Невидиме окислювальне розкладання від розчиненого озону в оброблених резервуарах
Очищення промислових стічних вод, переробка рідких відходів ПХБ і резервуари для розкладання органічних забруднювачів часто використовують озонову аерацію для окислення органічних забруднень. Після дезінфекції озоном неусунутий залишковий озон залишається розчиненим у нагрітій технологічній рідині. Більшість операційних груп контролюють лише ГПК та дозу озону, ігноруючи, що високо{2}}молекули озону викликають безперервне окислювальне розщеплення молекулярних ланцюгів ПТФЕ під дією тривалого нагрівання. На відміну від звичайної кислотно-корозії,-спричинене озоном пошкодження рівномірно поширюється по всіх занурених поверхнях труб і різко скорочує термін служби нагрівача. Порівняльні випробування-на довготривале старіння показують, що нагрівачі, які працюють у стічних водах,{-без озону, зберігають стабільну роботу протягом 18–24 місяців, у той час як пристрої, що піддаються щоденному залишковому окисленню озону, утворюють крейдування поверхні та мікро-тріщини протягом 9 місяців. У цій статті розглядаються механізми деградації внаслідок окислення озоном, пояснюється основний інженерний компроміс-між ефективністю очищення озоном і довгостроковою-довговічністю нагрівача, а також надаються градуовані стандарти вибору-стійкого до озону нагрівача для резервуарів для озонування стічних вод.
Основний інженерний компроміс-між ефектом обробки озоном і цілісністю фторполімеру
Безперервна аерація озоном ретельно розкладає органічні відходи та покращує стандарти очищення стічних вод, але розчинений залишковий озон діє як сильний окислювач, руйнуючи молекулярні структури PTFE під час нагрівання. Подовжений час перебування після-озонової аерації видаляє надлишок озону перед запуском опалення та зменшує окислювальну ерозію, але подовжує загальні цикли очищення стічних вод і знижує щоденну продуктивність обробки. Стандартний немодифікований занурювальний нагрівач з ПТФЕ забезпечує загальну корозійну стійкість до неорганічних середовищ без анти{3}}перехресно{4}}молекулярного армування проти окиснення. Тривалий -контакт озону окислює поверхневі фторвуглецеві ланцюги та призводить до незворотної крихкості поверхні.
Таблиця ризиків окислення залишкової концентрації озону та занурювального нагрівача PTFE
| Рівень розчиненого залишкового озону | Тривалість щоденного впливу озону | Швидкість окислення поверхні | Середній стабільний термін служби | Рекомендований клас матеріалу нагрівача |
|---|---|---|---|---|
| Низький залишковий озон (<0.1mg/L), short aeration | Менше або дорівнює 1 годині щоденного контакту з озоном | Повільне слабке матове покриття поверхні | 16–22 місяці | Стандартний формований нагрівач з PTFE |
| Середній вміст залишкового озону (0,1–0,3 мг/л), постійна аерація | 2–6 годин щоденної експозиції | Утворення помірних однорідних мікро{0}}тріщин | 10–14 місяців | Занурювальний нагрівач із -поперечно зв’язаним анти-тетрафторэтилену |
| High residual ozone (>0,3 мг/л), цілодобове--озонування | Понад 8 годин стійкого просочування озоном | Швидке крихке відшарування та рівномірне витончення стінок | 4–8 місяців | Озоностійкий формований-тефлоновий нагрівач із товстою-стінкою-з високим-з’єднанням- |
Озоновий-механізм деградації окислення PTFE
Озон має потужну окислювальну активність. Розчинені молекули озону проникають крізь компактну поверхню занурювального нагрівача PTFE під час нагрівання, атакуючи стабільні хімічні зв’язки C-F на довгих ланцюгах фторполімерів. Довготривале-безперервне окислення розриває цілі молекулярні ланцюги на низько{4}}молекулярні-фрагменти, внаслідок чого поверхня трубки втрачає блиск і стає порошкоподібною та крихкою. Рівномірне окислення озону створює незліченну кількість крихітних мікро-тріщин, що покривають всю занурену поверхню труби, замість локального пошкодження в лініях рідини або зонах відкладення. Повторювані цикли нагрівання та охолодження розширюють ці-круглі тріщини, дозволяючи стічній воді, що містить іони важких металів і кислотні радикали, просочуватися в щілини між оболонкою з PTFE та внутрішньою ізоляцією, викликаючи широке зниження опору ізоляції. Озон-крейдовані шорсткі поверхні легко вловлюють органічний мул і відкладення оксиду металу, утворюючи тепло{12}}ізоляційні шари забруднення. Накладений ефект окисної крихкості та теплового перевантаження прискорює потоншення стінок, утворюючи само{14}}цикл деградації поверхні, унікальний для середовищ обробки озоном.
Виробничі та експлуатаційні небезпеки, спричинені окисленням озону
Рівномірні мікро-тріщини внаслідок окислення озону постійно знижують опір ізоляції, спричиняючи часте відключення живлення для захисту від витоків і перериваючи безперервні графіки очищення стічних вод. Крихкі порошкоподібні фрагменти PTFE потрапляють у очищені стічні води, вносячи фторполімерні домішки та впливаючи на наступні стандарти перевірки якості скидної води. Широко розповсюджені гарячі точки на поверхні під осадовими відкладеннями прискорюють термічне старіння внутрішніх нагрівальних компонентів, збільшуючи ризик крізь-проникнення стіни та короткі-замикання. Часта передчасна заміна нагрівача збільшує періодичні витрати на закупівлю запасних частин і вимагає багаторазового дренажу бака, очищення та демонтажу, споживаючи додаткові робочі години та зменшуючи загальну пропускну здатність очищення стічних вод.
Рішення для градуйованого відповідності й оптимізації озонового шару
Резервуари для стічних вод із низьким короткочасним-залишковим озоном можуть розгортати стандартний литий PTFE занурювальний нагрівач; зарезервуйте 30-хвилинний період аерації озоном перед активацією нагрівання для зменшення концентрації розчиненого озону. Лінії напів-безперервної обробки озонуванням із середніми рівнями залишкового озону вибирають занурювальний нагрівач PTFE із середнім перехресним{5}}зв’язаним анти{7}}окисненням. Поперечно{8}}з’єднані молекулярні структури значно уповільнюють озон{10}}розщеплення ланцюга та крейдування поверхні. 24-години безперервного окислення озону рідкі резервуари для переробки відходів повинні бути обладнані високими поперечними{11}}зв’язками з товстою-стінкою,-стійким до озону-нагрівачем з PTFE. Щільний поперечно-зшитий фторполімерний бар’єр блокує глибоке проникнення озону та рівномірне стоншення поверхні. Допоміжні заходи щодо зменшення кількості озону: встановлення фільтрів з каталітичним активованим вугіллям після-аерації озону для розкладання залишкового озону; уникайте одночасного впорскування озону та роботи нагрівача.
Висновок
Всебічне передчасне старіння занурювального нагрівача PTFE в резервуарах для озонування стічних вод виникає внаслідок сильного окислювального розщеплення молекулярних ланцюгів фторвуглецю залишковим розчиненим озоном, а не від локалізованої осаду або корозії парів. Звичайний не-поперечно-стандартний ПТФЕ не має анти{3}}молекулярних модифікацій проти окиснення, щоб витримувати тривалий-замочування озоном під час нагрівання. Вибір занурювального нагрівача з товстого-тетрафторэтилену з модифікованими перехресними зв’язками озоно-стійкого-тефлону та впорядкування процедур-нагрівання озону в шаховому порядку відповідно до інтенсивності щоденного впливу озону може ефективно стримувати крейдування поверхні та повне{10}}розповсюдження тріщин на трубі. Спеціальні параметри щільності-перехресних зв’язків і товщини стінки труби можна розробити на основі залишкової концентрації озону та годин аерації, щоб підтримувати -довгострокову стабільну продуктивність нагрівання для систем очищення стічних вод озону.
