Feadáin téimh leictreacha a fheidhmíonn in uisce crua le cion ard sulfáit - coitianta i téitheoirí uisce geoiteirmeach, coirí aisghabhála teasa, agus uiscí próisis thionsclaíoch áirithe - forbraíonn taiscí scála daingean de shulfáit chailciam (CaSO₄·2H₂O, gipseam, agus a fhoirm ainhidriúil CaSO₄). Murab ionann agus scála carbónáit chailciam, atá scagach agus tréscaoilteach d'uisce agus ocsaigine, tá scála sulfáit chailciam a fhoirmítear os cionn 100 céim (i gcás ina ndéanann gipseam díhiodráitithe go ainhidrít) dlúth, neamh-porous, agus cloí go láidir leis. Cruthaíonn an cineál scála seo meicníocht creimthe crevice uathúil ar 316 truaill cruach dhosmálta. Níl an scála féin creimneach, ach cuireann sé cosc ar uisce mórchóir an dromchla miotail íochtair a bhaint amach agus ligeann sé do scannáin tanaí uisce dul isteach trí lochtanna micreascópacha. Éiríonn an ciseal uisce sáinnithe difriúil go ceimiceach ón mbulc: comhchruinníonn iain sulfáit de réir fachtóirí 10–100, titeann pH de bharr hidrealú ian miotail, agus aistríonn iain chlóiríd - fiú ag leibhéil rian ar an mórchóir - isteach sa scoilt. Ag teocht oibriúcháin de 100-140 céim , ionsaíonn an timpeallacht seo 316 cruach dhosmálta go ionsaitheach, ag táirgeadh claiseanna scáinte domhain, caol a dhéanann bréifneach an truaill de ghnáth laistigh de 6-18 mí. Déanann an t-alt seo an gaol idir tiús scála sulfáit chailciam a chainníochtú, éabhlóid na ceimice scáinte, agus an ráta pollta, ag soláthar straitéisí bainistíochta scála le haghaidh feidhmeanna uisce crua ard-sulfáit.
Ceimic Sulfáit-Scálaí Saibhir Faoi Scálaí Dlúth-Sulfáit Cailciam
Tá difríocht bhunúsach idir an crevice a foirmíodh idir ciseal scála sulfáit chailciam agus an truaill 316 cruach dhosmálta agus scáintí a chruthaíonn tacaí polaiméire nó gaiscéid. Déantar an scála a stroighin go dtí an dromchla miotail, rud a chruthaíonn bearna daingean 1–10 µm thar fhormhór an chomhéadain. Ní shroicheann uisce an comhéadan salainn miotail ach amháin trí ghníomhú ribeach trí mhicreacracks sa scála nó trí thréscaoilteacht intreach an scála (tá porosacht 0.5–2%) ag ainhidrít. Nuair a bhíonn sé i láthair, ní féidir leis an gciseal tanaí uisce seo speicis a mhalartú leis an mórchóir go tapa mar gheall ar thréscaoilteacht íseal an scála, atá thart ar 10⁻⁶ go 10⁸ cm²/s le haghaidh ainhidríte i gcomparáid le 10⁻³ cm²/s le haghaidh scála póiriúil cailcít.
Toisc go n-oibríonn an téitheoir ag 100-140 céim , dírítear an t-uisce gafa trí ghalú de réir scála microcracks. Léiríonn fachtóirí tiúchana sulfáit arna dtomhas ag micrea-sampláil scála-chomhéadain miotail:
Bulc uisce: 300 ppm SO₄²⁻, 50 ppm Cl⁻, pH 7.2
Tar éis 500 uair an chloig: Uisce comhéadan 1800 ppm SO₄²⁻, 210 ppm Cl⁻, pH 6.5
Tar éis 1500 uair an chloig: Uisce comhéadan 4200 ppm SO₄²⁻, 480 ppm Cl⁻, pH 5.1
After 3000 hours: Interface water >8000 ppm SO₄²⁻, >900 ppm Cl⁻, pH 4.2
Ag pH faoi bhun 5.0 i láthair clóiríd ard, éiríonn an scannán éighníomhach ar 316 cruach dhosmálta éagobhsaí. Cuireann an tiúchan ard sulfáit dlús leis an gcreimeadh a thuilleadh toisc go mbíonn iain sulfáit in iomaíocht le clóiríd le haghaidh suíomhanna asaithe ar an dromchla miotail, rud a mhéadaíonn an tiúchan clóiríd atá ag teastáil le haghaidh dí-éillithe trí mheicníocht sineirgisteacha. Léiríonn speictreascópacht impedance leictriceimiceach go dtáirgeann an meascán de 5000 ppm SO₄²⁻ agus 500 ppm Cl⁻ ag pH 4.5 poitéinseal pollta 150 mV níos ísle ná i 500 ppm Cl⁻ amháin.
Rátaí Creimthe Cainníochtaithe Faoi Scálaí Sulfáit Cailciam ag Teochtaí Ardaithe
Rinneadh tástáil luathaithe ar 316 sampla truaill cruach dhosmálta (balla 1.5 mm) réamhscálaáilte le sulfáit chailciam go tiús 0.2–1.0 mm. Tumadh samplaí in uisce geoiteirmeach sintéiseach (200 ppm SO₄²⁻, 80 ppm Cl⁻, 150 ppm Ca²⁺, pH 7.0) ag 120 céim faoi bhrú uathghineach, le bulcuisce a athnuachan go seachtainiúil. Tomhaiseadh cailleadh meáchain agus uasdoimhneacht an chlais ag eatraimh.
| Tiús Scála Sulfáit Cailciam (mm) | Teocht Bulcuisce ( céim ) | Am go pH Áitiúil<5.0 at Interface (hours) | Uasdoimhneacht an Phoill Tar éis 2000 Uair (µm) | Moirfeolaíocht Pit | Am Perforation do Bhalla 1.5 mm (uaireanta) |
|---|---|---|---|---|---|
| Gan scála (truaill glan) | 120 | Neamhbhainteach | 8 | Ceann ar bith (eitseáil éadrom ginearálta) | >10,000 |
| 0.1 – 0.3 (scála beag tanaí) | 120 | 1800 | 35 | Claiseanna éadomhain, leathan | >5000 |
| 0.3 – 0.6 (scála measartha leanúnach) | 120 | 800 | 120 | Claiseanna scáinte domhain, undercut | 2800 |
| 0.6 – 1.0 (scála trom) | 120 | 400 | 220 | Clais dhomhain bréifnithe | 1500 |
| 0.3 - 0.6, ach le rothaíocht theirmeach (5 thimthriall / lá, 120 céim → 25 céim) | 120 | 300 | 310 | claiseanna gníomhacha iolracha | 1100 |
Luathaíonn rothaíocht theirmeach an próiseas go mór. Déanann gach timthriall fuaraithe crapadh difreálach ar an scála i gcoibhneas leis an miotail, ag cruthú nó ag leathnú microcracks. Nuair a dhéantar é a aththéamh, insíothlaíonn uisce úr trí na scoilteanna seo, ag tabhairt sulfáit agus clóiríd nua chuig an gcomhéadan agus éiríonn an t-uisce a bhí gafa roimhe seo níos comhchruinnithe fós. Táirgeann an próiseas timthriallach gníomh caidéalaithe a athlánaíonn speiceas ionsaitheach go leanúnach.
Spleáchas Teochta ar Chreimeadh Scála Sulfáit Cailciam
Faoi bhun 100 céim , tá sulfáit chailciam ann go príomha mar gipseam (CaSO₄·2H₂O), a bhfuil intuaslagthacht níos airde aige (thart ar 2400 ppm ag 50 céim) agus a fhoirmíonn scála níos póiriúil, nach bhfuil chomh greamaitheach. Tá an riosca creimthe faoi bhun scála gipseam i bhfad níos ísle toisc go gcuireann cúrsaíocht uisce tríd an struchtúr póiriúil cosc ar mhórchruinniú tiúchana. Os cionn 100 céim, díhiodráitíonn gipseam go ainhidrít (CaSO₄), a bhfuil intuaslagthacht aischéimnitheach aige - éiríonn sé níos lú intuaslagtha de réir mar a mhéadaíonn teocht (thart ar 1500 ppm ag 100 céim , 1000 ppm ag 150 céim , agus 600 ppm ag 200 céim ). deascann ainhidrít mar chriostail dhlútha chrua a shintear le chéile, rud a chruthaíonn bacainn idirleata éifeachtach.
Is é an tairseach chriticiúil teochta do chreimeadh creimthe sulfáit luathaithe ná timpeall 95–105 céim . Faoin raon seo, tá an scála cosanta fós sa chiall nach ndíríonn sé go mór ar chreimirí. Os cionn an raoin seo, cruthaíonn an meascán de scála dlúth agus teocht ard coinníollacha atá ag éirí níos ionsaitheach:
90 céim (scála gipseam): Doimhneacht poll 15 µm tar éis 3000 uair an chloig
110 céim (gipseam measctha/ainhidrít): Doimhneacht an chlais 80 µm tar éis 3000 uair
130 céim (scála ainhidríte): Doimhneacht poll 190 µm tar éis 3000 uair
150°C (anhydrite scale): Pit depth >400 µm tar éis 3000 uair an chloig (perforation balla 1.5 mm ag 2500-3000 uair an chloig)
Maidir le feidhmchláir atá os cionn 120 céim in uiscí a bhfuil sulfáit iontu, tá saol seirbhíse gearr intuartha ag 316 truaill cruach dhosmálta le scála sulfáit chailciam beag beann ar thiúchan bulc-clóiríd.
Scála Straitéisí Coiscthe agus Maolaithe d'Uiscí Saibhir Sulfáit
Is féidir le trí chur chuige innealtóireachta creimeadh creimthe sulfáit a chosc nó a mhaolú ar 316 truaill cruach dhosmálta in uisce ardteochta sulfáit, ardteochta. Ar dtús, coinnigh an mórchóir pH uisce os cionn 8.0 ag baint úsáide as hiodrocsaíd sóidiam nó breisiú carbónáit sóidiam. Ag pH 8.5, laghdaítear thart ar 60% ar an ráta scálaithe sulfáit chailciam, agus tá an scála a fhoirmíonn níos lú cloí leis mar gheall ar chomh-dheisiúchán de charbónáit chailciam, rud a mhéadaíonn porosacht. Ar an dara dul síos, cuir sceideal bainte scála meicniúil i bhfeidhm sula dtarlaíonn tógáil suntasach. Trí thiús ultrasonaic a thomhas gach 500 uair is féidir é a bhaint trí scuabadh meicniúil nó scairdeadh uisce ardbhrú nuair a shroicheann tiús scála 0.3 mm. Ar an tríú dul síos, le haghaidh seirbhíse leanúnaí os cionn 105 céim nuair nach féidir an scála a chosc, uasghrádaigh an t-ábhar truaill go tíotáiniam Grád 7 (a chuireann in aghaidh creimeadh scoilte fiú faoi scálaí sulfáit) nó go cruach dhosmálta déphléacsach 2205 (a bhfuil líon coibhéiseach friotaíochta pitting níos airde aige agus feidhmíocht níos fearr i dtimpeallachtaí clóiríd sulfáit). Léiríonn sonraí allamuigh ó théitheoirí uisce geoiteirmeacha (120 céim , 500 ppm SO₄²⁻, 150 ppm Cl⁻) gur theip ar 316 truaill cruach dhosmálta ag 8–14 mí, mhair déphléacsacha 2205 truaill 24-36 mí, agus d'fhan truaill tíotáiniam Grád 7} saor ó chreimeadh{41} I gcás iarratas nach bhfuil uasghrádú cóimhiotal indéanta agus nach féidir scála a bhaint, soláthraíonn sonrú 316 truaillí le tiús bhalla 2.5-3.0 mm lamháltas creimthe a leathnaíonn am bréifnithe go 24-36 mí, cé nach gcuireann an cur chuige seo ach moill, ní cosc, teip sa deireadh.
