تأثیر آب تصفیه شده بر لوله ها و مجاری جریان آب؛ آیا آب تصفیه شده باعث خوردگی می شود؟

یکی از پرسش های مهم درباره دستگاه های تصفیه آب این است که آیا آب تصفیه شده می تواند باعث خوردگی لوله ها، اتصالات، شیرآلات، مخزن و سایر اجزای مسیر آب شود؟ پاسخ کوتاه این است که آب تصفیه شده الزاماً خورنده نیست، اما تغییر شیمی آب می تواند در بعضی شرایط احتمال خوردگی برخی فلزات را تغییر دهد.

خورندگی نتیجه تعامل عواملی مانند pH، قلیائیت، سختی، TDS، کلرید، سولفات، اکسیژن محلول، CO2، دما، سرعت جریان، جنس لوله و مدت تماس آب با سطح است.

خوردگی لوله چیست؟

Corrosion یا خوردگی مجموعه واکنش های شیمیایی و الکتروشیمیایی است که می تواند باعث تخریب تدریجی فلز شود. خوردگی می تواند یکنواخت، حفره ای، گالوانیکی یا موضعی باشد و در برخی شرایط باعث آزاد شدن یون های فلزی در آب شود.

آیا آب خالص فلز را می خورد؟

عبارت «آب خالص فلز را می خورد» بیش از حد ساده شده است. آبی با مواد معدنی و قلیائیت بسیار کم ممکن است در برخی سیستم های فلزی رفتار متفاوتی داشته باشد، اما میزان خوردگی را نمی توان فقط از خلوص یا TDS پیش بینی کرد.

آیا TDS پایین یعنی آب خورنده است؟

خیر. TDS پایین به تنهایی اثبات کننده خورندگی نیست. دو نمونه آب با TDS یکسان می توانند از نظر pH، قلیائیت، کلرید و سایر ترکیبات رفتار متفاوتی داشته باشند.

آب RO چه تغییری در آب ایجاد می کند؟

غشای اسمز معکوس بسیاری از یون های محلول مانند کلسیم، منیزیم، سدیم، کلرید، سولفات و بی کربنات را کاهش می دهد. میزان کاهش به غشا، فشار، دما و ترکیب آب ورودی وابسته است.

برای آشنایی با ساختار و عملکرد غشای RO، مقاله ممبران دستگاه تصفیه آب چیست؟ را مطالعه کنید.

چرا آب RO می تواند قلیائیت کمتری داشته باشد؟

RO می تواند مقدار قابل توجهی از یون های مرتبط با قلیائیت، از جمله بی کربنات، را کاهش دهد. کاهش قلیائیت به معنی کاهش ظرفیت بافری آب در برابر تغییر pH است.

چرا pH آب RO ممکن است تغییر کند؟

رفتار CO2 محلول با یون های معمول متفاوت است. در برخی شرایط، وجود CO2 همراه با کاهش ظرفیت بافری می تواند باعث شود pH آب RO نسبت به آب ورودی پایین تر اندازه گیری شود، اما این یک قانون ثابت برای همه سیستم ها نیست و pH باید اندازه گیری شود.

قلیائیت چرا مهم است؟

Alkalinity ظرفیت آب برای مقاومت در برابر تغییرات اسیدی را توصیف می کند. در بسیاری از آب ها بی کربنات نقش مهمی در قلیائیت دارد. آبی با قلیائیت بسیار پایین ممکن است نسبت به تغییرات شیمیایی حساس تر باشد.

سختی آب و خوردگی

سختی عمدتاً با کلسیم و منیزیم مرتبط است. در برخی شرایط ترکیبات کلسیمی می توانند روی سطح لوله رسوب کنند، اما این به معنی آن نیست که هرچه آب سخت تر باشد خوردگی کمتر است. آب سخت می تواند رسوب، گرفتگی و مشکلات تجهیزات ایجاد کند.

رسوب و خوردگی یکسان نیستند

Scaling یا رسوب گذاری و Corrosion یا خوردگی دو پدیده متفاوت هستند. نبود رسوب الزاماً به معنی خورنده بودن آب نیست.

آب تصفیه شده و لوله مسی

در لوله های مسی، pH، قلیائیت، کلرید، سولفات، اکسیژن محلول، دما، سرعت جریان و شرایط سطح داخلی لوله می توانند بر خوردگی اثر بگذارند. در شرایط نامناسب امکان آزاد شدن مس یا خوردگی موضعی وجود دارد.

لوله های آهنی و فولادی

آهن و فولاد در حضور آب و اکسیژن می توانند دچار خوردگی شوند. محصولات خوردگی ممکن است باعث تغییر رنگ آب، رسوبات قهوه ای یا قرمز، طعم فلزی و مشکلات فنی شوند.

نقش اکسیژن محلول

Dissolved Oxygen در بسیاری از واکنش های خوردگی فلزات نقش دارد. بنابراین حتی آب با TDS پایین را نمی توان فقط با عدد TDS ارزیابی کرد.

کلرید چرا مهم است؟

کلرید می تواند در خوردگی برخی فلزات و خوردگی موضعی در شرایط خاص اهمیت داشته باشد. RO معمولاً مقدار قابل توجهی از کلرید را کاهش می دهد که از این جنبه می تواند مفید باشد.

آیا RO می تواند بعضی عوامل خورنده را کاهش دهد؟

بله. RO علاوه بر کلسیم و منیزیم، بسیاری از یون های دیگر از جمله کلرید و سولفات را نیز کاهش می دهد. بنابراین اثر نهایی RO بر خورندگی باید بر اساس کل ترکیب شیمیایی آب بررسی شود.

تفاوت آب RO و آب DI

آب RO با غشای اسمز معکوس تولید می شود و مقدار زیادی از مواد محلول آن کاهش می یابد، اما معمولاً کاملاً فاقد یون نیست. آب DI با فرایند Deionization می تواند به خلوص یونی بسیار بالاتری برسد.

برای مقایسه دقیق این مفاهیم، مقاله تفاوت آب هیدروژنه و آب دیونایز شده و مقاله تصفیه آب آزمایشگاهی اطلاعات تکمیلی ارائه می کنند.

چرا رفتار آب فوق خالص را نباید به RO خانگی تعمیم داد؟

دستگاه RO خانگی معمولاً آب فوق خالص آزمایشگاهی با مقاومت ویژه حدود 18.2 MΩ·cm تولید نمی کند. سیستم های Ultrapure از نظر خلوص و طراحی مسیر توزیع شرایط متفاوتی دارند.

آب نرم شده با آب RO فرق دارد

در سختی گیر رزینی سدیمی، کلسیم و منیزیم با سدیم مبادله می شوند و TDS الزاماً به شکل چشمگیری کاهش نمی یابد. در RO بخش قابل توجهی از یون ها از جریان محصول جدا می شوند. بنابراین Softened Water و RO Water یکسان نیستند.

برای شناخت انواع رزین ها، مقاله انواع رزین در صنعت تصفیه آب را ببینید.

آیا فیلتر مینرال می تواند شیمی آب RO را تغییر دهد؟

فیلترهای Remineralization در صورت طراحی مناسب می توانند مقداری مواد معدنی را دوباره وارد آب کنند و بر pH، قلیائیت، کلسیم، منیزیم و طعم اثر بگذارند. اما صرف وجود عبارت Mineral Filter تضمین کننده ترکیب شیمیایی مشخص نیست.

نقش فیلتر قلیایی

برخی فیلترهای قلیایی یا Remineralization می توانند pH یا قلیائیت را تغییر دهند، اما هدف نباید صرفاً رسیدن به بالاترین pH باشد. کیفیت آب باید متناسب با کاربرد تنظیم شود.

آیا آب RO به شلنگ های پلاستیکی آسیب می زند؟

در پلیمرها خوردگی الکتروشیمیایی فلز مطرح نیست، اما کیفیت ماده، استاندارد تماس با آب آشامیدنی، دما، فشار و کیفیت ساخت اهمیت دارند.

استیل ضدزنگ و آب تصفیه شده

Stainless Steel مقاومت خوردگی بالایی دارد اما مصونیت مطلق ندارد. گرید آلیاژ، کلرید، دما، جوشکاری، وضعیت سطح و شیمی آب بر عملکرد آن اثر دارند.

خوردگی گالوانیکی چیست؟

اگر دو فلز متفاوت در حضور الکترولیت با یکدیگر تماس الکتریکی داشته باشند، ممکن است سلول گالوانیکی ایجاد شود و یکی از فلزات سریع تر خورده شود. بنابراین گاهی مشکل از ترکیب نامناسب فلزات و اتصالات است، نه صرفاً آب تصفیه شده.

سرعت جریان و دما

سرعت بسیار بالا یا شرایط جریان نامناسب می تواند بر خوردگی و فرسایش برخی سیستم ها اثر بگذارد. دما نیز سرعت واکنش های شیمیایی و الکتروشیمیایی را تغییر می دهد؛ بنابراین رفتار آب سرد با همان آب در بویلر یا خطوط آب گرم یکسان نیست.

زمان ماند آب در لوله

آبی که مدت طولانی در لوله باقی می ماند فرصت بیشتری برای تعامل با سطح دارد. به همین دلیل ترکیب اولین آب برداشت شده پس از رکود طولانی می تواند با آب پس از جریان یافتن متفاوت باشد.

آیا خوردگی می تواند فلزات را وارد آب کند؟

بله. بسته به جنس سیستم، خوردگی می تواند باعث افزایش آهن، مس، نیکل یا در برخی شبکه های قدیمی سرب در آب شود. کیفیت مسیر توزیع بخشی از کیفیت آب آشامیدنی است.

مزیت سیستم Point-of-Use

در دستگاه زیرسینکی، آب تصفیه شده معمولاً مسیر نسبتاً کوتاهی تا شیر برداشت اختصاصی دارد. این شرایط با توزیع آب RO در یک شبکه فلزی بزرگ و طولانی متفاوت است.

چرا معمولاً تمام آب ساختمان با RO خانگی تصفیه نمی شود؟

حمام، شست وشو و بسیاری از مصارف خانگی الزاماً به آب RO نیاز ندارند. RO کل ساختمان می تواند هزینه تجهیزات، انرژی، پساب، ذخیره سازی و پیچیدگی کنترل شیمی آب را افزایش دهد.

آیا آب RO برای لوله کشی ساختمان خطرناک است؟

نمی توان پاسخ عمومی بله یا خیر داد. اگر حجم زیادی از آب RO در شبکه فلزی طولانی توزیع شود، شیمی آب محصول و سازگاری آن با جنس لوله ها باید بررسی شود.

چه پارامترهایی برای ارزیابی خورندگی مهم هستند؟

pH، Alkalinity، Hardness، TDS یا Conductivity، Calcium، Magnesium، Chloride، Sulfate، Dissolved Oxygen، Temperature و در برخی کاربردها CO2 از پارامترهای مهم هستند. جنس لوله و شرایط بهره برداری نیز باید مشخص باشد.

شاخص LSI چیست؟

Langelier Saturation Index یا LSI وضعیت اشباع آب نسبت به کربنات کلسیم را بررسی می کند و می تواند درباره تمایل به رسوب گذاری یا حل شدن کربنات کلسیم اطلاعات بدهد. اما LSI شاخص جامع و قطعی تمام انواع خوردگی نیست.

چرا pH به تنهایی کافی نیست؟

دو نمونه آب با pH یکسان می توانند قلیائیت، سختی، کلرید، اکسیژن محلول و ترکیب یونی متفاوتی داشته باشند و در نتیجه رفتار خوردگی آنها نیز متفاوت باشد.

چرا TDS متر برای تشخیص خوردگی کافی نیست؟

TDS متر معمولی عمدتاً هدایت الکتریکی را اندازه گیری و به TDS تقریبی تبدیل می کند. این دستگاه مقدار کلرید، قلیائیت، سختی، pH یا نرخ خوردگی را مشخص نمی کند. بنابراین TDS متر دستگاه اندازه گیری خوردگی نیست.

آیا آب با TDS صفر برای خانه لازم است؟

خیر. هدف دستگاه خانگی تولید آب آزمایشگاهی فوق خالص نیست. رسیدن به کمترین عدد ممکن روی TDS متر الزاماً به معنی بهترین کیفیت آب نیست.

طراحی متعادل RO

یک سیستم مناسب باید کیفیت آب ورودی، عملکرد غشا، کیفیت آب محصول، کاربرد، مواد مسیر انتقال، نگهداری و در صورت نیاز Post-Treatment یا Remineralization را در نظر بگیرد.

علائم احتمالی خوردگی

تغییر رنگ آب، طعم فلزی، لکه های آبی یا سبز در برخی سیستم های مسی، رسوبات قرمز یا قهوه ای در سیستم های آهنی، نشتی نقطه ای یا افزایش فلزات در آزمایش آب می توانند نیازمند بررسی باشند. این علائم به تنهایی علت دقیق را تعیین نمی کنند.

اگر نگران خورندگی آب RO هستیم چه کنیم؟

به جای تغییر تصادفی دستگاه، ابتدا آب اندازه گیری شود. حداقل بررسی pH، TDS یا EC، سختی و قلیائیت اطلاعات بسیار بیشتری از TDS به تنهایی می دهد. برای سیستم های بزرگ یا فلزی حساس، آنالیز کامل تر و بررسی مهندسی مناسب است.

چند باور اشتباه

هرچه TDS پایین تر باشد آب خورنده تر است: الزاماً صحیح نیست.
آب RO حتماً لوله را می خورد: صحیح نیست و شیمی آب و جنس سیستم باید بررسی شود.
اگر آب رسوب ایجاد نکند پس خورنده است: صحیح نیست.
فیلتر مینرال تمام مشکلات خوردگی را حل می کند: تضمینی نیست.
آب DI و RO خانگی یکی هستند: خیر.

مدیریت مسیر انتقال آب تصفیه شده

کیفیت آب ورودی، فرایند تصفیه و سیستم ذخیره و انتقال باید با هم بررسی شوند. مخزن، لوله، شلنگ، شیرآلات و اتصالات نیز بخشی از سیستم کیفیت آب هستند.

آیا آب تصفیه شده می تواند عمر تجهیزات را افزایش دهد؟

در برخی کاربردها بله. کاهش سختی، ذرات و بعضی یون ها می تواند رسوب و برخی مشکلات تجهیزات را کاهش دهد. اما اگر شیمی آب محصول با مواد تجهیزات سازگار نباشد، خوردگی نیز می تواند مطرح شود. هدف مهندسی باید کنترل همزمان رسوب و خوردگی باشد.

نتیجه گیری

آب تصفیه شده به خودی خود مترادف با آب خورنده نیست و این نتیجه گیری که «چون TDS آب RO پایین است پس حتماً لوله ها را می خورد» علمی نیست.

خورندگی حاصل تعامل pH، قلیائیت، سختی، ترکیب یونی، کلرید، سولفات، اکسیژن محلول، CO2، دما، سرعت جریان، جنس لوله و زمان تماس است.

اسمز معکوس می تواند هم عوامل رسوب زا و برخی یون های مؤثر در خوردگی را کاهش دهد و هم قلیائیت و مواد معدنی آب را کم کند. بنابراین نتیجه نهایی باید با اندازه گیری شیمی آب و توجه به جنس سیستم انتقال ارزیابی شود.

خلاصه علمی: آب RO الزاماً خورنده نیست؛ TDS پایین به تنهایی معیار خورندگی نیست؛ و برای تعیین رفتار آب نسبت به لوله ها باید شیمی کامل آب و جنس مسیر انتقال بررسی شود.