Thẩm thấu ngược (RO) loại bỏ dòng tập trung tất cả các loài bị màng lọc loại bỏ, bao gồm cả clo được bổ sung ngược dòng để kiểm soát bám bẩn sinh học. Loại bỏ RO điển hình chứa 10.000–30.000 ppm clorua, 200–1.000 ppm sunfat và clo tự do dư ở mức 0,5–5 ppm. Ở nhiệt độ trên 45 độ, sự kết hợp giữa clorua cao và clo dư tạo ra môi trường rỗ nghiêm trọng cho titan loại 2. Clo tự do (Cl₂) và axit hypochlorous (HOCl) là những chất oxy hóa mạnh làm tăng thế điện hóa của bề mặt titan. Trong khi quá trình oxy hóa vừa phải giúp ổn định màng thụ động thì quá trình oxy hóa quá mức-kết hợp với lượng clorua cao-gây ra sự hòa tan xuyên qua và tạo vết rỗ. Hiểu được nồng độ clo tối đa có thể chấp nhận được là điều cần thiết cho các ứng dụng thiết bị gia nhiệt loại bỏ RO.

Cơ chế tạo vết rỗ do clo-gây ra trên Titan

Trong dung dịch clorua, độ thụ động của titan phụ thuộc vào việc duy trì thế năng bề mặt trong cửa sổ ổn định. Clo tự do hoạt động như một chất khử cực catốt, chuyển điện thế hỗn hợp sang giá trị dương hơn. Ở nồng độ clo thấp (dưới 0,5 ppm), sự dịch chuyển này làm tăng tính thụ động. Ở nồng độ vừa phải (0,5–2 ppm), điện thế đi vào vùng xuyên qua nơi màng TiO₂ bị phân hủy cục bộ. Các ion clorua sau đó di chuyển đến các vị trí phân hủy, tạo thành các hố. Ở nồng độ cao (trên 2 ppm), quá trình hòa tan xuyên qua trở nên liên tục. Nồng độ clo tới hạn giảm khi nhiệt độ tăng vì màng thụ động trở nên kém ổn định hơn ở nhiệt độ cao hơn.

Mối quan hệ định lượng giữa clo, clorua và rỗ

Thử nghiệm có kiểm soát trong chất thải RO tổng hợp (20.000 ppm Cl⁻, 500 ppm SO₄²⁻, pH 7,5) ở 45 độ đã thiết lập các ngưỡng rỗ sau đây cho titan Loại 2:

Clo tự do dưới 0,3 ppm: Không bị rỗ sau 2.000 giờ. Tiềm năng bề mặt vẫn ở mức thụ động. Chấp nhận được cho dịch vụ liên tục.

Clo tự do ở mức 0,3–0,8 ppm: Xảy ra hiện tượng rỗ siêu ổn định nhưng lại thụ động trở lại. Không có hiện tượng rỗ ổn định sau 2.000 giờ. Chấp nhận được với việc kiểm tra hàng năm.

Clo tự do ở mức 0,8–1,5 ppm: Sự rỗ ổn định bắt đầu sau 200–500 giờ. Độ sâu hố tối đa 0,2 mm sau 1.000 giờ. Dịch vụ cận biên với các ống có thành dày-(tối thiểu 1,5 mm).

Clo tự do ở mức 1,5–2,5 ppm: Sự rỗ ổn định bắt đầu trong vòng 50–100 giờ. Tốc độ lan truyền của hố là 0,02–0,05 mm mỗi giờ. Đâm thủng tường 1,2 mm trong vòng 1–3 tháng.

Clo tự do trên 2,5 ppm: Quá trình rỗ nhanh chóng bắt đầu trong vòng 24 giờ. Tốc độ lan truyền hố vượt quá 0,1 mm mỗi giờ. Không phù hợp với bất kỳ lò sưởi titan nào.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng dung nạp clo

Nồng độ clo tối đa có thể chấp nhận được giảm theo cấp số nhân theo nhiệt độ:

Hướng dẫn quản lý clo và ngăn ngừa rỗ

Bảng sau đây cung cấp khung quyết định để vận hành bộ gia nhiệt titan trong dòng thải RO dựa trên nồng độ và nhiệt độ clo:

Kỹ thuật vượt quá nồng độ clo

Clo tồn tại ở nhiều dạng tùy thuộc vào độ pH. Clo tự do (HOCl + OCl⁻) mạnh hơn clo kết hợp (chloramines). Ở độ pH dưới 6, HOCl chiếm ưu thế và nguy cơ rỗ cao gấp 2–3 lần so với ở độ pH 8. Bromide trong RO bị loại bỏ (do nước biển xâm nhập) phản ứng với clo để tạo thành axit hypobromous, có tính hung hăng tương tự. Cấp độ titan ảnh hưởng đến khả năng chịu clo: Cấp 7 (palađi{9}}được ổn định) tăng giới hạn clo có thể chấp nhận được lên 30–50% vì palladium xúc tác cho các phản ứng catốt, làm giảm mật độ dòng điện anốt. Độ dày của tường mang lại giới hạn an toàn; một bức tường 1,5 mm có nồng độ clo 1,2 ppm có thể tồn tại được 2.000 giờ trong khi bức tường 0,9 mm sẽ hỏng sau 500 giờ.

Thực hiện một đặc điểm kỹ thuật có hiểu biết

Khi chỉ định bộ gia nhiệt titan cho dịch vụ loại bỏ RO trên 45 độ, yêu cầu khử clo trước dòng xuống dưới 1,0 ppm clo tự do. Chỉ định titan cấp 7 cho bất kỳ mức clo nào trên 0,5 ppm. Lắp đặt thiết bị giám sát clo ở phía sau hệ thống khử clo với mức báo động được đặt ở mức 1,0 ppm và khóa liên động để tắt lò sưởi nếu clo vượt quá 1,5 ppm. Trong quá trình vận hành thử, đo khả năng ăn mòn của bề mặt titan so với điện cực tham chiếu bạc clorua-; điện thế trên +0.6V cho thấy lượng clo dư thừa cần phải điều chỉnh khử clo. Đối với các lò sưởi hiện có, kiểm tra vết rỗ hàng quý bằng cách sử dụng chất thẩm thấu thuốc nhuộm. Nếu phát hiện có vết rỗ, hãy giảm nồng độ clo xuống 50% hoặc thay thế bằng titan loại 7. Bằng cách kiểm soát nồng độ clo dư như một thông số vận hành quan trọng, kỹ sư sẽ ngăn ngừa hiện tượng rỗ trong dòng thải RO có hàm lượng clorua cao, ấm, trong đó titan có thể được chấp nhận.