Inhibitorer Kylvattenkonferens Solna 3/5 2017

Transkript

1 Inhibitorer Kylvattenkonferens Solna 3/ Niklas Dahlberg 1

2 Varför behövs vattenbehandling? Fokus på problemen: MIKROBIO KORROSION

3 Vad orsakar scaling? Faktorer som påverkar bildandet av scaling: Suspenderande ämnen Hög halt suspenderande ämnen kan förenkla bildandet av scaling. 4 1 Mineral Koncentration Övermättnad (mer mineraler i vattnet än vad vattnet kan hålla i lösning) ger scaling. Vatten Velocitet 5 Låga flödeshastigheter på vatten ger ökad tendens för scaling. 2 Vatten Temperatur En temperaturhöjning ger beläggningar av de mineraler med så kallad omvänd löslighetsprodukt MetallurgI Kolstål ytor är skrovliga och ojämna och enklare för beläggning att fastna på än jämfört med t.ex koppar. 6 3 Vatten ph En höjning av ph ger förhöjd risk för scaling.

4 Water Problems 7 of 16 Vad kan jag göra för att förhindra scaling? Det finns fyra grundläggande sätt att förhindra scaling: 1. Begränsa koncentrationen av de scalingbildande mineralerna Två metoder: Förbehandla spädvattnet Öka avtappningen från systemet för att begränsa halterna av de besvärliga mineralerna. 3. Gör mekaniska förändringar i systemet Förändringar för att undvika mineralbeläggningar är: Öka vattenvelociteten Undvik för höga yttemperaturer 2. Dosera syra för att sänka ph och alkalitet Detta minskar tendensen för scalebildning. 4. Använd kemiska inhibitorer Antiscalanter är tillsatsmedel som förebygger uppbyggnaden av mineralbeläggningar. Detta ökar risken för korrosion.

5 Beläggningsinhibitorns mekanism Kristallmodifiering Dispergering Ca CO3 Ca CO3 Stora anjoniska polymerer vidhäftar kristallerna vilket leder till repulsion

6 Vad är korrosion? Definition: angrepp på material genom kemisk, oftast elektrokemisk, reaktion med omgivande medium Korrosion är mekanismen där framställda metaller återgår till sitt naturliga oxidtillstånd

7 Hur sker korrosion? Korrosion i vatten är en elektrokemisk reaktion med en anod och en katod som står i elektriskt ledande förbindelse med varandra. I elektrolyten jonvandring (positiva joner vandrar mot katoden, negativa joner mot anoden för att upprätthålla elektrisk balans i elektrolyten Elektronvandring Vid anoden (metallstycket med lägst potential) metallupplösning: Me 1 Me 1 n+ + neelektroner frigörs (oxidation) e e Vid katoden (metallstycket med högst potential) i närvaro av syre: O 2 + 2H 2 O + 4e 4OH i sur lösning: 2H + + 2e H 2 (om metallen är väteutdrivande) i vissa fall annan reaktion där också elektroner förbrukas (reduktion)

8 Vanligaste typerna av korrosion Vatten Vatten Vatten Ädlare metall Metall Metall Metall Allmän Pitting Galvanisk Jämn avfrätning på en stor yta i systemet. Lokal korrosion Metallförluster på en liten yta men med ett stort djup. Snabbt förlopp på metallen och som kan orsaka stor skada. Två olika metaller förbundna med varandra i korrosiv elektolyt. Anoden går i lösning och korroderar snabbare än om den varit ensam metall.

9 Vad påverkar korrosionshastigheten? Faktorer som påverkar korrosionshastigheten: System Avlagringar Beläggning från scaling, smuts, korrosionsprodukter och mikroorganismer ger en perfekt miljö för korrosion. 4 1 Vatten ph Korrosionshastigheten ökar när ph i vattnet sänks Flödeshastigheten Minskning ger avlagringar. Ökning ger strömningskorrosion 5 2 Vatten Temperatur Kemiska reaktionshastigheten dubblas för var 10ºC höjning av vattentemperaturen, Mikrobiell tillväxt Mikrobiell tillväxt ökar korrosionen genom: Ger avlagringskorrosion Producerar korrosiva biproduket 6 3 Upplösta ämnen Ju högre halt upplösta ämnen ju högre konduktivitet och korrosion.

10 Vad kan jag göra för att förhindra korrosion? Kontrollera och minimera korrosion 1. Använd korrosionsresistenta material Korosionsresistenta legeringar är ett dyrt alternativ när systemet redan är uppbyggt. 3. Använd skyddande filmer a. Fysisk barriär/beläggning(färg) b. Förbehandla systemet genom kemisk passivering efter mekanisk och kemisk rengöring. 2. Justera systemets ph Höjning av ph ger: Minskad korrosionshastighet 4. Dosera korrosionsinhibitorer a. Anodiska korrosionsinhibitorer fungerar genom att stoppa korrosionscellen vid anoden. Dessa är: Nitrit Ortofosfat Silikat Molybdat Ökad risk för mineralbeläggningar b. Katodiska korrosionsinhibitorer fungerar genom att stoppa korrosionscellen vid katoden. Dessa är: : Bikarbonater Polyfosfater Polysilikat Zink PSO Andra fosfonater c. Allmänna inhibitorer fungerar genom att lägga en skyddande film på alla ytor oavsett om de är anoder eller katoder. Dessa är: Lösliga oljor Tolyltriazol Benzotriazol

11 Korrosionsinhibitorns mekanism Två typer kan särskiljas enligt egenskaperna hos de skyddande skikt som bildas vid det korroderande substratet. Gränssnittsinhibering Inhibitor adsorberar på den rena metallen och bildar ett monomolekylärt skikt. Membraninhibering Lösta ämnen i elektrolyten orsakar sekundära reaktioner som bildar utfällningar på metallsubstratet. Tjockare skikt består i allmänhet av oxiderande korrosionsprodukter

12 Utvärdering av resultat 12

13 Tack! Kylvattenkonferens Solna 3/ Niklas Dahlberg 13