Kakšno največjo koncentracijo klora lahko prenesemo, ne da bi piting presegel 45 stopinj, za električni potopni grelnik iz titana v zavrženem toku reverzne osmoze?
Pustite sporočilo
Izločeni tokovi reverzne osmoze (RO) koncentrirajo vse vrste, ki jih je membrana zavrnila, vključno s klorom, dodanim navzgor za nadzor obraščanja. Običajni zavrženi RO vsebuje 10.000–30.000 ppm klorida, 200–1.000 ppm sulfata in preostali prosti klor pri 0,5–5 ppm. Pri temperaturah nad 45 stopinj kombinacija visoke vsebnosti klorida in ostanka klora ustvari resno okolje za luknjanje za titan stopnje 2. Prosti klor (Cl₂) in hipoklorova kislina (HOCl) sta močna oksidanta, ki povečata elektrokemični potencial površine titana. Medtem ko zmerna oksidacija stabilizira pasivni film, čezmerna oksidacija-v kombinaciji z visoko vsebnostjo kloridov-povzroča transpasivno raztapljanje in luknjičaste luknje. Razumevanje najvišje dopustne koncentracije klora je bistvenega pomena za uporabo RO zavrženih grelnikov.
Mehanizem klorovega-pitinga na titanu
V raztopinah klorida je pasivnost titana odvisna od ohranjanja površinskega potenciala znotraj stabilnega okna. Prosti klor deluje kot katodni depolarizator in premika mešani potencial na bolj pozitivne vrednosti. Pri nizkih koncentracijah klora (pod 0,5 ppm) ta premik poveča pasivnost. Pri zmernih koncentracijah (0,5–2 ppm) potencial vstopi v transpasivno območje, kjer film TiO₂ lokalno razpade. Kloridni ioni nato migrirajo na mesta razgradnje in tvorijo jamice. Pri visokih koncentracijah (nad 2 ppm) postane transpasivno raztapljanje neprekinjeno. Kritična koncentracija klora se z zvišanjem temperature zmanjšuje, ker postane pasivni film pri višjih temperaturah manj stabilen.
Kvantitativno razmerje med klorom, kloridom in pitingom
Nadzorovano testiranje v sintetičnem zavrženem RO (20.000 ppm Cl⁻, 500 ppm SO₄²⁻, pH 7,5) pri 45 stopinjah je določilo naslednje mejne vrednosti luknjičaste luknjice za titan stopnje 2:
Prosti klor pod 0,3 ppm: Po 2.000 urah ni luknjičastih madežev. Površinski potencial ostaja v pasivnem območju. Sprejemljivo za neprekinjeno storitev.
Prosti klor pri 0,3–0,8 ppm: Pojavijo se metastabilni dogodki pittinga, vendar se jamice ponovno pasivirajo. Po 2000 urah ni stabilnega luknjanja. Sprejemljivo z letnim pregledom.
Prosti klor pri 0,8–1,5 ppm: Stabilno luknjanje se začne po 200–500 urah. Največja globina jame 0,2 mm po 1000 urah. Obrobna storitev z debelo{7}}stenskimi cevmi (najmanj 1,5 mm).
Prosti klor pri 1,5–2,5 ppm: Stabilno luknjanje se začne v 50–100 urah. Hitrost širjenja jamice 0,02–0,05 mm na uro. Perforacija 1,2 mm stene v 1–3 mesecih.
Prosti klor nad 2,5 ppm: Hitro luknjanje se začne v 24 urah. Hitrost širjenja jamice presega 0,1 mm na uro. Ni primeren za noben titanov grelec.
Vpliv temperature na toleranco za klor
Največja dopustna koncentracija klora pada eksponentno s temperaturo:
| Delovna temperatura | Najvišja dovoljena količina prostega klora (20.000 ppm Cl⁻) | Najvišja dovoljena količina prostega klora (5000 ppm Cl⁻) |
|---|---|---|
| 25 stopinj (okolje) | 2,5 ppm | 5,0 ppm |
| 35 stopinj | 1,8 ppm | 3,5 ppm |
| 45 stopinj | 1,2 ppm | 2,5 ppm |
| 55 stopinj | 0,7 ppm | 1,5 ppm |
| 65 stopinj | 0,4 ppm | 0,8 ppm |
Vodnik za upravljanje s klorom in preprečevanje luknjičastih lukenj
Naslednja tabela podaja okvir odločitve za delovanje titanovih grelnikov v tokovih zavrženih RO na podlagi koncentracije klora in temperature:
| Pogoj za zavrnitev RO | Največji varni klor (ppm) | Priporočeno dejanje |
|---|---|---|
| Temperatura<35°C, Cl⁻ <10,000 ppm | 2,0 ppm | Deklorirajte na 1,5 ppm za varnostno rezervo |
| Temperatura 35–45 stopinj, Cl⁻ 10.000–20.000 ppm | 1,0 ppm | Namestite dekloriranje z aktivnim ogljem pred grelnikom |
| Temperature 45–55°C, Cl⁻ >20.000 ppm | 0,5 ppm | Za odstranitev klora uporabite injekcijo natrijevega bisulfita |
| Temperature >55 stopinj, kateri koli Cl⁻ | 0,2 ppm | Izogibajte se titanu; uporabite PTFE-prevlečen ali cirkonijev grelnik |
| Občasno delovanje (samo cikli čiščenja) | 2,0 ppm za<100 hours/year | Sprejemljivo s po-izpiranjem servisa |
Inženiring onkraj koncentracije klora
Klor obstaja v več oblikah, odvisno od pH. Prosti klor (HOCl + OCl⁻) je bolj agresiven kot kombinirani klor (kloramini). Pri pH pod 6 prevladuje HOCl in nevarnost luknjanja je 2–3-krat večja kot pri pH 8. Bromid v zavrnitvi RO (zaradi vdora morske vode) reagira s klorom in tvori hipobromovo kislino, ki je podobno agresivna. Stopnja titana vpliva na toleranco za klor: stopnja 7 (stabiliziran s paladijem-) zviša dopustno mejo klora za 30–50 %, ker paladij katodne reakcije katalizira, kar zmanjša gostoto anodnega toka. Debelina stene zagotavlja varnostno rezervo; 1,5 mm stena z 1,2 ppm klora lahko preživi 2000 ur, medtem ko 0,9 mm stena odpove v 500 urah.
Izdelava informirane specifikacije
Pri določanju titanovega grelnika za RO zavrženo storitev nad 45 stopinj, zahtevajte predhodno dekloriranje pod 1,0 ppm prostega klora. Določite titan stopnje 7 za katero koli raven klora nad 0,5 ppm. Za sistemom za dekloriranje namestite monitor klora z alarmom, nastavljenim na 1,0 ppm, in zaporo, ki izklopi grelec, če klor preseže 1,5 ppm. Med zagonom izmerite korozijski potencial titanove površine v primerjavi s srebrovo-srebrovo-kloridno referenčno elektrodo; potencial nad +0.6V pomeni čezmeren klor, ki zahteva prilagoditev dekloriranja. Za obstoječe grelnike četrtletno preglejte, ali so luknjičaste, z uporabo penetranta za barvilo. Če odkrijete jamice, zmanjšajte raven klora za 50 % ali zamenjajte s titanom stopnje 7. Z nadzorovanjem koncentracije preostalega klora kot kritičnega delovnega parametra inženir prepreči jamičasto okvaro v visoko-kloridnih, toplih zavrženih tokovih RO, kjer bi bil titan sicer sprejemljiv.
