DK167870B1 - Fremgangsmåde til korrosionsbeskyttelse af et vandsystem - Google Patents

Description

DK 167870 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til korrosionsbeskyttelse af et vandsystem og af den i kravets indledning angivne art.

I kendte anlæg til elektrolytisk vandbehandling anvendes opløselige anoder, som i styrede 5 mængder i afhængighed af vandforbrug danner anodematerialesalte, som føres ud i det efterfølgende rørsystem, hvorved der ved anvendelse af eksempelvis aluminium dannes en kato-disk inhibitor, som har tendens til udfældning på metalflademe.

Med samme fremgangsmåde opnås der ved den kendte elektrolyse en potentialebestemt kon-10 takt mellem vandets anioner og den positivt ladede aluminiumkation, som dannes ved anoden med deraf betinget saltdannelse, som ofte har tendens til udfældning, hvorved der kan foretages en flokkulering med det resultat, at vandets totale saltindhold nedsættes. Denne type anlæg anvendes primært til industrielle anlæg og særligt til procesvand.

15 Med den kendte teknik opstår der et problem, hvis vandets indhold af aktive anioner er stort, idet produktion af anodiske aluminiumioner skal relateres til vandets anionindhold, hvis der ønskes et overskud af aktivt aluminiumhydroxid, som skal virke korrosionsforhindrende i et rørsystem. Der er derfor erfaring for, at opløsning af det anodiske aluminium skal styres af vandets parametre, ikke blot føromtalte anioner, men også vandets temperatur, som påvirker 20 reaktionstilbøjeligheden mellem ionerne. Der er kendte eksempler på, at strømstyrken - og dermed den af Faraday betingede opløsning - skal øges med en faktor 10, for at hver liter behandlet vand kan have et ønsket aluminiumhydroxidindhold til, at den korrosionsforhindrende virkning kan opnås ved en temperaturforskel på ca. 50 °C, som er normal mellem koldt og varmt brugsvand. Denne faktor betyder, at der ved behandling af varmt vand sker en betydelig 25 slamdannelse, som hensigtsmæssigt skal kunne fjernes fra systemet. Dette bevirker, at konstruktionen af vandinstallationen skal tage særligt hensyn hertil, idet det ikke er ønskeligt at føre slam ud i rørsystemet. Af samme årsag forlanges normalt ved elektrolytisk vandbehandling en minimumbehandlingstid på 20 min. af vandet, hvilket har vist sig tilstrækkeligt for at sikre flokkulering og sedimentering.

30

Hvis vandet desuden er kalkholdigt, betyder den forhøjede strøm, som omtalt ovenfor desuden, at der på anlæggets katodeflader sker en kraftig pH-betinget udfældning, som kræver jævnlige rensninger. Ydermere vil vandets indhold af anioner have tendens til passivering af aluminiumanodens relativt store overflade. Særlig fosfat og silikat kan være generende.

DE OS 1 902 365 anviser anvendelsen af aluminater af natrium, kalium og andre alkalimetaller til korrosionsbeskyttelse af brugsvandsanlæg. Der er her tale om en decideret styret dosering, altså om en rent kemisk metode, der stort set ikke anvendes i praksis, bl.a. af den grund at en 35 DK 167870 B1 2 egentlig dosering af kemikalier til brugsvand af miljømæssige og sundhedsmæssige årsager kun undtagelsesvis anvendes. I og med at metoden kræver særligt doserings- og reguleringsudstyr er den desuden dyr og kræver ekstra plads og jævnlig servicering.

5 Ifølge den foreliggende opfindelse foreslås en total ændring af den kendte elektrolyse som omtalt ovenfor, som har vist sig at have en overraskende positiv virkning og effektivt har løst ovennævnte problemer. Det ejendommelige ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er, at man anvender mindst en katode, som indeholder metallet aluminium.

10 Afhængig af anlæggets funktion kan anoden bestå af en opløselig og/eller uopløselig anode.

Det afgørende er dog katodereaktioneme, hvor det er kendt, at der ved sønderdeling af vand sker en dannelse af OH" på selve metaloverfladen, dvs. en base, som elektrokemisk opløser det følsomme metal aluminium under dannelse af en negativ ion, eksempelvis AI(OH)4" eller AI02~. Der er altså her ikke tale om en dosering af aluminatsalte, men om anvendelse af et 15 aluminat, in statu nascendi.

Med et hensigtsmæssigt negativt potentiale på katoden og rolige strømningsforhold vil der teoretisk kunne opløses 1 mol aluminium ved 1 Faraday (96500 Coulomb), modsvarende den anodisk opløste, hvor der skal anvendes 3 Faraday til opløsning af 1 mol aluminium.

20

Den katodisk dannede aluminat-ion har vist sig at fungere som en effektiv inhibitor, der har stor tendens til at udfælde sig på anodiske metalflader og i løbet af kort tid danne et lag på anodezonerne i systemet, dvs. alle de steder, hvor der er aktiv korrosion. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Mange undersøgelser har bekræftet, at der ved denne lagdannelse indgår andre anioner, som 2 tydeligvis har en synergistisk effekt med aluminium. Typisk har vandets silikatindhold betyd 3 ning, hvor en kompleks forbindelse mellem dette og det katodiske aluminium udfældes med 4 ækvivalente mængder, uanset meget store koncentrationsforskelle mellem saltene, typisk en 5 faktor 200-400 ved normale vandkvaliteter.

6 7

Metodens meget store fordel er, at der kan anvendes væsentligt mindre aluminium end med 8 traditionel elektrolyse, fordi aluminat-ionen ikke har samme tendens til flokkulering og udfæld 9 ning som den positive aluminium-ion, som ikke er i stand til i små koncentrationer at virke som 10 en katodisk inhibitor ved tilstedeværelse af kraftige anioner som fosfat og silikat. Dette betyder 11 yderligere, at der ikke som kendt ved anodisk opløst aluminium er behov for føromtalte behandlingstid, men at man kan udelade den behandlingsbeholder, som har været nødvendig ved den kendte teknik og i stedet montere en lille eiektrolyseceile.

DK 167870 B1 3

Det kan derfor konkluderes, at anodisk opløst aluminium ikke virker som effektiv korrosionsinhibitor uden "hjælpeioner," hvorfor en virkning er helt afhængig af vandkvaliteten modsætningsvis fremgangsmåden i henhold til opfindelsen.

5 Opfindelsen udøves i en gennemstrømmet beholder, eventuelt som en enklave, hvis beholderen af andre årsager er monteret i installationen, eksempelvis en varmtvandsbeholder eller hydrofor, eller i en selvstændig beholder monteret i en delstrøm eller fuldstrøm.

Valg af anode er bestemt af det konkrete krav til vandbehandlingen. I drikkevandssystemer vil 10 det ofte være en fordel at anvende uopløselige anoder, som i kraft af anodeprocessen vil danne oxygen, der kan sikre vandet et rimeligt oxygenindhold og dermed en frisk karakter. Til industrielt brug vil det ofte være en fordel at anvende opløselige anoder, fordi der til disse anlæg som regel desuden er et ønske om en flokkulation.

Claims (2)

1. Fremgangsmåde til korrosionsbeskyttelse af et vandsystem ved elektrolyse, ved hvilken man anvender en af vandet gennemstrømmet beholder med to eller flere elektroder for- 5 bundet til en strømkilde, kendetegnet ved, at man anvender mindst en katode, som indeholder metallet aluminium.

2. Fremgangsmåde til korrosionsbeskyttelse ifølge krav 1, kendetegnet ved, at katoden eller katoderne består af aluminium. 10