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电解处理对工业循环水腐蚀行为影响研究

电解处理对工业循环水腐蚀行为影响研究

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作者：赵世鑫大连理工大学

学位级别：硕士

工业循环冷却水系统的稳定是工业生产正常运行的重要前提,由于微生物滋生问题对水质的影响相对较大且很难从根源上控制,因此被视为工业循环水处理中最大的挑战。对于电化学水处理技术,研究者们普遍致力于如何提高单位能耗下的除垢速率... 详细信息

工业循环冷却水系统的稳定是工业生产正常运行的重要前提,由于微生物滋生问题对水质的影响相对较大且很难从根源上控制,因此被视为工业循环水处理中最大的挑战。对于电化学水处理技术,研究者们普遍致力于如何提高单位能耗下的除垢速率而对电解附带的防腐和杀菌效果研究较少。本论文针对工业循环冷却水中吸氧腐蚀及微生物腐蚀的问题,系统地研究了电解除垢工艺对工业循环水腐蚀性和水中微生物的影响,提出了弱电解过程与低浓度余氯杀菌剂的协同杀菌作用,揭示了弱电解过程的多因素耦合杀菌机理。主要研究内容如下:首先,以碳钢、铜和不锈钢为工作电极探究了电解对无菌模拟工业循环水腐蚀性的影响,Tafel极化曲线测试结果表明,电解前后碳钢和铜的I分别由17.562μA/cm和0.848μA/cm升至63.483μA/cm和9.711μA/cm,不锈钢的孔蚀击穿电位由903.25 m V降至448.34 m V,说明电解会使水体的腐蚀性增强。其主要原因是电解过程中阳极析氧使水中的溶氧量增加所致,此问题在实际工业化应用中可通过凉水塔的氧释放过程来解决。电解会使实验中用到的缓蚀剂均发生不同程度的失效,但其中HPMA和铝酸钠的失效量较小,分别为0.35%和0.45%,可考虑在电解过程中配合使用以解决工业循环水系统的腐蚀问题。其次,探究了电解对模拟工业循环水中异养菌、硫酸盐还原菌和铁细菌的杀灭作用,结果表明在保证25.74 g/(mh)的除垢速率下,连续电解抑制细菌繁殖的效果好于间歇电解,二者虽然能减缓细菌的繁殖速度,但仍不能有效控制细菌增殖。研究发现弱电解过程中添加低浓度余氯杀菌剂后,会产生出色的协同杀菌效果,连续电解和间歇电解只需分别额外补充0.1 mg/L和0.2 mg/L的余氯,即可达到0.7 mg/L余氯的杀菌效果。协同杀菌过程中,电解为主导因素,杀菌剂为次要因素。弱电解原位产生的余氯和HO强氧化剂是杀菌的主导因素;COD和Fe浓度的降低,以及在阴极和阳极附近形成的局部过碱和过酸的环境有助于抑制细菌的繁殖;此外,阴阳极间的电场力可推动细菌快速向电极表面移动,使得杀菌过程更加快速高效地进行。最后,对从现场采集的实际工业循环水进行电解杀菌实验,结果表明电解可有效减慢异养菌、硫酸盐还原菌和铁细菌的后续繁殖速度,经电解后挂片上的生物黏泥生成量由0.117 g·cm降至0.038 g·cm,碳钢挂片的腐蚀速率由0.613 mm·a降至0.325 mm·a,电解可有效抑制微生物腐蚀进程。

关键词：工业循环水弱电解氧化型杀菌剂协同杀菌微生物腐蚀

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