กระแสน้ำคัดแยกแบบรีเวอร์สออสโมซิส (RO) มีความเข้มข้นในทุกสายพันธุ์ที่ถูกเมมเบรนปฏิเสธ ซึ่งรวมถึงคลอรีนที่เติมไว้ที่ต้นน้ำเพื่อควบคุมการปนเปื้อนทางชีวภาพ การคัดแยก RO โดยทั่วไปประกอบด้วยคลอไรด์ 10,000–30,000 ppm, ซัลเฟต 200–1,000 ppm และคลอรีนอิสระตกค้างที่ 0.5–5 ppm ที่อุณหภูมิสูงกว่า 45 องศา การรวมกันของคลอไรด์สูงและคลอรีนตกค้างจะสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นรูพรุนอย่างรุนแรงสำหรับไทเทเนียมเกรด 2 คลอรีนอิสระ (Cl₂) และกรดไฮโปคลอรัส (HOCl) เป็นตัวออกซิไดเซอร์อย่างแรงที่เพิ่มศักยภาพทางเคมีไฟฟ้าของพื้นผิวไทเทเนียม แม้ว่าการออกซิเดชันระดับปานกลางจะทำให้ฟิล์มพาสซีฟคงตัว แต่การเกิดออกซิเดชันที่มากเกินไป-รวมกับคลอไรด์ที่สูง-ทำให้เกิดการละลายและเกิดเป็นรูพรุนในแนวขวาง การทำความเข้าใจความเข้มข้นของคลอรีนที่ยอมรับได้สูงสุดถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานเครื่องทำความร้อนแบบคัดแยก RO

กลไกของคลอรีน-การเกิดรูพรุนบนไทเทเนียม

ในสารละลายคลอไรด์ ความเฉื่อยของไทเทเนียมขึ้นอยู่กับการรักษาศักยภาพของพื้นผิวภายในหน้าต่างที่มั่นคง คลอรีนอิสระทำหน้าที่เป็นตัวเปลี่ยนขั้วแบบแคโทด โดยเปลี่ยนศักย์ไฟฟ้าแบบผสมให้เป็นค่าบวกมากขึ้น ที่ความเข้มข้นของคลอรีนต่ำ (ต่ำกว่า 0.5 ppm) การเปลี่ยนแปลงนี้จะช่วยเพิ่มสภาวะนิ่งเฉย ที่ความเข้มข้นปานกลาง (0.5–2 ppm) ศักย์ไฟฟ้าจะเข้าสู่บริเวณขวางซึ่งฟิล์ม TiO₂ จะแตกตัวเฉพาะที่ ไอออนของคลอไรด์จะย้ายไปยังบริเวณที่สลายตัวและก่อตัวเป็นหลุม ที่ความเข้มข้นสูง (มากกว่า 2 ppm) การละลายแบบทรานพาสซีฟจะต่อเนื่อง ความเข้มข้นของคลอรีนวิกฤตจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เนื่องจากฟิล์มพาสซีฟมีความคงตัวน้อยลงที่อุณหภูมิสูงขึ้น

ความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างคลอรีน คลอไรด์ และรูพรุน

การทดสอบที่มีการควบคุมในการคัดแยก RO สังเคราะห์ (20,000 ppm Cl⁻, 500 ppm SO₄²⁻, pH 7.5) ที่ 45 องศา ได้กำหนดเกณฑ์การเกิดรูพรุนสำหรับไทเทเนียมเกรด 2 ต่อไปนี้:

คลอรีนอิสระต่ำกว่า 0.3 ppm: ไม่มีการเกิดหลุมหลังจาก 2,000 ชั่วโมง ศักย์ของพื้นผิวยังคงอยู่ในช่วงพาสซีฟ เป็นที่ยอมรับในการให้บริการอย่างต่อเนื่อง

คลอรีนอิสระที่ 0.3–0.8 ppm: เหตุการณ์การเกิดหลุมที่แพร่กระจายได้เกิดขึ้น แต่หลุมกลับกลายเป็นเหมือนเดิม ไม่มีหลุมที่มั่นคงหลังจาก 2,000 ชั่วโมง ยอมรับได้ด้วยการตรวจสอบประจำปี

คลอรีนอิสระที่ 0.8–1.5 ppm: การเกิดหลุมที่เสถียรจะเริ่มขึ้นหลังจาก 200–500 ชั่วโมง ความลึกของหลุมสูงสุด 0.2 มม. หลังจาก 1,000 ชั่วโมง บริการเสริมด้วยท่อผนังหนา- (ขั้นต่ำ 1.5 มม.)

คลอรีนอิสระที่ 1.5–2.5 ppm: การเกิดหลุมที่เสถียรจะเริ่มขึ้นภายใน 50–100 ชั่วโมง อัตราการแพร่กระจายของหลุม 0.02–0.05 มม. ต่อชั่วโมง การเจาะผนัง 1.2 มม. ภายใน 1-3 เดือน

คลอรีนอิสระ สูงกว่า 2.5 ppm: การเกิดรูพรุนอย่างรวดเร็วภายใน 24 ชั่วโมง อัตราการแพร่กระจายของหลุมเกิน 0.1 มม. ต่อชั่วโมง ไม่เหมาะกับเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมใดๆ

ผลของอุณหภูมิต่อความทนทานต่อคลอรีน

ความเข้มข้นของคลอรีนสูงสุดที่ยอมรับได้จะลดลงแบบทวีคูณตามอุณหภูมิ:

คู่มือการจัดการคลอรีนและการป้องกันการเกิดบ่อ

ตารางต่อไปนี้แสดงกรอบการตัดสินใจในการใช้งานเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมในกระแสคัดแยก RO ตามความเข้มข้นและอุณหภูมิของคลอรีน:

วิศวกรรมที่เหนือกว่าความเข้มข้นของคลอรีน

คลอรีนมีอยู่หลายรูปแบบขึ้นอยู่กับ pH คลอรีนอิสระ (HOCl + OCl⁻) มีฤทธิ์รุนแรงกว่าคลอรีนผสม (คลอรามีน) ที่ pH ต่ำกว่า 6 HOCl จะมีอิทธิพลเหนือกว่าและความเสี่ยงในการเกิดหลุมจะสูงกว่าที่ pH 8 ถึง 2–3 เท่า โบรไมด์ในการปฏิเสธ RO (จากการบุกรุกของน้ำทะเล) จะทำปฏิกิริยากับคลอรีนเพื่อสร้างกรดไฮโปโบรมัสซึ่งมีความรุนแรงในทำนองเดียวกัน เกรดไทเทเนียมส่งผลต่อความทนทานต่อคลอรีน: เกรด 7 (แพลเลเดียม-เสถียร) เพิ่มขีดจำกัดคลอรีนที่ยอมรับได้ขึ้น 30–50% เนื่องจากแพลเลเดียมกระตุ้นปฏิกิริยาแคโทด ส่งผลให้ความหนาแน่นกระแสแอโนดิกลดลง ความหนาของผนังให้ความปลอดภัย ผนัง 1.5 มม. ที่มีคลอรีน 1.2 ppm อาจอยู่ได้ 2,000 ชั่วโมง ในขณะที่ผนัง 0.9 มม. จะพังภายใน 500 ชั่วโมง

จัดทำข้อกำหนดเฉพาะ

เมื่อระบุเครื่องทำความร้อนไทเทเนียมสำหรับบริการคัดแยก RO ที่สูงกว่า 45 องศา จำเป็นต้องมีการกำจัดคลอรีนต้นทางให้มีคลอรีนอิสระต่ำกว่า 1.0 ppm ระบุไทเทเนียมเกรด 7 สำหรับระดับคลอรีนใดๆ ที่สูงกว่า 0.5 ppm ติดตั้งเครื่องตรวจสอบคลอรีนดาวน์สตรีมของระบบกำจัดคลอรีนโดยตั้งสัญญาณเตือนไว้ที่ 1.0 ppm และอินเทอร์ล็อคที่จะปิดเครื่องทำความร้อนหากคลอรีนเกิน 1.5 ppm ในระหว่างการทดสอบการใช้งาน ให้วัดศักยภาพในการกัดกร่อนของพื้นผิวไทเทเนียมเทียบกับอิเล็กโทรดอ้างอิงซิลเวอร์-ซิลเวอร์คลอไรด์ ค่าศักยภาพที่สูงกว่า +0.6V บ่งชี้ว่ามีคลอรีนมากเกินไปซึ่งจำเป็นต้องปรับการกำจัดคลอรีน สำหรับเครื่องทำความร้อนที่มีอยู่ ให้ตรวจสอบรูพรุนทุกไตรมาสโดยใช้สารแทรกซึมสีย้อม หากตรวจพบหลุม ให้ลดระดับคลอรีนลง 50% หรือแทนที่ด้วยไทเทเนียมเกรด 7 ด้วยการควบคุมความเข้มข้นของคลอรีนที่ตกค้างเป็นพารามิเตอร์การทำงานที่สำคัญ วิศวกรจะป้องกันความล้มเหลวของการเกิดรูใน-กระแสน้ำคัดแยก RO ที่มีคลอไรด์สูงและ RO อุ่น ซึ่งไทเทเนียมอาจเป็นที่ยอมรับได้