب دارد. میکروارگانیسمها بهسرعت مولکول را تخریب میکنند.
مرکاپتو بنزوتیازول
BZT و TT دو بازدارنده خوردگی متداول هستند. اگرچه این مولکولها فیلمهای مهارکننده را کندتر از MBT تشکیل میدهند، اما در شرایط آب معمولی خنککننده، پایدار هستند. در ابتدا استفاده از BZT کمبود و از TT به طور گستردهای استفاده میشد؛ زیرا معمولاً ارزانتر است. اما بهواسطه تخریب TT توسط کلر ایجاد نوسانات و مشکلات بو از N-کلر TT و تخریب آن توسط میکروبها، استفاده از BZT افزایشیافته است.
آلکیل بنزوتری آزول برای ایجاد فیلمهای بادوام و پایداری بیشتر، پیشنهاد شده است. دو نمونه بوتیل بنزوتری آزول (BBT) و بنزوتری آزول پنتوکسی (POBT) هستند. بااینحال ، BBT از BZT یا TT بسیار پرهزینهتر است.
برای مقابله با این مشکل، توصیه میشود در سیستمهای بزرگ خوراک BBT در حدود ۵ میلیگرم در لیتر باشد. کلرزنی باعث افزایش سرعت خوردگی میشود، اما در صورت اعمال دورهای فقط میزان خوردگی گزارش میشود که پس از افت باقیمانده آزاد به صفر میرسد.
كلرو تولول تریآزول بهعنوان “آزول مقاوم در برابر هالوژن” كه معمولاً به آن HRA گفته میشود، معرفي شده است. این ماده برای بهحداقلرساندن مشکلات کاربرد TT در سیستمهای شدیداً کلردار معرفی شده است. کلره شدن حلقه بنزن در HRA واکنش کلر با اتمهای نیتروژن در حلقه آزول را به حداقل میرساند.
آزول ها
علاوه بر این، تری آزول ها با یونهای حل شده در محلول پیوند ایجاد میکنند. در سیستمهای دیگ بخار، آمونیاک قلیایی با تجزیه آلودگیهای آلی ازت یا ازبینبردن مواد شیمیایی آمین تولید میکند.
اگرچه آمونیاک به فولاد حمله نمیکند، اگر آمونیاک و اکسیژن کافی در کنار هم قرار بگیرند، میتواند خوردگی آلیاژ مس ایجاد کند. در این مواقع برای محافظت از سیستم نیاز به استفاده از آزول ها جهت تشکیل فیلم محافظتی وجود دارد.
شیمی آزول بسیار پیچیده است و غالباً برای تهیه این محصولات در یک برنامه تصفیه آب مؤثر، به کمک فنی نیاز است.
فرمول شیمیایی بنزو تری آزول (C6H5N3) است. بنزو تری آزول با نامهای مترادف دیگری نیز شناخته میشود: BTA ، ۱و ۲–آمینوزوفنیلن، آزیمیدو بنزن، بنزن آزیمید، بنزیسو تری آزید، ۱، ۲، ۳، بنزوتری آزول، cobratec # 99، که مادهای بلوری، زرد و تقریباً بدون بو است. این ماده در کنترل خوردگی مس نقش مهمی را ایفا میکند.
BTA دارای وزن مولکولی ۱۱۹.۱۳ گرم بر مول است، یک نقطه ذوب بین ۹۴-۹۷ درجه سانتیگراد و یک نقطهجوش ۲۰۳-۲۰۵ درجه سانتیگراد دارد. حلالیت آن در آب در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد ۲۰ گرم در لیتر است و همچنین در بعضی از حلالهای آلی مانند الکل و استون محلول است.
این ماده در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد دارای pH 5-6 است. در دماهای بالاتر از ۱۶۰ درجه سانتیگراد خطر انفجار در طول تقطیر وجود دارد. بنزوتری آزول نشاندهندهٔ یک استاندارد صنعتی است که در برابر آن میتوان عملکرد سایر مهارکنندهها را با یکدیگر مقایسه کرد.
بنزوتری آزول مدتی است که مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای مس و مس را تقویت میکند. محلولهای بنزو تری آزول تقریباً خنثی با نمکهای غنی از رسوبات زرد تا سبز، کمپلکسهای بنزو تری آزول – مس تولید میکنند. این کمپلکسها تقریباً در آب و بسیاری از حلالهای آلی غیرمحلول هستند.
این کمپلکسها از نظر حرارتی نیز تا حدود ۲۵۰ درجه سانتیگراد پایدار هستند. این خصوصیات احتمالاً با حلقه تری آزول همراه است. در این برهمکنشها، گروه N-H کمپلکسهای نامحلول را با ترکیبات مس تشکیل میدهد.
فیلمی از کمپلکس تشکیل شده روی سطح، بسیار نازک و بیشکل است. استوکیومتری بنزو تری آزول با مس به نسبت ۱: ۱ است. در شکل زیر زنجیرههای پلیمری کمپلکس بنزو تری آزول با مس نشاندادهشده است:
زنجیره های پلیمری کمپکس BZT
مس ازیکطرف مولکول به آمین نیتروژن متصل میشود و از طرف دیگر به حلقه نیتروژن اشباع نشده به جفت الکترون متصل میشود. مس فلز با آزول نسبت به سطوح مس اکسیده شده سریعتر واکنش نشان میدهد. نتیجهگیری این است که ترتیب واکنش Cu (0)> Cu20> CuO است. پیوند نیتروژن- مس بر روی سطح مس اکسیده و بدون اکسید تشکیل میشود.
فیلم پلیمری بنزو تری آزول بر روی مس اکسیده شده، مانع بهتری برای یونهای مس ایجاد کرده و آنها را از انتقال به محلول میشود. این یک مزیت در حفاظت از آثار باستانی و آلیاژ مس باستانشناسی است.
ضخامت فیلم بین ۵-۴۰ Å در دامنه pH 3 تا 12 تغییر میکند. مشخص شد که در pH 2 ضخامت میتواند تا 250 Å برسد. فیلم بنزو تری آزول عمدتاً بهعنوان یک مهارکننده برای انحلال مس و در درجه دوم بهعنوان یک پوشش برای جلوگیری از کاهش اکسیژن در سطح فلز، واکنش نشان میدهد.
اگر سطح مس از Cu2O تشکیل شده باشد و با محلول آبی از بنزو تری آزول واکنش نشان دهد، تشکیل کمپلکسهای مس I- بنزو تری آزول و مس II- بنزو تری آزول میدهد. شکل زیر پلیمر مس II- بنزو تری آزول رو نشان میدهد:
پلیمر مس II- بنزوتریازول
مرکاپتوبنزوتیازول
مرکاپتوبنزوتیازول به نامهای بنزو تیازول-۲- تیول، ۱ و ۳ بنزوتیازول-۲- تیول، ۲- بنزوتیازول تیول، ۳ اچ – بنزوتیازول-۲- تیون، ۲- سولفانیل بنزوتیازول نیز خوانده میشود.
مرکاپتوبنزوتیازول با واکنش آنیلین، دی سولفید کربن و گوگرد در دما و فشار زیاد تولید میشود. محصول سپس با انحلال در یکپایه تمیز میشود تا مواد معدنی حل شود.
مرکاپتوبنزوتیازول در اصل بهعنوان یک واکنشدهنده در تولید محصولات لاستیکی استفاده میشود، اما بهعنوان مهارکننده خوردگی در روغنها، گریسها و مایعات خنککننده نیز استفاده میشود.
این ماده به پلیمرهای پلیمر بهعنوان یک تثبیتکننده در برابر آسیب در برابر هوا و ازن اضافه میشود و مؤلفهای است که در بعضی از داروهای پوستی برای سگها در ایالات متحده تأیید شده است. مرکاپتوبنزوتیازول همچنین بهعنوان واسطه در تولید سموم دفع آفات مانند تیوسیانومتیل تیو بنزوتیازول و سدیم و روی نمکهای ۲-مرک آپتوبنزوتیازول استفاده میشود و توسط EPA برای استفاده بهعنوان سموم دفع آفات تأیید میشود.
خصوصیات فیزیکی و شیمیایی ماده خالص:
مرکاپتوبنزوتیازول
فرمول مولکولی: C۷H۵NS۲
جرم مولکولی نسبی: ۱۶۷.۲۵
شکل ظاهری: بلورهای مایل به زرد یا پودری با بوی سولفور مشخصه
نقطه ذوب: ۱۸۰-۱۸۲ درجه سانتیگراد
چگالی (در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد): ۱.۴۲ گرم بر سانتیمتر مکعب
ضریب توزیع اکتانول / آب: ۲.۴۱
محلول در آب: نسبتاً محلول (۱۰۰-۱۰۰۰ میلیگرم در لیتر)
نقطه فلش: ۲۴۳ درجه سانتیگراد
تولیل تریازول در خوردگی مس
تولیل تری آزول بهعنوان یک بازدارنده مؤثر خوردگی مس در سیستمهای خنککننده با استفاده از پساب تصفیه شده شهری بهعنوان آب بازیافتی استفاده میشود.
تولیل تری آزول عمدتاً در صنایع شیمیایی مورداستفاده قرار میگیرد تا از آلودگی مس بهمنظور ایجاد خلوص، محافظت شود. تولیل تری آزول همچنین میتواند با استفاده از جلبک استریلیزاسیون مانیفولد مورداستفاده قرار گیرد و تأثیر بسیار خوبی در کاهش خوردگی در سیستم آب خنک کننده چرخه نزدیک دارد.
تولیل تری آزول همچنین میتواند برای حذف جلبک استریلیزاسیون منیفولد مورداستفاده قرار گیرد و تأثیر بسیار خوبی در برابر خوردگی در سیستم آب خنک کننده چرخشی بسته دارد. تولیل تری آزول یک مهار کننده خوردگی برای آلیاژهای مس است و معمولاً در سیستمهای خنککننده آب مورداستفاده قرار میگیرد.
ساختار TTA
تولیل تری آزول بهعنوان یک بازدارنده خورندگی عمل میکند و بهعنوان محافظت در برابر خوردگی در سطح فلزاتی مانند مس استفاده میشود. TTA به طور گستردهای بهعنوان بازدارنده خوردگی برای اجزای مبدل حرارتی آلیاژ مس در سیستمهای آب خنککننده نیروگاه مورداستفاده قرار میگیرد.
هنگامی که محصول موردنظر، تری آزول آزاد است، نه نمک محلول در آب، تری آزول آزاد بهراحتی با افزودن مقدار کافی اسید برای خنثیکردن نمک اساسی قابلتولید است.
همچنین میتواند با استفاده از جلبک عقیمسازی منیفولد مورداستفاده قرار گیرد و تأثیر بسیار خوبی در برابر خوردگی در سیستم خنک کننده سیرکوله بسته دارد. تولیل تری آزول میتواند بهعنوان مهارکننده خوردگی مس و آلیاژ مس مورداستفاده قرار گیرد، همچنین برای فلزات سیاه مهار خوردگی دارد.
استفاده از فاضلاب شهری تصفیه شده بهعنوان آب بازیافتی منجر به كیفیت بد آب در سیستمهای خنککننده نیروگاه میشود و مدیریت خوردگی این سیستم را نیز به چالش کشیدهتر میکند.
برنامههای شیمیایی مختلفی برای کنترل خوردگی، پوستهپوسته شدن و رشد بیوفیلم در سیستمهای خنککننده استفاده میشوند. آلیاژهای مس به دلیل بازده بالای تبادل گرما، بهعنوان مؤلفه مبدل حرارتی در سیستمهای خنککننده نیروگاه مورداستفاده قرار میگیرند.
استفاده از بایوسیدها (بهعنوانمثال، کلر آزاد) برای کنترل سوختهای زیستی باعث افزایش خوردگی آلیاژهای مس در مبدلهای حرارتی میشود. سایر خصوصیات آب خنککننده، مانند pH، غلظت آمونیاک نیز در خوردگی آلیاژهای مس در سیستمهای خنککننده تأثیر دارد.
TTA و BTA بهعنوان مهارکنندههای مؤثر در خوردگی مس شناخته شدهاند. حضور گروه متیل در حلقه بنزن تولیل تری آزول باعث افزایش سطح پوشش و در نتیجه افزایش بازده مهار خوردگی تولیل تری آزول میشود. گروه تری آزول از طریق به اشتراک گذاشتن جفت الکترونهای تنها از اتمهای نیتروژن به اتمهای مس سطحی جذب شیمیایی میشود.
کلر آزاد که معمولاً بهعنوان بایوساید در سیستم های خنک کننده نیروگاه مورداستفاده قرار میگیرد، میزان اکسیداسیون مس و خود مس را در سیستمهای خنککننده افزایش میدهد چندین مطالعه نشان دادهاند که تولیل تری آزول موجود در محلول با افزایش کلر آزاد در محلول با حضور فلز مس، کاهش قابلتوجهی مییابد.
کلر آزاد میتواند به فیلم محافظ نفوذ کرده و سطح فلز مس زیر را مستقیماً اکسیده کند. در صورت عدم وجود فلز مس و در حضور کلر آزاد، حدود ۱۰٪ تولیل تری آزول از محلول تخلیه میشود. این کاهش تولیل تری آزول بهاحتمال زیاد به دلیل تشکیل ترکیب کلروتولیل تری آزول است که در صورت تجزیه کلر آزاد به یون کلرید بهسرعت در صورت عدم وجود کلر آزاد به تولیل تری آزول اصلی تغییر مییابد.
شرکت دکتر کمیکال با بررسی آنالیز از برج خنک کننده و در نظر گرفتن ظرفیت آب برج، محصولات ضد خوردگی برج خنک کننده را برای انواع برج خنک کننده پیشنهاد میکند.
محصولات ضد خوردگی دکتر کمیکال بر پایه فسفوناتهای آلی است این ترکیبات آلی کارایی مناسبی در ممانعت از خوردگی دارند. پلی کربوکسیلیک اسید مثالی از یک ضدخوردگی مؤثر فسفوناتی ست.
ترکیبات ضد خوردگی بنزو تری آزول و تولیل تری آزول از جمله مواد ضد خوردگی برای کولینگ تاور هستند که با نقش مؤثر خود به عنوان کیلیتکنندههای اکسیدهای فلزی، از خوردگی فلزات بکار رفته بخصوص در برجهای خنک کننده میشوند.
همچنین انواع بایوسایدهای دکتر کمیکال که توسط متخصصان این گروه فرموله و تولید میشود برای جلوگیری از خوردگی میکروبی در برج خنککننده بسیار مؤثر است.
گروه متخصصان دکتر کمیکال در توسعه و ارائه مواد شیمیایی مؤثر در کنترل خوردگی برج خنک کننده پیشرو است. برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید و فروش مواد شیمیایی برج خنک کننده با ما در تماس باشید.
برج خنک کننده چیست؟
برج خنک کننده (cooling tower) یا برج خنک کن نوعی از مبدلهای حرارتی هستند که به آبوهوا مجوز میدهند تا با همدیگر در ارتباط باشند و درجه حرارت آب گرم را پایین بیاورند.
کار تمام کولینگ تاور بر مبنای ایجاد سطح تماس بیشتر بین جریان آب گرم و هوای سرد و در نتیجه تبادل حرارتی بین این دو میباشد. بنابراین لازم است جهت بهترین راندمان همیشه سطح تماس هوا و آب (میزان عبور هوا و آب از پکینگهای برج) در بالاترین حد ممکن باشد. که جهت انجام این کار لازم است تدابیری اندیشیده شود.
همه تدابير به كار گرفته شده در این مورد در راستای تصفيه آب ورودی به برجهای خنک کننده جهت جلوگیری از ۴ پیامد زیر است:
خوردگی (CORROSION) و فرسايش
تشكيل رسوب (SCALE)
مشكلات ناشي از تشكيل ميكروارگانيزمها
تجمع لجن ها (FOULING)
انواع برجهای خنک کننده
جریان طبیعی
جریان مکانیکی
جریان اجباری
جریان القایی
جریان مرکب
خوردگی
سیستم برج خنک کننده محیطی ایدهآل برای برگشت به حالت اکسیداسیون فلز را مهیا میکند که این حالت را خوردگیمینامند. خوردگی یک فرایند الکتروشیمیایی میباشد که در آن یک فلز به حالت طبیعی خود برگشت میکند.
مثلاً فولاد معمولی فلزی است که در سیستم برجهای خنک کننده بطور معمول استفاده میشود و نسبت به خوردگی بسیار حساس و در صورت بروز این امر به حالت اکسید آهن بر میگردد.
عموماً فلزاتی همچون آلومینیوم و مس نسبت به آهن کمتر در معرض خوردگی قرار میگیرند. گرچه در بعضی از انواع آبها این فلزات ممکن است در معرض خوردگی موضعی یا حفرهای نیز قرار بگیرند.
رشد ذرات میکروسکوپی، تشکیل پیلهای خوردگی را تشدید میکند. بهعلاوه محصولات فرعی و ناخواسته مانند سولفید هیدروژن که تعدادی از ارگانیسمها متشکله از باکتریهای خورنده غیر هوازی هستند نیز خورنده هستند. عمل خوردگی در کولینگ تاور باعث خوردگی در خط انتقال آب و به خصوص در مبدلها میشود.
سختی
براي جلوگيری از اين پيامدها و مشكلات به خصوص خوردگي و رسوبدهی بايد تا حد ممكن از سختي آب مورد استفاده در برج خنک كننده و ساير قسمتها كاسته شود.
اما به دلیل صددرصد نبودن عملکرد دستگاهها در کنترل کیفیت آب و نیز تغلیظ بالای این برجها باز هم وجود سختی بالا در داخل آب برجهای خنک کننده امری طبیعی است، اما لازم است این سختی نیز کنترل شود؛ زیرا سختی كه شامل سختي بی كربنات میباشد كه در اثر درجه حرارت از آب جدا شده و به صورت رسوب بر روي جداره ميینشيند.
تاثیر میکروارگانیسم های موجود در آب سیستم برج های خنک کننده
رشد ميكروارگانيسم ها در سيستم کولینگ تاور
آب برج دارای حرارت مطلوب جهت رشد ميكروارگانيسمها وموجودات آبزی است و مناسبترين درجه حرارت برای رشد اين موجودات میباشد. برجهای خنک كن در مقابل نور خورشيد، هوا و آب قرار گرفته است كه اين عوامل را مثلث تكثير میگويند. همچنین جنس محيط كاملا جهت رشد و نمو آنها آماده است.
خسارت های حاصل از جلبک ها و لجن های حاصله در برج خنک کن
باعث مسدود شدن سوراخهای آب پخشكن بستر فوقانی برج شده و مانع ريزش آب به صورت اسپری روی بند و بستهای چوبی میشود و راندمان برج را از نظر خنک كردن آب كم میكند.
جلبکها قادرند به ديواره و پکینگها چسبنده و شيارهای آن را مسدود كنند كه در اثر آن مسير آب و مسير هوا در برج تغيير میكند.
جلبکها به وسيله آب كند شده، وارد مسير میگردند و گرفتگی صافیها و توریهای بستر تحتانی برج را سبب شده و كار آبدهی را مختل مینمايند.
جلبکها قادرند وارد لولههای مبدلها حرارتی شده و با مواد معلق محصولات، خوردگی لايهای در داخل لوله ايجاد مینمايند كه تبادل حرارتی را كم كرده و در نتيجه راندمان سيستم HATE EXCHANGER را كاهش میدهد و اگر اين سيستم كندانسور باشد افت خلاء را سبب میشود.
جلبکهای مرده ممكن است در داخل مبدلهای حرارتي جمع شده و منبع تغذيه ساير ميكروارگانيزمها را فراهم كنند و ازاين گذشته با رسوبات و محصولات خوردگی توام شده و سطح داخلی لوازم را بپوشاند و لذا باعث اختلاف در ميزان اكسيژن درآن قمست شده و تشكيل پيل غلظتی در آن ناحيه را میدهد در نتيجه خوردگی حفرهای را موجب میشود.
جلبکها با عمل فتوسنتزی كه انجام میدهند میتوانند باعث خوردگی در سيستم گردند.
همچنین کنترل pH در برجهای خنک کننده امری ضروری است؛ زیرا کاهش pH به کمتر از حدود مجاز موجب خوردگی و نیز افزایش PH به بیشتر از حدود مجاز موجب رسوب نشینی در برجها میشود.
عیب یابی برج خنک کننده
رفع مشکلات برج های خنک کننده
حال به منظور جلوگیری از خسارات ناشی از تشکیل رسوب همچون هزینه بالای تعمیرات و مصرف انرژی لازم است در این برجها از مواد شیمیایی استفاده شود که بتواند:
با کنترل pH از تشکیل جلبک و رشد میکرواورگانیزها و همچنین خوردگی جلوگیری کند.
با معلق کردن رسوبات و جامدات سبب جلوگیری از تهنشینی آنها و چسبیدن آنها در پکینگها شود (این مواد و رسوبات معلق را میتوان از طریق زیر آب از برج خارج کرد)
بتواند تاثیر خوردگی را با توجه به حذف این عوامل به حداقل برساند.
کنترل خوردگی در کولینگ تاور
معلومات مربوط به اجزاء فلزی در برج خنک کننده
شناخت استعداد فلز از جهت خوراکی
آشنایی با محدودیتهای مربوط به کاربرد مواد شیمیایی ضد خوراکی نیاز است
شناخت از سیستم برج خنک کننده و فرایند در آن برای مهندسی که روی برنامه تیمار آب کار میکند، ضروری است. خوردگی فرایندی الکتروشیمیایی است و طی آن فلزات به وضع اولیه شان برمیگردند. مثلاً آهن به اکسید آهن تبدیل میشود.
همین قضیه در مورد آلیاژهای مس، روی و آلومینیم مصداق دارد. خوردگی فلزات در برج خنک کننده خسارت بار است و موجب شکست ابز ارگران قیمت میشود و تجمع رسوب را هم سبب میگردد و اسباب زمان خاموشی طولانی این برج را فراهم میآورد که خالی از ضرر تولید نیست.
خسارت خوردگی به سه صورت مشهود است: خوردگی کلی، موضعی و حذف لعاب گالوانیزه.
خوردگی یعنی خورده شدن یکنواخت فلز در سرتاسر سطح آن اکسید آهن حاصل از خوردگی کلی حجم رسوب غیرشیمیایی را افزایش میدهد که مشکل آفرین میباشد. در واقع خوردگی موضعی در نقاطی از فلز ظهور پیدا میکند. خوردگی موضعی خطرناک است، چون در سطح کوچکی متمرکز میباشد و میتواند در فاصله زمانی کوتاهی فلز را مشبک نماید.
برخی از ویژگی های آب برج خنک کننده روی مقدار و نرخ خوردگی تاثیر می گذارند که عمده آنها عبارتند از:
وجود اکسیژن
وجود ذرات جامد محلول یا شناور
قلیائی یا اسیدی بودن محیط
سرعت آب
دما
رشد میکرو ارگانیسمها
وجود اکسیژن محلول برای عمل کاتدی لازم است. ذرات جامد شناور میتوانند خاصیت هدایت الکتریکی آب را افزایش دهند. هر چه ذرات شناور بیشتر باشند، هدایت آب بیشتر است و خوردگی شدیدتر. کلرورها و سولفاتهای محلول نیز خورنده هستند.
ذرات جامد شناور با رسوبشان خوردگی حفرهای را سبب میگردند. محیط اسیدی و قلیایی ضعیف نرخ محلول شدن فلز پایه را افزایش میدهند و لایه نازک رسوب اکسید روی سطوح فلز تشکیل میشود و این عمل خورندگی را توسعه میدهد. PH خنثی (۷) و کمی قلیائی (۷٫۵) هم خورنده هستند.
جریان آب خوردگی را افزایش میدهد چون اکسیژن میرساند و اکسید سطح خورده را میشوید. جریان سریع اثر فرسایشی روی سطرح فلز دارد و حفاظ روی فلز را میکند. وقتی سرعت آب کم باشد، رسوبگذاری شدت پیدا میکند که خلاق خوردگی موضعی میتواند باشد.
دما به ازای هر ۵۰-۲۵ درجه تا F160 (C71) نرخ خوردگی را دو برابر میکند (دمای بالاتر از F160 (روی نرخ خوردگی اثر کمتری دارد. دما و حالت اسیدی یا قلیایی آب برج خنک کن (cooling tower)، هر دو روی فلزات تاثیرگذارند. رشد میکروارکانیسمها نیز به پیشرفت خوردگی کمک میکند و بازماندههای این موجودات هم خورنده هستند.
انتخاب یکی از تکنیکهای کنترل خوردگی از بین روشهای مساعد، به هزینه کار بستگی دارد. تیمار شیمیایی کنترل خورندگی در سیستم آب برج خنک کننده میتواند با اضافه کردن ppm50 ماده شیمیایی مانع یا بازدارنده خورندگی به آب، کافی باشد چون آب گردش دارد و ماده شیمیایی هم با آن میچرخد و حفاظت مورد نظر را تامین خواهد کرد و این روش از نظر هزینه تیمار، حداقل میباشد.
به چند طریق می توان خوردگی را در برج خنک کن پیشگیری یا حداقل نمود که عمده آن ها عبارتند از:
استفاده از فلزات مقاوم به خوردگی برای حداقل ساختن اثر محیط خورنده
کاربرد تکنیک حفاظت کاتدی
کاربرد اندودهای حفاظ (رنگ یا اپاکسی)
استفاده از لایه نازک حفاظ توسط مواد شیمیایی بازدارنده (به آب برج خنک کننده اضافه میشود تا به کاتد فلزی حمل شود)
با توجه به مشکلاتی که در مورد پوسیدگی این برجها وجود دارد بهتر قطعات برج خنک کننده از بهترین نوع خود تهیه شوند.
مواد ضدخورندگی از طریق وارد شدن در مکانیسم خوردگی، آن را متوقف میکنند یا کاهش میدهند. عملاً ضدخوردگی روی آند سلول خوردگی یا روی کاتد آن تاثیر میگذارند. مانع شوندههای خوراکی آندی درواکنشی آندی دخالت می کنند، پس میتوانند مفید و یا مضر واقع شوند.
اگر مقدار مانع شوندهها ناکافی باشد خوردگی با تمام پتانسیل خود در نقاط بدون حفاظ رخ می دهد و خوردگی موضعی شدت مییابد بازدارندههای کاتدی که وارد واکنش کاتدی میگردند، به نسبت سطح کاتدی بدون حفاظ نرخ خوردگی واکنش میدهند به همین خاطر این دسته از بازدارندهها را بی خطر مینامند. برخی از مواد شیمیایی و برخی از پلیمرها که کلاً بازدارنده خوردگی هستند، هم سطوح آندی و هم سطوح کاتدی را حفظ می کنند.
نمک کرومات بهترین بازدارنده آندی است ولی اگر ناکافی مصرف شود خورندگی موضعی را تشدید میکند چون در PH 5 تا ۱۰ موثر میباشد. کروماتها از آهن و آلیاژهای مس و آلومینیم حفاظت میکنند و معمولا برای تاثیرگذاری بهتر با بازدارندههای دیگر بصورت همزمان مصرف میگردند. ناظران محیط زیست مصرف کروماتها را برای حفظ محیط زیست صلاح نمیدانند، قریبا مانع مصرف آنها خواهند شد.
ارتوفسفاتها بازدارنده آندی خوبی هستند و پایداری بالایی دارند. اما برای تاثیرگذاری زیاد مصرف میشوند و ممکن است باکلسیم رسوب شیمیایی را تشدید و با آهن رسوب غیر شیمیایی را افزایشی دهند.
بازدارنده خوردگی برج های خنک کننده
ضد خوردگی برج خنک کننده
خوردگی را میتوان بهعنوان تخریب یک فلز در اثر واکنش شیمیایی یا الکتروشیمیایی با محیط آن تعریف کرد. در سیستم برج خنک کننده، خوردگی دو مشکل اساسی ایجاد میکند.
اولین و بارزترین مشکل، خرابی تجهیزات و در نتیجه هزینه جایگزینی و توقف سیستم است.
دوم کاهش راندمان فرایند انتقال حرارت و درنتیجه ایجاد رسوب در مبدل حرارتی ناشی از تجمع ترکیبات حاصل از خوردگی است.
کنترل خوردگی به تغییر در فلز یا محیط نیاز دارد. اولین رویکرد، یعنی تغییر فلز، هزینه بالایی دارد. همچنین آلیاژهایی که در برابر خوردگی عمومی بسیار مقاوم هستند، با مکانیسمهای خوردگی موضعی، بیشتر مستعد شکستن و ترک برداشتن هستند.
رویکرد دوم کنترل خوردگی، یعنی تغییر محیط، روشی کاربردی و معقول برای جلوگیری از خوردگی است. در سیستمهای آبی سهراه برای ایجاد تغییر در محیط برای جلوگیری از خوردگی وجود دارد:
تغییر pH آب و ایجاد یکلایه محافظ از کربنات کلسیم بر روی سطح فلز
کاهش سطح اکسیژن آب، چه با هوازدایی مکانیکی و یا استفاده از اکسیژن زدای شیمیایی.
افزودن مواد شیمیایی ضدخوردگی به آب برج خنککننده
بازدارنده خوردگی به هر مادهای گفته میشود که با افزودن به محیط، سرعت خوردگی را به طور مؤثر کاهش میدهد. مواد شیمیایی ضد خوردگی را میتوان باتوجهبه مکانیسم عملکرد آن طبقهبندی کرد:
حذفکننده ماده خورنده
غیرفعال کننده آند
رسوبدهنده
برای مثال مواد شیمیایی اکسیژن زدا با حذف ماده خورنده یعنی اکسیژن را سرعت خوردگی برج خنککننده را کاهش میدهد.
مواد شیمیایی ضدخوردگی غیرفعال کننده (آندی)، یکلایه اکسید محافظ روی سطح فلز تشکیل میدهند.
این نوع بازدارنده خوردگی یکی از بهترین بازدارندهها هستند؛ زیرا میتوانند در غلظتهای مقرونبهصرفه استفاده شوند و لایه محافظی که تشکیل میدهند بهسرعت قابل ترمیم است.
بازدارندههای خوردگی رسوبدهنده (کاتدی)، مواد شیمیایی هستند که رسوبات نامحلول تشکیل میدهند که میتواند بهعنوان لایه محافظ از سطح در برابر خوردگی محافظت کند. این لایههای محافظ در صورت آسیب نسبت به مورد قبل به زمان بیشتری برای ترمیم نیاز دارند.
مواد شیمیایی برج خنک کننده
در این قسمت از مقاله به این موضوع میپردازیم که انتخاب صحیح مواد شیمیایی برج خنک کننده تا چه حد میتواند اهمیت داشته باشد. تصفیه آب برج های خنک کننده باعث کاهش هزینههای عملیاتی و افزایش راندمان عملیاتی میشود. در غیر این صورت برج خنککننده با مشکلاتی مانند خوردگی، رسوب، و تجمع زیستتوده مواجه میشود.
اما موضوع فقط تصفیه آب نیست؛ بلکه اگر مواد شیمیایی اشتباهی برای این موضوع انتخاب شود حتی ممکن است مشکلات برج خنککننده را بیشازپیش تشدید کند.
وجود چنین مشکلاتی در برج خنککننده میتواند منجر به آسیب و بالارفتن زمان توقف تعمیرات شود، همچنین میتوانند با تأثیر بر انتقال حرارت، کارایی عملیاتی برج خنککننده را کاهش دهد.
اگر رسوب، مواد حاصل از خوردگی یا تجمع زیستتوده سطوح انتقال حرارت شما را بپوشاند، توانایی خنککنندگی آب برج مختل میشود، به این معنی که باید هزینههای عملیاتی و انرژی را افزایش دهید؛ بنابراین اجرای یک برنامه منظم تصفیه آب برج خنک کننده برای حفظ عملیات ایمن و قابلاعتماد ضروری است. اطمینان از انتخاب مواد شیمیایی تصفیه آب خنککننده مناسب به شما کمک میکند:
حفظ راندمان آب بالا را در سطح مناسب
کاهش خوردگی و رسوب
افزایش عملکرد برج خنککننده
افزایش طول عمر سیستم
تصفیه آب برج خنک کننده
کنترل pH آب برج خنک کننده
کنترل pH در برج خنککننده برای جلوگیری از خوردگی امری حیاتی است؛ زیرا سطوح pH پایین خوردگی را تشدید میکند. برای این منظور از تنظیمکنندههای قلیایی یا تنظیمکننده pH استفاده میشود. تعادل pH ضعیف میتواند منجر به آسیب جدی سیستم شما شود.
اما چرا تعادل pH آب برج خنک کننده به هم می خورد؟
چون آب خالص نیست و به جز اکسیژن و هیدروژن، حاوی مقادیر قابلتوجهی از مواد معدنی حل شده است که تمایل به تغییر pH آب برج خنککننده دارند. این مواد معدنی عامل تشکیل رسوبات در برج خنککننده هستند.
یکی از عوامل اصلی تغییر pH آب برج خنککننده ماده معدنی کربنات کلسیم است. این ترکیب در نتیجه واکنش با کلسیم، گرما و بیکربنات تشکیل میشود. کربنات کلسیم pH آب را افزایش میدهد. از اسیدهایی مانند اسید آسکوربیک، اسید هیدروکلریک و اسید سولفوریک میتوان برای مقابله با افزایش pH استفاده کرد.
مقدار pH ایدهآل به فلزی بستگی دارد که برج خنککننده از آن ساخته شده است، زیرا حلالیت در محدوده pH مشخص شده برای فلزات مختلف متفاوت است. pH بهینه PH گالوانیزه از 6.5 تا 9 متغیر است، اما فولاد ضدزنگ نوع 316 دارای دامنه pH گستردهتر، از 6.5 تا 9.5 است.
در بسیاری از موارد توصیه میشود pH برج خنککننده در حدود 10 نگه داشته شود. البته pH بین 6.5 و 7.5 بهطورکلی دامنه ایدئال برای کاهش شکلگیری رسوب در نظر گرفته میشود. بهطورکلی اینکه pH میتواند تا چه حدی بالا رود بستگی به مواد شیمیایی که دارد که شما از آنها برای تصفیه آب برج خنککننده خود استفاده میکنید.
هنگامی که pH از محدوده مجاز منحرف میشود، ممکن است چندین اثر نامطلوب رخ دهد:
زنگزدگی سفید: اگر pH بالاتر از 8.3 افزایش یابد و آب حاوی غلظت بالایی از یونهای کربنات باشد، برجهای خنککننده ساخته شده از فولاد گالوانیزه میتوانند زنگزدگی سفید ایجاد کنند.
خوردگی آلومینیوم: با مقادیر pH بالاتر از 8، احتمال خوردگی آلومینیوم در یک برج خنککننده افزایش مییابد. احتمال خوردگی در مقادیر pH بالاتر از 8.4 حتی بیشتر است.
خوردگی آهن: با مقادیر pH بین 7.5 تا 8، برای آلیاژهای آهن و آهن در برج خنککننده میتواند خوردگی ایجاد کند.
خوردگی ناشی از آلایندهها: برجهای باز در مناطق شهری مشکل خاصی با خوردگی دارند. آب موجود در برج با همان گازهایی که باعث باران اسیدی میشوند در تماس هستند. این گازها pH آب را کاهش داده و آن را خورندهتر میکند. در نتیجه متعادلکردن pH آب میتواند اثرات داشتن یک برج خنککننده باز را در یک منطقه مستعد آلودگی کاهش دهد.
درحالیکه این مشکلات چالشهایی را برای تأسیسات شما ایجاد میکند، میتوان با استفاده از مواد شیمیایی مناسب pH آب برج خنککننده را در سطح بهینه حفظ کرد بهطوریکه هم عامل رسوب گاری و هم عامل ایجاد خوردگی نیز کنترل شوند.
رشد میکروارگانیسمها منجر به تشکیل یک زیستتوده در برج خنککننده میشود. این زیستتوده میتواند باعث محدودشدن جریان آب، کاهش ظرفیت سیستم و اختلال در انتقال حرارت و در نهایت کاهش راندمان عملیات شود. انواع مختلفی از میکروارگانیسمها در سیستمهای آب صنعتی وجود دارند و شامل باکتریها، جلبک، قارچها و تکیاختههای سلولی هستند.
برخی از این میکروارگانیسمها به سطوح فلزی حمله کرده و باعث ایجاد خوردگی نیز میشوند. سایر مشکلات ایجاد شده توسط میکروارگانیسمها شامل خرابشدن چوب در برجهای خنککننده و آلودگی محصولاتی مانند محصولات کارخانه کاغذ است.
سیستمهای آب خنککننده بهشدت مستعد ایجاد رسوب بیولوژیکی یا همان زیستتوده هستند؛ زیرا شرایط آن برای رشد میکروارگانیسمها ایدهآل است. دمای آب بهاندازه کافی گرم است تا رشد این میکروارگانیسمها را تحریک کند، اما بهاندازه کافی گرم نیست که برای کشتن آنها مناسب باشد. برای کنترل زیست توده در برج خنک کننده از مواد شیمیایی موسوم به بایوساید یا جلبککش استفاده میشود.
گروه متخصصان دکتر کمیکال انواع بایوساید با ویژگیهای متناسب با شرایط مختلف صنعت است. این بایوسایدها به طور تخصصی فرموله شدهاند تا با کمترین غلظت بیشترین کارایی را داشته باشند و از ضررهای احتمالی ناشی از فعالیت انواع میکروارگانیسم در برج خنککننده جلوگیری کنند.
کنترل شیمیایی آب برج خنک کننده
تصفیه آب برج خنک کننده معمولاً روشهای مختلفی از فیلتراسیون مکانیکی و روشهای تصفیه جانبی گرفته تا کنترل شیمیایی آب برج خنککننده را در برمیگیرد. اما عملکرد و تأثیر تصفیه آب برج خنک کننده اغلب به مواد شیمیایی که استفاده میکنید بستگی دارد.
کنترل شیمیایی آب برج خنک کننده به تعادل خواص شیمیایی آب کمک میکند و آن را در وضعیت مناسب برای سایر روشهای تصفیه قرار میدهد. مواد شیمیایی اصلی که اغلب در تصفیه آب برج خنککننده استفاده میشوند عبارتاند از: