شاخص خورندگی لانجلیر چیست؟

شاخص خورندگی لانجلیر

از آن جایی که شاخص خورندگی لانجلیر نقش بسیار مهمی در پایداری کیفیت آب صنعتی دارد، در این قسمت می خواهیم راجع به این شاخص بیشتر صحبت کنیم.

شاخص هاي مختلفی در صنعت تصفیه آب و فاضلاب برای تعیین کیفیت آب از نظر پایداري وجود دارند که مهم ترین آن ها شاخص خورندگی لانجلیر، پوکوریوس و رایزنر است. بر اساس شاخص خورندگی لانجلیر اگر مقدار شاخص منفی باشد، آب خورنده به حساب می آید و مقادیر مثبت این شاخص نشان دهنده خاصیت رسوب گذاري است. در حالتی که این شاخص برابر صفر باشد، کیفیت آب پایدار به حساب می آید.

به بیانی دیگر شاخص خورندگی لانجلیر به همراه شاخص های رایزنر و پوکوریوس وضعیت خورندگی یا رسوب گذاری آب را در شبکه توزیع آن تا حد بالایی مشخص می کند.

ناپایداری آب در حالتی اتفاق می افتد که ویژگی های کیفی آب مانند سختی آب، قلیائیت، دما و TDS و pH متعادل نباشد. بهترین حالت زمانی است که آب نه باعث خوردگی لوله های انتقال دهنده شود و نه در سطح آن ها رسوبی ایجاد کند. زیرا هر دو حالت موجب کاهش عمر لوله های موجود در شبکه انتقال آب شده و هزینه بردار است.

به همین دلیل در مدیریت شبکه توزیع با اندازه گیری پارامتر های مورد نیاز برای محاسبه شاخص خورندگی لانجلیر، شاخص یا اندیس رابزنر و پوکوریوس تلاش می کنند با اصلاح کیفیت آب از بروز خوردگی یا گرفتگی لوله ها جلوگیری کنند. به این اقدامات تثبیت آب(water stabilization)  یا پایدار سازی گفته می شود.

خوردگی در لوله هاي شبکه هاي توزیع آب، نه تنها باعث تخریب مواد لوله می شود بلکه باعث کاهش کیفیت آب آشامیدنی نیز می شود. علت آن واکنش هاي شیمیایی و بیولوژیکی است که در سیستم توزیع آب اتفاق می افتد. خوردگی لوله هاي فلزي انتقال آب آشامیدنی، یک مساله در سطح جهانی است.

فرمول شاخص خورندگی لانجلیر

فرمول شاخص خورندگی لانجلیر به صورت زیر است :

LSI=pH-pHs

pHs= (9.3+A+B)-(C+D)

در فرمول بالا C ضریب مربوط به TDSیا همان کل جامدات محلول در آب بر حسب میلی گرم در لیتر است. ضریب  Bدرجه حرارت بر حسب سانتی گراد، A سختی کلسیم برحسب میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم و Dقلیائیت کل برحسب میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم است.

سیستم هاي توزیع آب در اغلب کشور ها داراي مقدار زیادي لوله هاي آهنی و استیل هستند که خوردگی، باعث اثرات مخرب بر روی آن ها می شود. این اثرات منفی شامل ضرر های اقتصادي، هیدرولیکی و زیبا شناختی مانند نشت آب، افزایش هزینه هاي پمپاژ و افزایش محصولات خوردگی می شود.

فاکتور های مختلفی مانند نوع منابع آب و بافت زمین شناسی بر روي کیفیت شیمیایی آب و در نتیجه روي شاخص رسوب گذاري و خورندگی آب تأثیر گذار است.

سرعت خوردگی یا همان سرعت حمله به فلز به فاکتور های زیادی بستگی دارد. مهم ترین این فاکتور ها خصوصیات آب است. آب هاي نمک زدایی شده به عنوان آب هاي بسیار خورنده به شمار می آیند.

فرایند ایجاد خوردگی لوله هاي آب آشامیدنی و مشخصات آن به مواد فلزي لوله ها، کیفیت آب و احتمالاً شرایط هیدرولیکی و پاره ای موارد دیگر بستگی دارد. پارامتر هاي کیفی وابسته به خوردگی آب شاملpH  قلیائیت، درجه بافري بودن آب، اکسیژن محلول، مواد آلی طبیعی، میکرو ارگانیسم های موجود در آب، درجه حرارت و بازدارنده ها در صورت به کار بردن است.

از عوارض اقتصادي ناشی از رسوب گذاري یا همان شاخص خورندگی لانجلیر نیز می توان به کاهش میزان جریان آب در داخل لوله ها اشاره کرد که نتیجه آن افت فشار و افزایش انرژي لازم براي پمپاژ است. این مورد همچنین باعث کاهش رسانایی گرمایی آب می شود که آن نیز خود باعث افزایش انرژي مصرفی می شود.

فاکتور های موثر بر شاخص خورندگی لانجلیر

برای شناسایی عوامل موثر بر شاخص خورندگی لانجلیر باید ببینیم چه عواملی موجب خوردگی لوله های انتقال آب می شود.

معمولاً عوامل ایجاد خوردگی بر سه نوع شیمیایی، فیزیکی و میکروبی هستند. عوامل شیمیایی عبارت  است از غلظت اکسیژن محلول، غلظت کل جامدات محلول یاTDS ، قلیائیت،pH  و دی اکسید کربن و در نهایت میزان کلر باقی مانده. عوامل فیزیکی مؤثر بر خوردگی عبارتند از درجه حرارت، سرعت جریان و ترکیب فلزی لوله ها.

عوامل بیولوژیکی مؤثر برخوردگی نیز شامل باکتری های آهن نظیر گالیونلا و کرنوتریکس، باکتری های احیاء کننده سولفات مانند دی ­سولفوویبریودی سولفوریکانس می شود.

زمانی رسوب گذاری در لوله های انتقال آب ایجاد می شود که یون های فلزی دو ظرفیتی موجود در آب یا عوامل سختی آب با دیگر یون های محلول، ترکیب شده و در سطح داخلی لوله ها رسوب کند. عمده ترین شکل رسوب های تشکیل شده شامل کربنات کلسیم، سولفات کلسیم، کربنات منیزیم و کلرید منیزیم است.

رسوب گذاری در نتیجه رسوب برخی از مواد جامد محلول آب در لوله ها و مخازن اتفاق می افتد و باعث کاهش دبی آب داخل لوله ها، کاهش انتقال حرارت، افزایش انرژی مورد نیاز برای پمپاژ و افت فشار و انسداد لوله ها می شود. در نهایت نیز باعث افزایش هزینه بهره برداری و نگهداری تأسیسات آبرسانی می شود.

عوامل مؤثر در پیدایش رسوب و گرفتگی لوله ها شامل نقطه اشباع عوامل یونی موجود در آب است که خود تابعی از درجه حرارت، pH و غلظت جامدات محلول است.

اصولاً جلوگیري از خوردگی لوله ها از طریق کنترل ترکیب شیمیایی آب و با کمک ممانعت کننده ها انجام می شود. ممانعت کننده ها مواد شیمیایی هستند که هر گاه در غلظت هاي کم به یک محیط خورنده اضافه شوند، واکنش فلز با محیط را کمتر کرده یا از آن جلوگیري می کنند.

شاخص خورندگی لانجلیر

دیگر عوامل تاثیر گذار بر شاخص خورندگی لانجلیر

در اغلب منابع آب زیرزمینی مقداری از کربنات کلسیم موجود در خاک به واسطه وجود دی اکسید کربن در آب حل می شود که نتیجه آن تشکیل یک سیستم تعادلی کربنات به صورت بی کربنات در آب است که موجب ایجاد سختی در آن می شود. هنگامی که آب به سطح زمین می آید، به واسطه کاهش فشار، دی اکسید کربن از آب خارج می شود و تغییر ایجاد شده در تعادل کربنات موجب تشکیل رسوب کربنات کلسیم می شود.

پتانسیل خورندگی آب یا تشکیل رسوب به فاکتور هایی مانندpH  آب، غلظت کلسیم، میزان قلیایی بودن آب، غلظت نمک های محلول، دما، غلظت های سولفات و کلراید آب بستگی دارد. در مواردی که بر اساس فاکتور های ذکر شده، آبی که در شبکه توزیع در جریان است، رسوب گذار باشد، باعث تشکیل رسوب کربنات کلسیم در شبکه توزیع، خطوط انتقال و پمپ ها می شود.

جالب است بدانید که در اثر تحقیقات دیده شده که به دلیل آن که برخی از چاه های زیر زمینی دارای پتانسیل رسوب گذاری هستند و برخی دیگر از پتانسیل خورندگی برخوردار هستند، مخلوط شدن این آب ها با یکدیگر در شبکه توزیع موجب متعادل شدن وضعیت رسوب گذاری یا خورندگی می شود که امر پسندیده ای است.

به طور کلی اگر آبی که در شبکه توزیع در جریان است، براساس شاخص لانژیه کمی پتانسیل رسوب گذاری داشته باشد، خوب است. زیرا تشکیل لایه نازکی از کربنات کلسیم در جدار داخلی لوله ها موجب جلوگیری از خوردگی و ورود آلودگی به آب می شود.

جالب است بدانید که اخیراً نرم افزار های کاربردی برای محاسبه شاخص لانجلیر توسط اساتید و دانشمندان ایرانی و غیر ایرانی طراحی شده است که کار صنایع آب و فاضلاب را برای محاسبه شاخص لانجلیر ساده تر کرده است.

جمع بندی

شاخص هاي مختلفی در صنعت آب و فاضلاب برای تعیین کیفیت آب از نظر پایداري وجود دارند که مهم ترین آن ها شاخص خورندگی لانجلیر، پوکوریوس و رایزنر است. بر اساس شاخص خورندگی لانجلیر اگر مقدار شاخص منفی باشد، آب خورنده به حساب می آید و مقادیر مثبت این شاخص نشان دهنده خاصیت رسوب گذاري است. در حالتی که این شاخص برابر صفر باشد، کیفیت آب پایدار به حساب می آید.

به بیانی دیگر شاخص خورندگی لانجلیر به همراه شاخص های رایزنر و پوکوریوس وضعیت خورندگی یا رسوب گذاری آب را در شبکه توزیع آن تا حد بالایی مشخص می کند.

فرمول شاخص خورندگی لانجلیر به صورت زیر است :

LSI=pH-pHs

pHs= (9.3+A+B)-(C+D)

در فرمول بالا C ضریب مربوط به TDSیا همان کل جامدات محلول در آب بر حسب میلی گرم در لیتر است. ضریب  Bدرجه حرارت بر حسب سانتی گراد، A سختی کلسیم برحسب میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم و Dقلیائیت کل برحسب میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم است.

سیستم هاي توزیع آب در اغلب کشور ها داراي مقدار زیادي لوله هاي آهنی و استیل هستند که خوردگی، باعث اثرات مخرب بر روی آن ها می شود. این اثرات منفی شامل ضرر های اقتصادي، هیدرولیکی و زیبا شناختی مانند نشت آب، افزایش هزینه هاي پمپاژ و افزایش محصولات خوردگی می شود.

فاکتور های مختلفی مانند نوع منابع آب و بافت زمین شناسی بر روي کیفیت شیمیایی آب و در نتیجه روي شاخص رسوب گذاري و خورندگی آب تأثیر گذار است.

فرایند ایجاد خوردگی لوله هاي آب آشامیدنی و مشخصات آن به مواد فلزي لوله ها، کیفیت آب و احتمالاً شرایط هیدرولیکی و پاره ای موارد دیگر بستگی دارد. پارامتر هاي کیفی وابسته به خوردگی آب شاملpH  قلیائیت، درجه بافري بودن آب، اکسیژن محلول، مواد آلی طبیعی، میکرو ارگانیسم های موجود در آب، دما و بازدارنده ها است.