工业水处理技术3腐蚀与结垢.pptx
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1、工业水处理技术第三章 腐蚀与结垢主要内容3.1 腐蚀的类型与过程3.2 影响腐蚀的因素与腐蚀形式3.3 水质稳定指数3.4 水质稳定处理3.1 腐蚀的类型与过程腐蚀的类型与过程3.1.1 腐蚀的定义腐蚀的定义 所谓腐蚀就是由于与周围介质相互作用,材料(通常是金属)遭受破坏或材料性能恶化的过程。腐蚀也可以从以下几个方面定义:a)由于材料与环境反应而引起的材料破坏或变质;b)除了单纯机械破坏以外的材料的一切破坏;c)从冶金的角度讲,腐蚀也可视为冶金的逆过程。3.1.1 腐蚀的分类腐蚀的分类 电化学腐蚀电化学腐蚀微生物腐蚀微生物腐蚀化学腐蚀化学腐蚀 在给水排水工程中腐蚀常见类型为电化电化学腐蚀学腐蚀
2、和微生物腐蚀微生物腐蚀两种。电化学腐蚀电化学腐蚀 “腐蚀原电池模型”电化学腐蚀的过程就是原电池的工作原理。Zn=Zn2+2e-Cu2+2e-=CuZn+Cu2+=Zn2+Cu锌电极铜电极0.76(0.34)1.10(伏)微生物腐蚀微生物腐蚀 由于微生物的生命活动直接或间接的对材料产生腐蚀。本质原因是微生物参与了引起腐蚀的电化学反应。生物在代谢过程中会有以下几方面影响腐蚀:I.直接影响阳极和阴极的反应;II.影响表面保护膜;III.形成腐蚀条件;IV.产生沉淀物。微生物腐蚀微生物腐蚀 参与或促进金属腐蚀过程的微生物种类很多,其中比较重要的是直接参与自然界硫、铁和氮循环的微生物。参与硫循环的有硫氧
3、化细菌和硫酸盐还原菌;参与铁循环的有铁细菌;参与氮循环的主要有硝化细菌和反硝化细菌等。按生长发育中对氧的要求,又可分为好氧腐蚀菌和厌氧腐蚀菌两类。下水道中硫的生化反应过程及硫循环下水道中硫的生化反应过程及硫循环n微生物腐蚀微生物腐蚀由于微生物的生命活动直接或间接的对材料产生了腐蚀。由于微生物的生命活动直接或间接的对材料产生了腐蚀。微生物腐蚀的本质是微生物参与了引起腐蚀的电化学反应。微生物腐蚀的本质是微生物参与了引起腐蚀的电化学反应。微生物腐蚀微生物腐蚀 好氧细菌l 一是造成氧差电池引起的腐蚀 微生物附着处的氧相对缺乏而形成阳极,附近的表面上氧相对高的为阴极。电化学反应的结果是,金属在阳极溶解,
4、电子迁移到阴极处与氧结合形成金属的氧化物及水化物。阳极(Fe):Fe-2e=Fe2+阴极(C):2H2O+O2+4e=4OH-l 二是利用代谢产物引起的腐蚀 4S+6O2+4H2O=4H2SO4微生物腐蚀微生物腐蚀 厌氧细菌 在厌氧条件下,一些厌氧菌利用氧化还原反应产生的能量进行生长,在此过程中使材料发生腐蚀。微生物腐蚀微生物腐蚀 控制措施(1)限制营养源 限制金属构件周围的微生物生长的营养物(有机物、铵盐、磷、铁、亚铁、硫及硫酸盐等)。(2)控制微生物生长的环境条件 适当地改变环境条件也是减少微生物金属腐蚀的一个重要措施。例如提高pH值到9以上,温度50以上就会强烈抑制菌类生长。再如在湿润粘
5、土地带加强排水,回填砂砾于埋管线周围,以改善通气条件,即可减少硫酸盐还原菌产生的厌氧腐蚀。微生物腐蚀微生物腐蚀 控制措施(3)采用化学杀菌剂和抑菌剂 主要是将杀菌剂和抑菌剂用于密闭或半密闭的系统中或掺合于涂料和护层中。(4)物理、生物控制方法 物理法主要是采用紫外线、超声波等物理手段来杀灭腐蚀微生物的方法;生物法主要是采用生物防治和遗传工程改变危害菌的附着力来达到控制目的的方法。(5)采用防护层 对埋在地下的结构常用沥青、磁漆、塑料带或混凝土覆盖以防止钢结构与环境接触。化学腐蚀化学腐蚀 金属相对于其周围的气体是热不稳定的,在室温时,金属或合金的这种不稳定性不严重,因为反应速度比较低。但是随着温
6、度的升高,反应速度加快,金属与环境介质中的气相或凝聚相物质发生化学反应而遭到破坏,这就是所谓的高温氧化,也称为高温腐蚀。常见于化工、冶金、核反应堆及航空。3.1.2 腐蚀的过程及控制腐蚀的过程及控制腐蚀过程以金属腐蚀为例,其腐蚀过程大多为腐蚀原电池的工作过程。阳极溶解过程:FeFe2+2e-阴极的反应为:H2O+1/2O2+2e-2OH-阳极和阴极的产物发生下列反应:Fe2+2OH-Fe(OH)23.1.2 腐蚀的过程及控制腐蚀的过程及控制腐蚀控制的方法 原则:只要控制腐蚀过程中阳极反应和阴极反应中任意一个电极反应的速度,另一个电极反应的速度也会随之而受到控制,从而使整个腐蚀过程的速度受到控制
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