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不锈钢活性炭滤器的氯腐蚀与防腐
作者:管理员    发布于:2016-06-03 15:09:39    文字:【】【】【

  性炭脱氯滤器的防腐方法和措施。

  当经过氯消毒处理的自来水作为反渗透工艺进水时,由于余氯的存在,往往会毁坏反渗透膜,就通常采用的聚酰胺类的反渗透膜而言,对水中的余氯量允许值为< 0.01mg/L因此,必须对进水要进行脱氯预处理除去水中余氯的方法,一般有化学分解法和物理吸附法反渗透工艺预处理的脱氯方法,绝大多数采用活性炭吸附法1活性炭脱氯活性炭滤器的脱氯过程,不仅是多孔活性炭对氯的物理吸附作用,而且还包含有催化作用的化学反应水中的余氯在活性炭滤器内会发生如下反应:Cl2+H2=HC+HOCl(1)活性炭在整个吸附过程中不存在吸附饱和问题,只是损失少量的活性炭。因此,用活性炭脱氯,除了效果好、操作简便、设备简单待处理的水体不会引入其它杂质等优点外,还可长时间运行。这在实际生产运行中早己得到了证明:如1m3的颗粒活性炭滤料,在脱氯处理含余氯量为4mg/L的自来水时,可连续处理20多万m3水,使其出水的余氯含量小于0l01mg/L在相同的条件下,如果处理含余氯量为2mg/L的自来水,则可连续运行六年之久此外,活性炭除能脱氯以外,还能除去水中的臭味、色度等有机物。且当丧失或降低其吸附能力时,还可进行再生。由此可见,用活性炭滤器作为在反渗透净水处理工艺中的预处理脱氯装置,无疑是一个优化选择2不锈钢耐腐蚀性能虽然,不锈钢容器在水体介质中具有很好的化学稳定性和足够的耐压性然而,在反渗透净水工艺的实际生产中,当用不锈钢材料制造活性炭滤器用作预处理氯设备时,则会出现严重的孔蚀而使设备报废不锈钢材料在一般的水体介质中所具有的优良耐腐蚀性能,在活性炭滤器的预处理脱氯过程中己不复存在这一状况己成为水处理设备的制造运行、管理和维护保养中比较突出的问题为阐明和解决这一问题,可从不锈钢耐腐蚀性能进行剖柝不锈钢在多介质中具有的良好耐腐性能,依赖于在其表面存在的氧化膜的保护作用,并且这层膜仅仅是在存在氧化剂或阳极极化时才形成一旦氧化膜遭到破坏,它的耐腐蚀性也随之丧失在一般水体介质中,由于水中含有充分的溶解氧的氧化剂存在,只要水流速不低于使沉积物在不锈钢表面产生沉积,不锈钢也就可以保持氧化膜的完整性,而具有抗腐性能倘若,当水体流速较小,且实际运行时各种固体微粒、微生物等造成了污垢沉积于不锈钢表面,尤其是当水体中存在着侵蚀性的Cl-和CO2时,不锈钢则会完全失去耐腐性能而出现孔蚀小野山征生等人就Cl-对不锈钢孔蚀,在不同pH值下的影响作了深入研究,得出了在孔蚀的逢隙内pH值与Cl-浓度的关系:左景伊等人也利用实验测得的电量与pH值的关系,导出了pH与Cl-摩尔数的关系式X等人则在Cl-对不锈钢在CO2溶液中所发生的腐蚀作用研究时,得出Cl-的存在明显降低了不锈钢钝化膜形成的可能性,认为Cl-导致不锈钢发生孔蚀而0>在水介质中也能引起不锈钢的整体腐蚀和严重的局部腐蚀。一般C2的存在促进污垢和腐蚀产物在不锈钢表面沉积,致使不锈钢表面粗糙度大而加孔蚀速率。水体中Cl-和0>的存在是不锈钢滤器发生孔蚀的主要因素3不锈钢活性炭滤器孔蚀的机理预处理脱氯的不锈钢活性炭滤器内,活性炭对水中的余氯产生的吸附作用和进行的化学反应(见反应式2)使反应产生的Cr和c2大量聚集在活性炭滤器内,不锈钢处在大量的Cl-和由上述(2)式反应产生的C02的双重侵蚀作用下,导致发生了孔蚀其机理可分别表述如下。

  3.1Cl-的腐蚀Cl-对不锈钢的腐蚀行为主要是阳极电化学腐蚀:其机理可表示为(下标“ad,意为吸附):阳极反应:Fe+Cl-+H>O-d+H"+e(5)其机理可表示如下(下标:ab表示吸附在不锈钢表面的物质,sol表示在溶液中的物质)3.2.1非催化的E阴极还原反应6时:3.2.2表面吸附CO2*的H催化还原反应3.2.3CO2的电化学行为两种阴极反应的实质都有是由于CO2溶解后形成的HCO-3电离出H的还原过程,如将二者给予综合,得到CO2的电化学行为:由此得到:CO2对不锈钢活性炭滤器的腐蚀机理概括为:阳极反应电流密度可表示为:不锈钢在CO2水溶液中的腐蚀,从本质上说是一种电化学腐蚀,符合一般电化学腐蚀的特征阴极换电流密E-h电极电位成,。-毙碟平衡反应的电流密度可为电腧递控制):、Cnki.net这是因为*:的变化直接影响afflfe在水1中的blish优异I性能而值得锢和推广。d.换电流密度;Ee,c -阴极反应平衡电位;be-阴极反应Tafel斜率。

  在自腐蚀电位下,腐蚀电流iorr可表示为:在任意电位下,不锈钢金属腐蚀的电流密度可表示为:它的生物膜等,在水介质中会在不锈钢表面不同的区域覆盖,这样不同覆盖度的区域之间形成了具有很强自催化特性的腐蚀电偶或闭塞电池,同样促进不锈钢滤器的孔蚀产生4不锈钢活性炭滤器的防腐从上分析得出:在反渗透工艺净水中,作为预处理脱氯的不锈钢活性炭滤器所发生的严重孔蚀现象,正是由于其滤器内的活性炭对水中余氯的强劲吸附和活性炭又与余氯发生的化学反应而产生的CO2Cl-,所发生的阳极Cl-侵蚀和阴极CO2侵蚀的双重电化学腐蚀,才导致不锈钢活性炭滤器的快速孔蚀Cl-和0>是造成孔蚀发生与加速的主要原因由此为寻找合理、经济、有效的防腐方法,可从强不锈钢材料自身的耐氯耐二氧化碳的腐蚀性能和隔离氯二氧化碳与不锈钢容器的接触二个方面着手。在反渗透净水处理系统的不锈钢活性炭脱氯预处理应用场合,防腐技术,目前虽尚未达到完善的程度。但还是探索找到了各种有效方法,可供生产实际需要和可能加以应甩4. 1选用耐局部腐蚀或耐孔蚀的不锈钢合金材料316L奥氏体不锈钢,或Ci.25Ni5M2等双相不锈钢,或者降低不锈钢体中P SC杂质的含量。

  4.2钝化处理对不锈钢活性炭滤器,在加工形成后进行钝化处理,可以减缓不锈钢的孔蚀如可用10%~ 20%HNft溶液在55~60C下进行钝化处理4.3改变不锈钢活性炭滤器的使用环境4.3.1调节待处理水的pH值存在形式,当pH<4时,主要以H2CO3形式存在,当pH值在4~10之间,主要以HCO-存在当pH> 10时,主要以CO2-形式存在一般来说pH值大,使H浓度减少,降低了原子氢还原反应速度,从而降低了腐蚀速度。

  4.3.2适当提高活性炭滤器内的水流速流速提高,可防止孔蚀的沉积物污垢在不锈钢滤器壁表面滞留的可能此外,流速提高,向不锈钢表面提供的氧量(水中的溶解氧)能达到足以使表面形成氧化膜,从而起到缓蚀作甩4.4采用缓蚀剂可以降低不锈钢器的孔蚀速率添加六偏磷酸钠或三聚磷酸钠(15mg /L,以PO4-计)兼可作不锈钢滤器的缓蚀剂,又可作为反渗透工艺预处理的抑垢剂4.5采用电化学阴极保护4.5.1牺牲阳极保护法将不锈钢活性炭滤器设备和一种电位较负的金属或合金相连接,在含C2和Cl-的水样中,两者构成电化学电池电位较负的金属或合金作为牺牲阳极受到腐蚀,而设备得到了由牺牲阳极放出的电子而受到保护。一般采用Al MgZn等作为牺牲阳极常用牺牲阳极材料的组成和特性如表1. 4.5.2采用外加电流法当不锈钢活性炭滤器在实际生产运行中,浓集了水中的0>及Cl-后,不锈钢滤器设备会因失去电子而溶解因此,将不锈钢滤器设备和一直流电源的负极相连接,设备的电位就向负的方向移动。当电位降至腐蚀电池的初始电位时,不锈钢活性炭滤器就不会发生或只是轻微发生孔蚀4. 6采用涂层防腐。

  不锈钢活性炭脱氯滤器的涂层防腐,可采用如下方法4.6.1非金属无机材料涂层搪瓷和玻璃涂层具有耐腐、耐磨、洁净、耐温耐用、无溶出、无污染等优点。但也有脆弱、易碎、施工难度大,设备安装困难,局部损坏难以修复等不足及费用高昂等缺陷。

  4.6.2有机涂料玻璃鳞片聚酯、不饱和聚酯环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯等塑料和橡胶,其中玻璃鳞片聚酯作为活性炭脱氯的不锈钢容器衬里防腐涂层,具有耐腐、耐磨、耐溶出、高强度、抗击、防裂、抗渗透、施工简便等表1常用牺牲阳极材料的组成和特性材料效率(%铝合金镁合金锌合金P张学元……沈阳:中国科学院金属腐蚀与防护研宄

脚注信息
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