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STUDIO DELL’INDICE DI LANGELIER: INFLUENZA DI DIVERSI PARAMETRI SULL’AGGRESSIVITÀ DELL’ACQUA

Come già sappiamo, i problemi di corrosione esterna degli imballaggi sono uno dei principali problemi che si presentano nell’industria dell’imballaggio e che causano la maggior parte delle lamentele da parte dei conservieri. In molti casi, l’acqua di trattamento è la causa principale della corrosione. Esamineremo uno dei metodi di analisi dell’acqua che può aiutarci a controllare questo problema.

L’indice di saturazione di Langelier (LSI) è un modello di equilibrio derivato dal concetto teorico di saturazione e fornisce un indicatore del grado di saturazione dell’acqua rispetto al carbonato di calcio. È uno degli indici utilizzati come riferimento per valutare la corrosività dell’acqua.

L’LSI è probabilmente l’indicatore più utilizzato della scala potenziale dell’acqua fredda. È un indice puramente di equilibrio e si occupa solo della forza motrice termodinamica della scala di formazione e crescita del carbonato di calcio.

Per calcolare l’LSI, è necessario conoscere l’alcalinità (mg/l come CaCO3), la durezza calcica (mg/l Ca2+ come CaCO3), i solidi totali disciolti (mg/l TDS), il pH e la temperatura attuale dell’acqua(oC). Se il TDS è sconosciuto, ma la conducibilità è nota,  può stimare il TDS in mg/L utilizzando un fattore di conversione ampiamente utilizzato nel settore.

L’LSI è definito come:  LSI = pH – pHs

 Dove:   pH è la misura del pH dell’acqua   pH è il pH a saturazione nella calcite o nel carbonato di calcio ed è definito come:

pH = (9,3 + A + B) – (C + D)

   A = (Log10 [TDS] – 1) / 10   B = -13,12 x Log10 (oC+ 273) + 34,55   C = Log10 [Ca2+ come CaCO3] – 0,4   D = Log10 [alcalinità come CaCO3] Pertanto, oltre al pH dell’acqua abbiamo cinque fattori che influenzano l’indice di Langelier.

Vedremo come la variabilità di ciascuno di essi influisce sull’indice di Langelier. A tal fine, si parte da parametri dell’acqua che possono essere considerati normali nell’acqua industriale e, impostando quattro di essi, si varia l’altro elemento entro parametri industriali tollerabili. Stabiliamo, quindi, le caratteristiche chimiche di quest’acqua e l’intervallo di ciascuno dei parametri:

pH= 7,6 e stimeremo le variazioni di pH da 6,0 a 8,5.

Alcalinità =90 mg/l (come CaCO3) e stimiamo un intervallo tra 25 e 140 mg/l.

Durezza= 300 ppm (come CaCO3) e stimiamo un intervallo compreso tra 20 e 400 ppm.

TDS = 800 ppm e stimiamo un intervallo tra 50 e 1200 ppm.

Tº: L’LSI viene calcolato per due valori di temperatura 25 e 85ºC, tranne che per la valutazione della variazione di temperatura, che verrà effettuata da 10 a 120ºC.

Per una variazione del pH tra 6 e 8,5, si ottengono i seguenti risultati:

L’LSI varia in un intervallo di circa 2,5 punti, da -1,55 a 0,95 per l’acqua fredda e da -0,5 a 2,0 per l’acqua a 85ºC.

Per variazioni di alcalinità tra 25 e 140 mg/l:

Le variazioni dell’LSI coprono un intervallo di circa 0,75 punti che varia da -0,5 a 0,245 per l’acqua fredda e da 0,55 a 1,29 per l’acqua a 85º.

Per variazioni di solidi totali disciolti (TDS) da 50 a 1200 ppm:

L’LSI varia da 0,17 a 0,035 per l’acqua fredda e da 1,22 a 1,08 per l’acqua a 85º, cioè ha un campo di variazione di circa 0,15 unità.

Per variazioni della durezza dell’acqua da 20 a 400 ppm, avremo:

L’LSI varia in un intervallo di circa 1,3 punti, da -1,12 a 0,18 per l’acqua fredda e da -0,08 a 1,22 per l’acqua a 85ºC.

Infine, analizziamo l’influenza della temperatura sui cambiamenti dell’LSI. Sebbene sappiamo di poter influire poco su questo aspetto, essendo le temperature di processo, è utile sapere come influisce sull’indice di Langelier nell’acqua:

Vediamo che la temperatura da 10 a 120ºC varia l’indice di Langelier in un intervallo di quasi 2 punti, passando da -0,24 a 1,63.

Alla luce di tutti questi fattori, è facile capire come si possa variare l’indice di Langelier e, soprattutto, che gli elementi più facilmente manipolabili nell’acqua, come il pH, la durezza e la temperatura, sono proprio quelli che influenzano maggiormente l’indice, all’interno dei range di variabilità stabiliti.

Allo stesso modo, vediamo che l’alcalinità e il TDS non hanno un’influenza importante sull’LSI, anche se il TDS, ad esempio, ha un’influenza precipitante su altri sali e soprattutto sull’aumento della conducibilità, che ci darebbe un altro tipo di corrosione (galvanica).

Sappiamo che un LSI inferiore a -0,5 indica che l’acqua è corrosiva; più basso è l’LSI, più corrosiva è l’acqua.

D’altra parte, un indice di Langelier positivo (>0,5) indica che l’acqua sta precipitando, cioè deposita carbonati; più alto è l’LSI, più macchia i contenitori e potrebbe portare alla corrosione durante lo stoccaggio.

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