ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДЕКСА ЛАНЖЕЛЬЕ: ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА АГРЕССИВНОСТЬ ВОДЫ

Как мы уже знаем, проблемы внешней коррозии упаковки являются одной из основных проблем, возникающих в упаковочной промышленности, и которая вызывает большинство жалоб со стороны консервных предприятий. Во многих случаях вода для очистки является основной причиной коррозии. Мы рассмотрим один из методов тестирования воды, который может помочь нам справиться с этой проблемой.

Индекс насыщенности Ланжелье (LSI) — это равновесная модель, полученная на основе теоретической концепции насыщения и обеспечивающая индикатор степени насыщенности воды по отношению к карбонату кальция. Это один из индексов, используемых в качестве эталона для оценки коррозионной активности воды.

LSI, вероятно, является наиболее широко используемым показателем шкалы потенциала холодной воды. Он является чисто равновесным показателем и имеет дело только с термодинамической движущей силой для масштабов образования и роста карбоната кальция.

Для расчета LSI необходимо знать щелочность (мг/л в виде CaCO3), кальциевую жесткость (мг/л Ca2+ в виде CaCO3), общее количество растворенных твердых веществ (мг/л TDS), pH и текущую температуру воды^(oC). Если TDS неизвестна, но известна проводимость,  может оценить TDS в мг/л, используя коэффициент пересчета, широко используемый в отрасли.

LSI определяется как:  LSI = pH — pHs

Где:   pH — показатель pH воды   pHs — pH при насыщении кальцитом или карбонатом кальция, и определяется как:

pHs = (9,3 + A + B) — (C + D)

A = (Log10 [TDS] — 1) / 10   B = -13,12 x Log10 (oC+ 273) + 34,55   C = Журнал10 [Ca2+ в виде CaCO3] — 0,4   D = Log10 [щелочность в виде CaCO3] Таким образом, наряду с pH воды мы имеем пять факторов, влияющих на индекс Ланжелье.

Мы увидим, как изменчивость каждого из них влияет на индекс Ланжелье. Для этого мы начинаем с параметров воды, которые можно считать нормальными в промышленной воде, и, задавая четыре из них, варьируем остальные элементы в пределах допустимых промышленных параметров. Таким образом, мы устанавливаем химические характеристики этой воды, и диапазон каждого из параметров будет:

pH= 7,6, и мы оценим изменение pH от 6,0 до 8,5.

Щелочность =90 мг/л (как CaCO3), и мы оцениваем диапазон между 25 и 140 мг/л.

Жесткость = 300 промилле (в виде CaCO3), и мы оцениваем диапазон от 20 до 400 промилле.

TDS = 800 ppm, и мы оцениваем диапазон между 50 и 1200 ppm.

Tº: LSI рассчитывается для двух значений температуры 25 и 85ºC, за исключением оценки изменения температуры, которая будет проводиться от 10 до 120ºC.

Для изменения pH в диапазоне от 6 до 8,5 мы получаем следующие результаты:

Показатель LSI изменяется в диапазоне около 2,5 баллов, от -1,55 до 0,95 для холодной воды и от -0,5 до 2,0 для воды при температуре 85ºC.

При изменении щелочности в пределах от 25 до 140 мг/л:

Изменения LSI находятся в диапазоне примерно 0,75 пункта, варьируясь от -0,5 до 0,245 для холодной воды и от 0,55 до 1,29 для воды при температуре 85º.

Для изменения общего количества растворенных твердых веществ (TDS) от 50 до 1200 ppm:

LSI изменяется от 0,17 до 0,035 для холодной воды и от 1,22 до 1,08 для воды при температуре 85º, т.е. имеет диапазон изменения приблизительно 0,15 единиц.

При изменении жесткости воды от 20 до 400 промилле мы имеем:

Показатель LSI варьируется в диапазоне примерно 1,3 пункта, от -1,12 до 0,18 для холодной воды и от -0,08 до 1,22 для воды при температуре 85ºC.

Наконец, давайте рассмотрим влияние температуры на изменения LSI. Хотя мы знаем, что можем мало повлиять на это, будучи температурой процесса, также полезно знать, как это влияет на индекс Ланжелье в воде:

Мы видим, что температура от 10 до 120ºC изменяет индекс Ланжелье в диапазоне почти 2 пунктов, от -0,24 до 1,63.

Учитывая все эти факторы, легко понять, как можно варьировать индекс Ланжелье, и, прежде всего, что те элементы, которыми легче всего манипулировать в воде, такие как pH, жесткость и температура, как раз и оказывают наибольшее влияние на индекс, в пределах установленных диапазонов изменчивости.

Аналогично мы видим, что щелочность и TDS не оказывают существенного влияния на LSI, хотя TDS, например, оказывает осаждающее влияние на другие соли и, прежде всего, на увеличение проводимости, что даст нам другой тип коррозии (гальваническую).

Мы знаем, что показатель LSI ниже -0,5 указывает на коррозионную активность воды, чем ниже LSI, тем более коррозионной является вода.

С другой стороны, положительный индекс Ланжелье (>0,5) указывает на то, что вода выпадает в осадок, т.е. откладывает карбонаты, чем выше LSI, тем больше она окрашивает контейнеры и может привести к коррозии во время хранения.