Defnyddir hypoclorit sodiwm (NaOCl) yn eang ar gyfer diheintio mewn systemau trin dŵr trefol, glanweithdra prosesu bwyd, a systemau CIP fferyllol (glân-yn-lle). Mae tiwbiau gwresogi trydan yn aml yn cael eu gosod mewn dolenni ailgylchredeg hypochlorit i gynnal tymereddau datrysiad o 30-50 gradd ar gyfer yr effeithiolrwydd diheintio gorau posibl. Fodd bynnag, mae methiannau maes o weithfeydd trin dŵr lluosog yn dangos bod 316 o wainau dur di-staen yn datblygu ymosodiad rhigoli hynod leoledig ar yr aer-hylif-anwedd tri{-ffiniau cyfnod o fewn 200–500 awr o wasanaeth ysbeidiol. Ni welir yr ymosodiad hwn mewn boddi parhaus nac mewn amodau cwbl sych. Mae'r ffin tri chyfnod - lle mae'r wain yn dod i'r amlwg o'r hydoddiant hypochlorit i'r gofod anwedd uchod - yn profi cyfuniad unigryw o amodau: cylchoedd gwlychu a sychu bob yn ail, cyfoethogiad ocsigen o gyswllt aer, anweddiad-crynodiad rhywogaethau hypochlorit a chlorid, a dadelfeniad o hypoclorit (₂ nwy i gynhyrchu clorin). Y canlyniad yw cell cyrydu hunangynhaliol sy'n torri rhigol amgylchiadol i'r wain ar lefel hylif, gan dreiddio i'r wal yn gyfan gwbl o fewn wythnosau yn aml. Mae'r erthygl hon yn meintioli'r gyfradd cyrydiad rhigol ar y ffin tri cham yng ngwasanaeth NaOCl ac yn darparu strategaethau dylunio a gweithredu i atal y dull methiant hwn.
Electrocemeg y Tri-Ffin Cyfnod mewn Datrysiadau Hypoclorit
Mae hydoddiannau hypoclorit sodiwm yn gynhenid ansefydlog, yn dadelfennu yn ôl 3NaOCl → 2NaCl + NaClO₃ a hefyd trwy 2NaOCl → 2NaCl + O₂. Ar 30-50 gradd , mae dadelfeniad yn cyflymu. Ar ffin y tri cham (gwain aer{11}}hylif-), mae'r ffilm denau o hydoddiant hypoclorit sy'n gwlychu'r wain uwchlaw'r lefel hylif swmp yn cael ei anweddu'n gyflym, gan grynhoi hypoclorit o 0.5–2.0% nodweddiadol sydd ar gael i glorin mor uchel â 10–15% yn y ffilm anweddu. Mae'r hypoclorit crynodedig yn dadelfennu'n gyflymach, gan gynhyrchu nwy clorin (Cl₂), sy'n gyrydol iawn i 316 o ddur di-staen, ac yn cynhyrchu amgylchedd pH isel sy'n ocsideiddio'n gryf yn lleol. Ar yr un pryd, mae'r cylchoedd gwlychu a sychu bob yn ail yn atal ffurfio ffilm oddefol sefydlog. Yn ystod rhan sych y cylch, mae unrhyw ffilm goddefol a ffurfiwyd yn dadhydradu ac yn cracio; yn ystod y cyfnod ail-wlychu, mae hypoclorit ffres yn ymosod ar y metel agored cyn y gall ffilm newydd ffurfio.
Mae'r mecanwaith grooving yn cael ei gyflymu gan ffurfio cell awyru gwahaniaethol. Mae'r arwynebedd o dan y llinell hylif yn cael ei ddisbyddu o ocsigen (oherwydd dadelfeniad hypoclorit yn defnyddio ocsigen), tra bod y ffilm denau ar ffin y tri chyfnod yn llawn ocsigen o gysylltiad ag aer. Mae'r ardal gyfoethog o ocsigen yn troi'n gathodig, tra bod y metel yn union oddi tano yn troi'n anodig. Mae'r cerrynt anodig yn canolbwyntio ar y llinell hylif, gan gynhyrchu rhigol sy'n dyfnhau ac yn ehangu dros amser.
Cyfraddau Cyrydiad Rhibio Meintiol ar Ffin y Tri-Cyfnod
Cynhaliwyd profion dan reolaeth gan ddefnyddio 316 o samplau gwain dur di-staen (wal 1.5 mm, OD 12 mm, hydoddiant - wedi'i anelio) wedi'i drochi'n rhannol mewn hydoddiant NaOCl clorin 1.0% sydd ar gael (pH 10.5 cychwynnol) ar 40 gradd, gyda'r lefel hylif yn cael ei chynnal ar ganol -hyd. Cylchredodd y prawf rhwng gwresogi (gwain wedi'i bywiogi i dymheredd arwyneb 50 gradd) a segur (dim gwres, bath 40 gradd) ar gylchred 6 awr ymlaen, 6 awr i ffwrdd. Archwiliwyd y samplau bob hyn a hyn am ddyfnder rhigol ar y lefel hylif gwreiddiol. Mesurwyd dyfnder rhigol trwy dorri toriad a microsgopeg optegol.
| Amser amlygiad (oriau) | Nifer y Cylchoedd Sych-Gwlyb (6 awr yr un) | Uchafswm dyfnder rhigol (µm) | Lled rhigol (mm) | Gostyngiad Trwch Wal yn Groove (o 1.5 mm) |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0% |
| 100 | 8 (tua) | 45 | 0.8 | 3% |
| 200 | 17 | 110 | 1.2 | 7% |
| 300 | 25 | 210 | 1.5 | 14% |
| 400 | 33 | 380 | 2.0 | 25% |
| 500 | 42 | 620 | 2.5 | 41% (tyllu bron) |
| 600 | 50 | 880 (tyllog) | 3.0 | 59% |
Roedd y gyfradd rhigoli tua 1.5–2.0 µm yr awr o amlygiad, bron yn gyson ar ôl cyfnod deori cychwynnol o 50–100 awr. Ar gyfer wal 1.5 mm, yr amser a ragwelir ar gyfer trydylliad oedd 600-800 awr (25-33 diwrnod) o dan feicio parhaus. Mewn gwasanaeth maes gyda chylchoedd hirach i ffwrdd a chyflyrau amrywiol, bu methiant fel arfer o fewn 200-500 awr (8-21 diwrnod).
Cymhariaeth â Throchi Parhaus a Newidynnau Eraill
Er mwyn ynysu effaith ffin y tri cham, cynhaliwyd profion rheoli o dan amodau gwahanol. Mae'r data canlynol yn dangos mai ychydig iawn o niwed sy'n cael ei achosi gan drochi parhaus (dim seiclo sych gwlyb) ac amlygiad cwbl sych o gymharu â chyflwr terfyn y tri cham.
| Cyflwr Prawf | Crynodiad NaOCl (% ar gael Cl₂) | Tymheredd ( gradd ) | Amser amlygiad (oriau) | Dyfnder Cyrydiad Uchaf (µm) | Cyflwr Arwyneb |
|---|---|---|---|---|---|
| Wedi'i drochi'n llawn (dim rhyngwyneb aer) | 1.0 | 40 | 500 | 25 | Pitting ysgafn, gwisg |
| Wedi ymgolli yn llwyr | 1.0 | 50 (gwain wedi'i gynhesu) | 500 | 45 | Pitting, dim grooving |
| Lefel hylif cyson wedi'i drochi'n rhannol (dim beicio) | 1.0 | 40 | 500 | 180 (ar y llinell hylif) | Grooving, ond yn llai difrifol |
| Wedi'i drochi'n rhannol, gyda-beicio sych gwlyb (gwresogydd ymlaen/diffodd) | 1.0 | 40/50 | 500 | 620 | Groove dwfn |
| Wedi'i drochi'n rhannol, pH wedi'i reoli i 9.5 (fel sodiwm carbonad) | 1.0 | 40/50 | 500 | 85 | Rhingo ysgafn |
| Wedi'i drochi'n rhannol, gyda phwrs nitrogen dros ofod anwedd | 1.0 | 40/50 | 500 | 110 | Llai o grooving |
| Dŵr wedi'i drochi'n rhannol, wedi'i ddadïoneiddio (dim NaOCl) | 0 | 40/50 | 500 | 0 | Dim cyrydiad |
Y ffactorau hanfodol yw: presenoldeb hypochlorit, bodolaeth rhyngwyneb hylif anwedd, beicio sych gwlyb, a mynediad ocsigen i'r gofod anwedd. Mae dileu unrhyw un o'r ffactorau hyn yn lleihau rhigolio o ffactor o 3-7.
Effeithiau Crynodiad Cemegol ar Gyfradd Grooving
Mae'r crynodiad clorin sydd ar gael yn yr hydoddiant hypoclorit yn dylanwadu'n gryf ar gyfradd y rhigol. Mae crynodiadau uwch yn cyflymu dadelfennu hypoclorit, yn cynhyrchu mwy o nwy clorin, ac yn creu crynodiad anweddu mwy ymosodol. Dangosodd profion ar 40 gradd gyson gyda chylchoedd sych gwlyb 6-awr a chyfanswm amlygiad o 500 awr y berthynas ganlynol:
| NaOCl Ar Gael Cl₂ (%) | pH (cychwynnol) | Dyfnder rhigol ar 500 awr (µm) | Amser trydylliad (oriau, wal 1.5 mm) | Gofod Anwedd Arsylwyd Cl₂ Arogl |
|---|---|---|---|---|
| 0.1 | 10.0 | 45 | >5000 (heb ei gyrraedd) | Dim |
| 0.5 | 10.3 | 180 | 2500 | Ysgafn |
| 1.0 | 10.5 | 620 | 600-800 | Cryf |
| 2.0 | 11.0 | 1050 (tyllog cyn 500 awr) | 300-400 | Cryf iawn |
| 1.0 gyda sborionwr clorin (thiosylffad, 10 ppm) | 10.5 | 85 | 2800 | Dim |
Ar gyfer dolenni diheintio nodweddiadol sy'n defnyddio 0.5-1.5% NaOCl, yr amser trydylliad rhigol disgwyliedig ar gyfer 316 o wain yw 2-8 wythnos. Mae ychwanegu thiosylffad i bob pwrpas yn defnyddio clorin rhydd ac yn atal rhigolau ond fe allai beryglu effeithiolrwydd diheintio.
Enghreifftiau o Fethiannau Maes o Weithfeydd Trin Dŵr
Canfu arolwg o 23 o gyfleusterau trin dŵr trefol yn defnyddio 316 o wresogyddion gorchuddio dur gwrthstaen mewn dolenni ailgylchredeg NaOCl (0.5–1.2% ar gael Cl₂, 35–45 gradd , gweithrediad pwmp ysbeidiol gyda chylchoedd sych gwlyb bob 4-12 awr) y patrymau methiant canlynol:
| Cyfleuster | Patrwm Gweithredu | Oddeutu Beiciau Sych -Gwlyb y Dydd | Amser trydylliad rhigol wedi'i fesur |
|---|---|---|---|
| Planhigyn A (1.2% NaOCl) | Ailgylchrediad parhaus, lefel gyson | 0 (dim beicio) | 8-12 mis (dim rhigol, tyllu yn unig) |
| Planhigyn B (1.0% NaOCl) | Ysbeidiol, 6 awr ymlaen / 6 awr i ffwrdd, lefel yn amrywio | 2 | 18 diwrnod |
| Planhigyn C (0.8% NaOCl) | Ysbeidiol, 8 awr ymlaen / 16 awr i ffwrdd, lefel yn amrywio | 1.5 | 25 diwrnod |
| Planhigyn D (0.5% NaOCl) | Ysbeidiol, pympiau bob 4 awr, lefel yn disgyn rhwng cylchoedd | 6 | 12 diwrnod |
| Planhigyn E (0.5% NaOCl, gyda lefel hylif yn cael ei chynnal yn gyson gan falf arnofio) | Gwres ysbeidiol, ond dim beicio gwastad | 0 (dim newid lefel) | 6 mis (dim rhigol) |
Mae Planhigion A a Phlanhigion E yn dangos bod cynnal lefel hylif gyson (dim{0}}gylchu arwyneb y wain yn wlyb yn sych) yn bwysicach na'r crynodiad hypochlorit i atal rhigol. Profodd planhigion ag amrywiadau lefel neu weithrediad swp lle mae'r gwresogydd yn agored yn ystod cylchoedd draenio fethiant cyflym waeth beth fo'u crynodiad.
Dylunio a Strategaethau Gweithredol i Atal Trin Cam Tri
Mae tair strategaeth beirianneg yn atal neu'n lleihau'n ddramatig y rhigolau tri-cyfnod yng ngwasanaeth NaOCl. Y mwyaf dibynadwy yw sicrhau bod y gwresogydd yn parhau i fod dan ddŵr bob amser. Dyluniwch y tanc neu'r ddolen gydag isafswm lefel hylif uwchben top yr elfen wresogi, a gosodwch switsh torri allan lefel isel sy'n dad-fywiogi'r gwresogydd os yw lefel yr hylif yn disgyn o dan ben y wain.
Pan fydd yn bosibl boddi llawn, yr ail strategaeth yw dileu beicio sych gwlyb trwy gynnal lefel hylif cyson waeth beth fo gweithrediad pwmp neu wresogydd. Mae cored gorlif lefel gyson neu falf rheoli lefel yn atal yr arwyneb hylif rhag symud ar draws wyneb y wain.
Mae'r drydedd strategaeth yn berthnasol i systemau lle na ellir osgoi amrywiad lefel. Gosodwch y gwresogydd yn llorweddol yn hytrach nag yn fertigol. Mewn cyfeiriadedd llorweddol, mae ffin y tri cham yn llinell sengl ar hyd top y tiwb yn hytrach na chylchedd llawn, ac nid yw'r rhigol sy'n ffurfio ar y brig yn treiddio i'r ffin bwysau mor gyflym. Yn ogystal, gellir dylunio tiwb llorweddol gyda'r elfen wresogi wedi'i leoli'n ecsentrig tuag at y gwaelod fel nad yw top y wain yn cael ei gynhesu'n uniongyrchol, gan leihau'r tymheredd lleol ar y ffin tri cham.
Deunyddiau Amgen ar gyfer Gwasanaeth Hypoclorit
Os oes rhaid defnyddio 316 o ddur di-staen ond na ellir dileu datguddiad tri cham, mae uwchraddio'r deunydd gwain yn darparu rhywfaint o fudd, er nad oes unrhyw ddur di-staen cyffredin yn wirioneddol wrthsefyll y cyflwr hypochlorit tri cham.
| Deunydd Gwain | Dyfnder rhigol ar 500 awr, 1% NAOCl, 40 gradd , gwlyb -beicio sych (µm) | Cost gymharol (vs 316) | Argymhellir |
|---|---|---|---|
| 316 Dur Di-staen | 620 | 1.0 | Na (methiant cyflym) |
| 904L (UNS N08904) | 280 | 2.5 | Ymylol |
| Aloi 825 (UNS N08825) | 120 | 4.0 | Derbyniol gyda rheolaeth lefel |
| Titaniwm Gradd 2 | <10 | 2.2 | Ydw (ardderchog) |
| Titaniwm Gradd 7 | <5 | 2.5 | Ydw (ffefrir) |
| PTFE-wedi'i orchuddio â 316 (haen isaf nicel electroless) | <5 (coating intact) | 3.0 | Oes, ond mae risg difrod cotio |
Mae titaniwm Gradd 2 neu Radd 7 yn imiwn i ymosodiad hypoclorit ar dymheredd hyd at 70 gradd ac yn parhau i fod yn oddefol hyd yn oed o dan amodau tri chyfnod. Dangosodd data maes o waith prosesu bwyd a ddisodlodd 316 o wain â thitaniwm Gradd 2 mewn dolen NaOCl CIP 0.8% nad oedd unrhyw grooving na thyllu ar ôl 24 mis o weithrediad ysbeidiol, lle roedd 316 o wain yn methu bob 3-4 wythnos yn flaenorol.
Iaith Manyleb ar gyfer Gwresogyddion Dolen Hypochlorit
Wrth gaffael tiwbiau gwresogi trydan ar gyfer gwasanaeth sodiwm hypoclorit gydag unrhyw botensial ar gyfer beicio sych gwlyb neu amrywiad lefel, dylai peirianwyr nodi deunydd gwain titaniwm Gradd 2 neu Radd 7 fel y gofyniad lleiaf. Os defnyddir 316 o ddur di-staen mewn system bresennol, cynhwyswch y gofynion gweithredu canlynol: cynnal y lefel hylif uwchben yr elfen wresogi uchaf bob amser gan ddefnyddio system rheoli lefel; gosod switsh torri allan lefel isel wedi'i gyd-gloi â chysylltydd y gwresogydd i ddad-fywiogi'r gwresogydd os yw'r lefel yn disgyn yn is na'r lleiafswm diogel; dylunio'r system ar gyfer gweithrediad parhaus gyda chylchoedd lefel cyson yn hytrach na swp-ddraenio-a-lenwi; ac archwiliwch y wain ar y lefel hylif yn fisol ar gyfer rhigol gan ddefnyddio mesuriad trwch ultrasonic neu archwiliad gweledol trwy wydr golwg. Ar gyfer gosodiadau newydd lle mae crynodiad hypochlorit yn fwy na 0.2% ar gael Cl₂ a'r tymheredd yn uwch na 35 gradd, nodwch ddeunydd gwain titaniwm Gradd 7 a chyfeiriadedd gwresogydd llorweddol. Drwy gydnabod bod y ffin tri cham mewn gwasanaeth hypochlorit yn creu amgylchedd micro ymosodol unigryw sy'n sylfaenol wahanol i ddatguddiad cyfnod trochi llawn neu anwedd, gall peirianwyr ddewis deunyddiau a chynlluniau system priodol sy'n atal methiant rhigol cyflym sy'n nodweddiadol o'r rhaglen hon.
