KUMPULAN EDITAN

download KUMPULAN EDITAN

of 91

  • date post

    13-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    328
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of KUMPULAN EDITAN

Pentingnya Suhu Dalam Menilai Pipa Besi Korosi dalam Sistem Distribusi AirABSTRAK Suhu diperkirakan akan memainkan peran penting dalam korosi pipa besi di sistem air minum distribusi. Suhu dampak banyak parameter yang penting untuk korosi pipa termasuk sifat fisik dari solusi, termodinamika dan fisik sifat skala korosi, tingkat kimia, dan aktivitas biologis. Selain itu, variasi dalam gradien suhu dan temperatur dapat menimbulkan fenomena korosi baru layak dipertimbangkan oleh personel pengolahan air. PENDAHULUAN AS utilitas air akan menghabiskan sekitar $ 325 miliar selama 20 tahun ke depan untuk meng-upgrade sistem distribusi air mereka, 1 dengan mayoritas biaya yang terkait dengan perbaikan atau mengganti pipa besi berkarat. Kontaminasi air minum oleh partikel besi dilepaskan dari pipa terkorosi sering keluhan konsumen yang paling dikutip di banyak utilitas. Korosi besi juga sebuah keprihatinan kesehatan tidak langsung manusia, karena tuberkel dalam pipa dapat memberikan situs untuk mikroba tumbuh kembali dan korosi langsung mengkonsumsi desinfektan, sehingga menurunkan residu.Akhirnya, dalam satu keadaan yang sangat tidak biasa, inisiasi klorinasi dari distribusi air sistem menyebabkan pelepasan partikel besi dan tembaga yang terkandung sangat tinggi(sampai 5 mg / L) tingkat arsenik, yang bisa menimbulkan risiko kesehatan akut dengan population.2 Korosi pipa besi adalah proses rumit yang dipengaruhi oleh berbagai faktor termasuk kualitas air dan komposisi, kondisi aliran, aktivitas biologis, dan inhibitor korosi (lihat referensi 3 untuk review dari faktor-faktor). Faktor-faktor tradisional dievaluasi ketika menilai korosi besi termasuk berbagai parameter kualitas air (pH, alkalinitas, penyangga intensitas, oksigen terlarut, dll) dan korosi indeks (Indeks Larson ,4-6 Langelier Indeks ,7-11 Ryznar Indeks, 12 Indeks Agresivitas, 13 Kelebihan Sesaat, 14 Mengemudi Indeks Angkatan, Kalsium Karbonat dan hujan Potential.8-10) Korosi indeks telah terbukti sebagian besar efektif untuk banyak utilitas, dan penggunaan indeks paling terkenal, Indeks Langelier, sekarang discouraged.3 Selain itu, kualitas air tidak selalu bisa menjelaskan variasi dalam perilaku korosi; misalnya, sebuah studi baru menemukan bahwa perubahan dalam parameter kualitas air

seperti pH dan alkalinitas tidak bisa sepenuhnya memperhitungkan perubahan yang diamati pada korosi dari pipa besi di bawah stagnan conditions.16 Suhu, faktor yang berpotensi penting dalam korosi besi, jarang dibawa ke akun ketika besi korosi dinilai. Ada dua kemungkinan yang harus dipertimbangkan ketika menyelidiki pengaruh suhu pada korosi besi. Yang pertama adalah bahwa korosi dapat secara signifikan berbeda pada satu suhu konstan dibandingkan dengan yang lain untuk kualitas air yang diberikan. Sebagai contoh, sebuah pipa pada 20C(72F)lebih mungkin mengalami masalah korosi dari pipa pada 5C (40F). Yang kedua kemungkinan adalah bahwa variasi suhu dapat mempengaruhi korosi besi. Artinya, pipa di mana suhu bervariasi antara dua temperatur (baik meningkat, menurun, atau siklik) atas waktu singkat bisa menimbulkan korosi berbeda dari pipa tetap konstan pada suhu baik. Tinjauan literatur berikut membahas masing-masing skenario secara rinci, dalam rangka untuk memperingatkan konsultan, manajer utilitas, dan personil peraturan untuk fenomena yang mungkin ditemui dalampraktek. BERBEDA KONSTAN SUHU Pipa dalam sistem distribusi hampir selalu terkubur, dan suhu tanah di sekitarnya tetap relatif konstan. Namun, suhu air dalam pipa dapat perubahan sepanjang tahun karena variasi musiman dari sumber air. Jadi, pipa dapat menunjukkan perilaku korosi yang berbeda di musim dingin dibandingkan musim panas. Hanya beberapa studi telah meneliti peran temperatur yang berbeda dalam distribusi sistem korosi. Dalam satu studi, penurunan berat badan menurun untuk sampel besi diadakan di 13 C dibandingkan 20 C.17 Penelitian lain menemukan konsentrasi besi rendah dan korosi rates18 dan pelanggan yang lebih sedikit keluhan merah water19 selama musim dingin dingin. Akhirnya, satu utilitas dilaporkan lebih merah air insiden selama musim panas hangat (M. Pearthree, komunikasi pribadi). Demikian pula, beberapa penelitian telah menemukan perbedaan dalam korosi lead20-23 dan copper20, 23-32 pada suhu konstan yang berbeda. Setidaknya lima parameter utama yang mempengaruhi korosi dapat bervariasi dengan suhu: terlarut oksigen (DO) kelarutan, sifat larutan (misalnya viskositas), besi laju oksidasi besi, sifat termodinamika skala besi, dan aktivitas biologis (Gambar 3-1). DO Kelarutan Kelarutan oksigen menurun pada suhu yang lebih tinggi. Pada tekanan 1 atmosfer (laut tingkat), DO jenuh adalah 8.26 mg / L pada 25 C dibandingkan 12,77 mg / L pada 5 C. Perbedaan ini bisa saja tiga efek pada korosi besi. Pertama, oksigen adalah akseptor elektron kunci untuk korosi besi logam. Pada

suhu yang lebih tinggi, ada kurang oksigen sehingga tingkat dan laju korosi lebih mungkin terbatas. Kedua, oksigen memainkan peran penting dalam oksidasi besi senyawa. Akhirnya, deplesi oksigen memungkinkan reaksi Kuch terjadi, dimana ada skala besi ferri bertindak sebagai akseptor elektron untuk oksidasi logam besi ferrous metal.33 Fe (logam) + 2FeOOH (skala) + 2H + 3Fe +2 + 4OH-(3-1) mReaksi ini eksotermis, 34 jadi mungkin melanjutkan lebih lambat pada suhu yang lebih tinggi. Jadi, perubahan dalam DO kelarutan dapat mempengaruhi laju korosi, besi oleh-produk spesiasi dan konsentrasi, dan jenis skala terbentuk. Solusi Properti Viskositas air menurun pada suhu yang lebih tinggi dari sekitar 1,5 x 10-2 N sec/m2 di 5 C sampai 9 x 10-3 N sec/m2 pada 25 C. Hal ini akan memungkinkan transportasi peningkatan reaktan (O2 terlarut atau lainnya elektron akseptor) dan produk (Fe 2 spesies) ke dan dari permukaan logam karena difusi meningkat, sehingga meningkatkan laju korosi jika proses difusi terbatas. Juga, tingkat difusi Fe +2 ion melalui skala oksida besi meningkat pada lebih tinggi temperatures.35, 36 Termodinamika Properti Suhu dapat memiliki dampak yang besar terhadap berbagai sifat termodinamika dari suatu sistem, termasuk koefisien aktivitas, kelarutan, dan entalpi reaksi, seperti yang dijelaskan oleh didirikan persamaan (Lampiran A). Koefisien aktivitas sedikit meningkat pada suhu lebih rendah (Tabel 3-1). Kelarutan fase padat dapat meningkatkan atau menurun tergantung pada tanda entalpi reaksi ( Hr o) (Tabel 3-2). Untuk padatan perwakilan ditampilkan di sini, penurunan suhu dari 25 C sampai 5 C diharapkan untuk menghasilkan perubahan 0,07 1,06 login produk kelarutan. Jadi, perubahan dalam koefisien aktivitas dan produk kelarutan dapat menyebabkan sangat berbeda konsentrasi besi larut pada berbagai suhu. Tergantung pada kondisi tertentu, ini juga dapat menyebabkan pergeseran dominasi satu produk akhir yang solid yang lain. Jika ada yang solid tidak bentuk, konsentrasi partikulat zat besi dapat berubah juga, karena perubahan dalam daya tahan, kepatuhan, atau sifat protektif dari skala baru. Ada banyak contoh dalam literatur yang menggambarkan peran suhu di identitas senyawa yang terbentuk pada temperatur yang berbeda. Secara umum, daerah kekebalan terhadap korosi (stabilitas dari logam itu sendiri) dan pasif (stabilitas skala) menurun sebagai suhu dinaikkan 25-300 C.37 Beberapa studi telah mengidentifikasi skala besi yang berbeda pada temperatur yang berbeda dalam kualitas air yang sama, 36, 38-43 meskipun rentang dipelajari (20 C - 100 C) jauh lebih besar daripada yang dialami di suatu sistem distribusi. Karena eksperimental kondisi yang bervariasi secara luas, tidak mungkin untuk menarik kesimpulan tentang peran kualitatif oksida fase yang berbeda

pada aspek korosi besi dalam sistem distribusi. Fe +2 Oksidasi. Pada pH tertentu, tingkat oksidasi besi ferro (Fe +2) meningkat dengan urutan besarnya untuk setiap kenaikan 15 C temperature.44, 45 Perubahan dalam spesiasi besi dapat mendukung pembentukan senyawa yang berbeda pada temperatur yang berbeda. Efek pada korosi akan tergantung pada sifat (kelarutan, daya tahan, kepatuhan, dll) dari skala baru yang terbentuk. Aktivitas Biologi Dalam rentang suhu terbatas (5 - 25 C), aktivitas biologis sering dapat dijelaskan oleh persamaan Arrhenius-jenis, dengan pertumbuhan meningkat karena suhu rises.46 Mikroba dapat mengubah tingkat deplesi oksigen dan kondisi redoks. Selain itu, oksidasi biologi dari besi besi meningkat pada tinggi temperatures.47-50 VARIASI SUHU Selain perbedaan suhu rata-rata dicatat sebelumnya, sistem distribusi mungkin mengalami gradien temperatur selama periode yang relatif singkat, tergantung pada sumber air. Misalnya, sungai mungkin memiliki variasi suhu besar karena diurnal perubahan intensitas matahari, atau reservoir dapat berbalik dari termal bertingkat dengan baik-campuran. Dua studi menunjukkan bahwa suhu air dalam sistem distribusi (makan oleh permukaan tunggal sumber air) bervariasi musiman dari 5 C - 21 C 51 C dan 6-28 C dengan perubahan maksimum 1,3 C per day.52 Juga, sebuah pabrik pengolahan mungkin berbeda rasio pencampuran dingin dan hangat sumber (yaitu tanah vs air permukaan), yang menyebabkan perubahan suhu dalam sistem distribusi. Salah satu dari beberapa studi untuk secara eksplisit mempertimbangkan dampak dari variasi temperatur terhadap pipa distribusi sistem adalah bahwa dari Smith et al53 menggunakan sistem skala pilot distribusi terdiri pipa besi cor tak bergaris. Karena sebagian dari sistem ini berjalan di luar ruangan, pipa itu subjek dengan perubahan suhu harian atmosfer, menyebabkan suhu air untuk siklus antara 20- 24 C diurnally. Dalam satu jam 70-tes stagnasi, kekeruhan (dipantau sebagai pengganti untuk besi konsentrasi) menunjukkan peningkatan pada setiap langkah titik belok suhu rendah. Oksigen menunjukkan adanya penurunan saturasi langkah serupa di infleksi suhu baik tinggi dan rendah. Demikian pula, studi pilot plant menggunakan air danau sebagai sumber intermiten melihat "puncak" dalam logam ko