faridbensaeed
22nd April 2009, 06:34 PM
مقابله با فعاليت باكتريهاي احيا كننده سولفات (SRB) در صنعت
الف- پيشگيري- مهمترين و موثرترين روش جلوگيري از ايجاد مشكلات ناشي از ميكروبها پيشگيري و جلوگيري از ورود ميكروب به سيستم است، هزينه و مشكلات پيشگيري بسيار كمتر از مبارزه با عوارض يك سيستم آلوده است و نتيجه آن نيز مطمئن تر است.
ب: مقابله فيزيكي با باكتريها
هوا- ارزانترين و مطمئن ترين متوقف كننده فعاليت اين باكتريها هواست، در اين روش گرچه باكتريها از بين نمي روند، اما بصورت غير فعال باقي ميمانند.
تميز كردن فيزيكي – لوله‌هاي آلوده بوسيله (pig) يا برس زبر همراه با مواد دترجنت، سورفاكتانت و مواد ميكروب كش شستشو داده ميشوند.
با استفاده از اين روش توده مواد آلي و رسوباتي كه در جدار لوله رسوب كرده است از محيط خارج و شرايط مناسب زيست ايجاد شده براي اين باكتريها از بين ميرود.
فيلترها با جريان معكوس[1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftn1) آب شستشو شوند، در صورت لزوم ميتوان به آب دتر جنت و يا ميكروب كش اضافه كرد. از تجمع آب در ته مخازن مواد نفتي جلوگيري بعمل آيد و در فواصل زماني معين اقدام به تخليه آب و لجن و شستشوي مخزن نمود. در صورت امكان در سيستم تغييراتي ايجاد شود تا نقاط مرده و ساكن از سيستم حذف و يا به حداقل رسانده شوند. نقاط تماس آب با محيط (هوا، گردوخاك و....) حذف و يا به حداقل رسانده شود
ج- استفاده از مواد شيميايي
در مورد چاهاي تزريقي در صورت لزوم چاه اسيد زني شود. بكار بردن مواد ميكروب كش در سيستم با انتخاب نوع و مقدار موثر ماده زيست كش، مواد ميكروب كش را ميتوان بطور منقطع[2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftn2) و شوك و يا بطور دايم[3] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftn3) بكار برد، استفاده مداوم همراه با شوكهاي در فواصل زماني معين ميتواند نتيجه مطلوب بدهد.
د- حفاظت سطح فلز با استفاده از انواع پوشش ها، حفاظت كاتدي و استفاده از مواد بازدارنده خوردگي بمنظور درك بيشتر تاثير اين ميكروارگانيزم در مكانيزم خوردگي لازم است راجع به اصول خوردگي مختصراً بحث گردد.
مكانيزم خوردگي الكتروشيميايي
تشكيل زنگ آهن (هيدروكسيد فريك) يك فرآيند خوردگي است كه براي تشكيل آن سه عامل آهن، رطوبت و اكسيژن لازم است. خوردگي آهن يا فولاد در حضور اكسيژن در محيط مرطوب يك واكنش الكتروشيميايي است. در نقاطي از سطح فلز، آهن به يون دو ظرفيتي خود اكسيد ميشود، اين نقاط را آندو واكنش مربوط را واكنش آندي مينامند.
Fe Fe+2+2e- واکنش آندی
دو الكترون آزاد شده از آند به كاتد رفته و با يون هيدرژن (H+) موجود در فاز مرطوب تركيب ميشود و هيدرژن اتمي تشكيل ميشود كه بصورت گاز هيدرژن (H2) آزاد مي‌گردد.
واكنش كاتدي 2H++2e - 2H H2
واكنشهاي فوق نشان ميدهد كه خوردگي يك فرآيند الكتروشيميايي است با دو نيمه واكنش آندي و كاتدي. در اين پيل ساده واكنشهايي بين محصولات آندي و كاتدي رخ ميدهد. يون هيدروكسيل تشكيل شده در كاتد(OH-) با يون فرو در آند تركيب ميشود و توليد هيدروكسيد فرو مينمايد.
2OH-
هيدروكسيد فرو بوسيله اكسيژن اضافي محلول در الكتروليت به هيدروكسيد فريك اكسيد ميشود.
محصول حاصل را زنگ آهن مينامند.
شكل 3 نمودار تشكيل هيدروكسيد فرووهيدروكسيد فريك (زنگ آهن) حاصل از فرآيند خوردگي را نشان ميدهد.
هيدرات فريك با از دست دادن آب تبديل به محصولات خوردگي مي‌گردد كه در روي سطوح آهني بصورت قرمز رنگ اكسيد فريك آبدار ظاهر مي‌گردد.
برخي از واكنشهاي كاتدي كه در حين فرآيند پيش ميآيد بشرح زير است:
الف:احياء يون هيدرژن كه در محلولهاي اسيدي اهميت دارد.
ب:احياء آب كه معمولا درآبهاي طبيعي رخ ميدهد.
ج:احياء اكسيژن در محلولهاي اسيدي هوا زني شده
د:احياء اكسيژن در آبهاي طبيعي هوا زني شده
طبق تئوري الكتروشيميايي خوردگي زماني صورت ميگيرد كه دو قطب آند و كاتد وجود داشته باشد.
شكل شماره 4 حبابهاي هيدروژن مولكولي در سطح كاتد را نشان ميدهد.
قطبي شدن كاتد[1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftn1)
در محلولهاي خنثي مثل كلرور سديم تشكيل هيدرژن و متصاعد شدن آن به آرامي صورت ميگيرد و فيلمي از حبابهاي هيدرژن روي سطح كاتد ايجاد ميشود كه باعث كاهش و حتي توقف خوردگي ميشود، به اين پديده پولاريزاسيون يا قطبش[2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftn2) گويند. قطبي شدن يا پولاريزاسيون نيروي محركه واكنشهاي خوردگي را كاهش ميدهد بنحوي كه اختلاف پتانسيل بين آنها حداقل مقدار را خواهد داشت. شكل5- پلاريزاسيون موضعي كاتد را توسط فيلمي از حبابهاي هيدروژن نشان ميدهد.
هنگامي‌كه پتانسيل كاتدي بوسيله فيلمي از هيدرژن تك اتمي كه جذب شده است، كاهش يابد پيل خوردگي پلاريزه يا قطبي ميشود، اين تجمع هيدرژن بنوبه خود نيروي محركه واكنش كلي، خوردگي را كاهش ميدهد، بر عكس كنده شدن هيدروژن از سطح كاتد واكنش خوردگي را دپلاريزه يا غيرقطبي كرده و باعث افزايش اتلاف فلز مي‌گردد. در آبهاي طبيعي حضور اكسيژن محلول معمولا سرعت فعل وانفعالات كاتدي را كنترل ميکند، معادلات ج و د، اكسيژن از طريق نفوذ به لايههاي نازك واقع در سطح فلز با آن تماس پيدا ميكند و باعث افزايش خوردگي مي‌گردد اگر مقدار اكسيژن را كه به سطح فلز نفوذ ميكند بتوان كنترل كرد واكنشهاي خوردگي قطبي خواهد شد. اين عمل دقيقاً مكانيزم كار مواد بازدارنده خوردگي ميباشد، اين مواد با تشكيل يك فيلم نفوذ ناپذير مانع نفوذ اكسيژن به منطقه كاتد مي‌گردند.
قطبي شدن آند[1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftn1)
سطوح آند را ميتوان بوسيله تشكيل يك لايه نازك و نفوذناپذير اكسيد برروي آنها قطبي (پلاريزه) كرد براي اغلب فلزات با افزودن مواد بازدارنده خوردگي نوع آندي مثل كرومات، نيتريت و... ميتوان چنين فيلمي را ايجاد نمود. زماني كه فعل و انفعالات شيميايي خوردگي كاملاً قطبي شدند، گويند فلز در حالت انفعالي (غيرفعال) ميباشد و اختلاف پتانسيل بين آند و كاتد وجود ندارد. يونهاي كلرايد و سولفات استعداد نفوذ در لايههاي غيرفعال و ايجاد منطقه آند يك بسيار فعال را دارند و برعكس يونهاي سختي و قليائيت با تشكيل رسوب يكنواخت حالت بازدارندگي دارند.
واقطبش[2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftn2)
در مكانيزم خوردگي الكتروشيميايي اكسيژن موجود در الكتروليت خنثي با هيدرژن مولكولي تركيب شده و توليد آب مينمايد، اين پديده باعث افزايش ميزان خوردگي ميشود. در اينجا اكسيژن به عنوان عامل واقطبش عمل مينمايد.[5]
معرفي ميكروارگانيسم هاي مؤثر در خوردگي ميكروبي و مشكلات ناشي از عدم كنترل آنها در برج‌هاي خنك‌كننده:
محيط‌هاي آبي محل مناسبي جهت رشد و تكثير ميكروارگانيسم‌ها از نظر دما، مواد غذايي، pH و ... مي‌باشند. ميكروارگانيسم‌هاي مؤثر در خوردگي فلزات شامل گروه هوازي و بي‌هوازي مي‌باشند. فعاليت ميكروارگانيسم‌ها باعث خوردگي لوله‌هاي فلزي، كاهش راندمان مبدل‌هاي حرارتي، بايوفولينگ و نابودي چوبهاي برج خنك‌كننده و در نهايت باعث كاهش عمر مفيد دستگاه‌هاي عملياتي و سيستم‌هاي برج خنك‌كننده مي‌گردد.
ميكروارگانيسم‌هاي موجود در سيستم‌هاي برج خنك‌كننده عبارتند از: باكتريها، جلبك‌ها و قارچ‌ها كه معرفي مي‌گردند (جدول 1 و 2) [9].
[1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftnref1) . Anodic polarization
[2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftnref2) . Depolarization
[1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftnref1) . Cathodic polarization
[2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftnref2) . polarization
[1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftnref1) Back wash
[2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftnref2) . Batch
[3] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftnref3) . Continous
الف- پيشگيري- مهمترين و موثرترين روش جلوگيري از ايجاد مشكلات ناشي از ميكروبها پيشگيري و جلوگيري از ورود ميكروب به سيستم است، هزينه و مشكلات پيشگيري بسيار كمتر از مبارزه با عوارض يك سيستم آلوده است و نتيجه آن نيز مطمئن تر است.
ب: مقابله فيزيكي با باكتريها
هوا- ارزانترين و مطمئن ترين متوقف كننده فعاليت اين باكتريها هواست، در اين روش گرچه باكتريها از بين نمي روند، اما بصورت غير فعال باقي ميمانند.
تميز كردن فيزيكي – لوله‌هاي آلوده بوسيله (pig) يا برس زبر همراه با مواد دترجنت، سورفاكتانت و مواد ميكروب كش شستشو داده ميشوند.
با استفاده از اين روش توده مواد آلي و رسوباتي كه در جدار لوله رسوب كرده است از محيط خارج و شرايط مناسب زيست ايجاد شده براي اين باكتريها از بين ميرود.
فيلترها با جريان معكوس[1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftn1) آب شستشو شوند، در صورت لزوم ميتوان به آب دتر جنت و يا ميكروب كش اضافه كرد. از تجمع آب در ته مخازن مواد نفتي جلوگيري بعمل آيد و در فواصل زماني معين اقدام به تخليه آب و لجن و شستشوي مخزن نمود. در صورت امكان در سيستم تغييراتي ايجاد شود تا نقاط مرده و ساكن از سيستم حذف و يا به حداقل رسانده شوند. نقاط تماس آب با محيط (هوا، گردوخاك و....) حذف و يا به حداقل رسانده شود
ج- استفاده از مواد شيميايي
در مورد چاهاي تزريقي در صورت لزوم چاه اسيد زني شود. بكار بردن مواد ميكروب كش در سيستم با انتخاب نوع و مقدار موثر ماده زيست كش، مواد ميكروب كش را ميتوان بطور منقطع[2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftn2) و شوك و يا بطور دايم[3] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftn3) بكار برد، استفاده مداوم همراه با شوكهاي در فواصل زماني معين ميتواند نتيجه مطلوب بدهد.
د- حفاظت سطح فلز با استفاده از انواع پوشش ها، حفاظت كاتدي و استفاده از مواد بازدارنده خوردگي بمنظور درك بيشتر تاثير اين ميكروارگانيزم در مكانيزم خوردگي لازم است راجع به اصول خوردگي مختصراً بحث گردد.
مكانيزم خوردگي الكتروشيميايي
تشكيل زنگ آهن (هيدروكسيد فريك) يك فرآيند خوردگي است كه براي تشكيل آن سه عامل آهن، رطوبت و اكسيژن لازم است. خوردگي آهن يا فولاد در حضور اكسيژن در محيط مرطوب يك واكنش الكتروشيميايي است. در نقاطي از سطح فلز، آهن به يون دو ظرفيتي خود اكسيد ميشود، اين نقاط را آندو واكنش مربوط را واكنش آندي مينامند.
Fe Fe+2+2e- واکنش آندی
دو الكترون آزاد شده از آند به كاتد رفته و با يون هيدرژن (H+) موجود در فاز مرطوب تركيب ميشود و هيدرژن اتمي تشكيل ميشود كه بصورت گاز هيدرژن (H2) آزاد مي‌گردد.
واكنش كاتدي 2H++2e - 2H H2
واكنشهاي فوق نشان ميدهد كه خوردگي يك فرآيند الكتروشيميايي است با دو نيمه واكنش آندي و كاتدي. در اين پيل ساده واكنشهايي بين محصولات آندي و كاتدي رخ ميدهد. يون هيدروكسيل تشكيل شده در كاتد(OH-) با يون فرو در آند تركيب ميشود و توليد هيدروكسيد فرو مينمايد.
2OH-
هيدروكسيد فرو بوسيله اكسيژن اضافي محلول در الكتروليت به هيدروكسيد فريك اكسيد ميشود.
محصول حاصل را زنگ آهن مينامند.
شكل 3 نمودار تشكيل هيدروكسيد فرووهيدروكسيد فريك (زنگ آهن) حاصل از فرآيند خوردگي را نشان ميدهد.
هيدرات فريك با از دست دادن آب تبديل به محصولات خوردگي مي‌گردد كه در روي سطوح آهني بصورت قرمز رنگ اكسيد فريك آبدار ظاهر مي‌گردد.
برخي از واكنشهاي كاتدي كه در حين فرآيند پيش ميآيد بشرح زير است:
الف:احياء يون هيدرژن كه در محلولهاي اسيدي اهميت دارد.
ب:احياء آب كه معمولا درآبهاي طبيعي رخ ميدهد.
ج:احياء اكسيژن در محلولهاي اسيدي هوا زني شده
د:احياء اكسيژن در آبهاي طبيعي هوا زني شده
طبق تئوري الكتروشيميايي خوردگي زماني صورت ميگيرد كه دو قطب آند و كاتد وجود داشته باشد.
شكل شماره 4 حبابهاي هيدروژن مولكولي در سطح كاتد را نشان ميدهد.
قطبي شدن كاتد[1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftn1)
در محلولهاي خنثي مثل كلرور سديم تشكيل هيدرژن و متصاعد شدن آن به آرامي صورت ميگيرد و فيلمي از حبابهاي هيدرژن روي سطح كاتد ايجاد ميشود كه باعث كاهش و حتي توقف خوردگي ميشود، به اين پديده پولاريزاسيون يا قطبش[2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftn2) گويند. قطبي شدن يا پولاريزاسيون نيروي محركه واكنشهاي خوردگي را كاهش ميدهد بنحوي كه اختلاف پتانسيل بين آنها حداقل مقدار را خواهد داشت. شكل5- پلاريزاسيون موضعي كاتد را توسط فيلمي از حبابهاي هيدروژن نشان ميدهد.
هنگامي‌كه پتانسيل كاتدي بوسيله فيلمي از هيدرژن تك اتمي كه جذب شده است، كاهش يابد پيل خوردگي پلاريزه يا قطبي ميشود، اين تجمع هيدرژن بنوبه خود نيروي محركه واكنش كلي، خوردگي را كاهش ميدهد، بر عكس كنده شدن هيدروژن از سطح كاتد واكنش خوردگي را دپلاريزه يا غيرقطبي كرده و باعث افزايش اتلاف فلز مي‌گردد. در آبهاي طبيعي حضور اكسيژن محلول معمولا سرعت فعل وانفعالات كاتدي را كنترل ميکند، معادلات ج و د، اكسيژن از طريق نفوذ به لايههاي نازك واقع در سطح فلز با آن تماس پيدا ميكند و باعث افزايش خوردگي مي‌گردد اگر مقدار اكسيژن را كه به سطح فلز نفوذ ميكند بتوان كنترل كرد واكنشهاي خوردگي قطبي خواهد شد. اين عمل دقيقاً مكانيزم كار مواد بازدارنده خوردگي ميباشد، اين مواد با تشكيل يك فيلم نفوذ ناپذير مانع نفوذ اكسيژن به منطقه كاتد مي‌گردند.
قطبي شدن آند[1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftn1)
سطوح آند را ميتوان بوسيله تشكيل يك لايه نازك و نفوذناپذير اكسيد برروي آنها قطبي (پلاريزه) كرد براي اغلب فلزات با افزودن مواد بازدارنده خوردگي نوع آندي مثل كرومات، نيتريت و... ميتوان چنين فيلمي را ايجاد نمود. زماني كه فعل و انفعالات شيميايي خوردگي كاملاً قطبي شدند، گويند فلز در حالت انفعالي (غيرفعال) ميباشد و اختلاف پتانسيل بين آند و كاتد وجود ندارد. يونهاي كلرايد و سولفات استعداد نفوذ در لايههاي غيرفعال و ايجاد منطقه آند يك بسيار فعال را دارند و برعكس يونهاي سختي و قليائيت با تشكيل رسوب يكنواخت حالت بازدارندگي دارند.
واقطبش[2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftn2)
در مكانيزم خوردگي الكتروشيميايي اكسيژن موجود در الكتروليت خنثي با هيدرژن مولكولي تركيب شده و توليد آب مينمايد، اين پديده باعث افزايش ميزان خوردگي ميشود. در اينجا اكسيژن به عنوان عامل واقطبش عمل مينمايد.[5]
معرفي ميكروارگانيسم هاي مؤثر در خوردگي ميكروبي و مشكلات ناشي از عدم كنترل آنها در برج‌هاي خنك‌كننده:
محيط‌هاي آبي محل مناسبي جهت رشد و تكثير ميكروارگانيسم‌ها از نظر دما، مواد غذايي، pH و ... مي‌باشند. ميكروارگانيسم‌هاي مؤثر در خوردگي فلزات شامل گروه هوازي و بي‌هوازي مي‌باشند. فعاليت ميكروارگانيسم‌ها باعث خوردگي لوله‌هاي فلزي، كاهش راندمان مبدل‌هاي حرارتي، بايوفولينگ و نابودي چوبهاي برج خنك‌كننده و در نهايت باعث كاهش عمر مفيد دستگاه‌هاي عملياتي و سيستم‌هاي برج خنك‌كننده مي‌گردد.
ميكروارگانيسم‌هاي موجود در سيستم‌هاي برج خنك‌كننده عبارتند از: باكتريها، جلبك‌ها و قارچ‌ها كه معرفي مي‌گردند (جدول 1 و 2) [9].
[1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftnref1) . Anodic polarization
[2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftnref2) . Depolarization
[1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftnref1) . Cathodic polarization
[2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftnref2) . polarization
[1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftnref1) Back wash
[2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftnref2) . Batch
[3] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=postthread&f=321#_ftnref3) . Continous