شاخص رایزنر

شاخص رایزنر :

شاخص رایزنر ، از شاخص های مهم برای خورندگی آب می باشد که در آزمایشگاه آب و فاضلاب آبرام محاسبه میگردد. آب میتواند باعث خوردگی خطوط انتقـال و توزیـع و نیز ایجاد لایه های ضـخیم رسـوبی بـر روی سـطوح و دیواره های تاسیسات تبادل حرارتی گردد. خوردگی بر اساس یک واکنش فیزیکی شـیمیایی بـین یـک مـاده و محیط اطراف آن انجام میگیرد و به تغییر خواص آن ماده منجر میگردد. در این فرآینـد چنـدین فـاکتور شیمیایی، الکتریکی، فیزیکی و بیولوژیکی تأثیر دارند. این فرایند به طور کلی فرایند زیان آوری است که اثـرات سوء زیادی بر بهداشت و سلامت شهروندان و مسائل اقتصادی، اجتماعی، فنی و مهندسی و زیباشـناختی دارد. خوردگی آب پدیده ای است که در اثر تماس مواد با محیط اطراف به وجود می آید.

در مبحـث مهندسـی مواد با توجه به ماهیت فرایند خوردگی، این پدیـده در دو شاخه بررسی مـیشـود کـه شـامل خـوردگی حاصل از فرسایش و خوردگی الکتروشیمیایی است. نوع اول شامل تخریب مـواد توسـط عوامـل فیزیکـی مثـل برخورد مواد جامد معلق موجـود در لولـه هـای انتقـال آب یا فاضلاب است که وقوع آن بـا توجـه بـه ماهیـت عوامل موثر در آن در لوله هـای فلـزی و غیـر بتـونی نظیر بتون مسلح محتمل میباشد. لیکن نوع دوم شامل ایجاد پیل الکتریکی و انجام واکنشهای الکتروشیمیایی بین محیط اطراف و ماده موجود در آن است که بـا توجـه به ماهیت فرآیند در مواد فلزی نظیر لوله های فولادی مــورد اســتفاده در خطــوط انتقــال و توزیــع آب رخ میدهد.

مشخص شده که خوردگی سازه های فلزی تـاثیر قابـل ملاحظه ای در اقتصاد ایالات متحده از جمله در بخشهای زیرساختها، حمل و نقل، خدمات شهری، ساخت و تولید، و سایر امورات از جمله تاسیسات آبرسانی شهری دارد. لذا شاخص رایزنر از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

طبـق اسـتاندارد ISO 8044خـوردگی بـر هـمکـنش فیزیکوشیمیایی بین فلز و محیط اطـراف آن اسـت کـه نتیجه آن تغییر خواص فلز بـوده و سـبب صـدماتی بـه فلز، محیط پیرامون و یـا سیـستمهـای فنـی کـه در آن شرکت دارند میگردد. خورندگی تحـت تـأثیر عـواملی مثـل ،pH، دی اکـسید کربن ، سختی و قلیائیت ، درجـه حـرارت ، سـرعت آب، جامدات محلـول ، اکـسیژن محلـول و کلـر باقیمانـده،
خـستگی، تـنش و برخـورد (کاویتاسـیون ، فرسـایش و سایش بوسیله ماسه ها) ایجاد میشود. رسوبگذاری نیز شامل ترکیب یون های فلـزی دو ظرفیتـی موجـود در آب با عوامل سختی است. عمده ترین رسـوبات شـامل کربنـات کلـسیم، کربنــات منیـزیم، سـولفات کلـسیم و کلراید منیزیم مـیباشـد. عـدم کنتـرل رسـوبات فـوق هزینه هـای زیـادی را بـر تاسیـسات آبرسـانی تحمیـل مینماید.
خوردگی و رسوبگذاری میتواند سبب مسدود شـدن لوله ها، کاهش دبی عبوری و عیـوب غیـر منتظـره در لوله ها گردد و همچنین میتواند باعث سـوراخ شـدن لوله ها شود که در ایـن حالـت آب زیـادی از لولـه هـا نشت کرده و میزان آب از دسـت رفتـه بـسیار قابـل توجه خواهد بود.

با توجه به تنوع منابع تامین آب، طبیعـی اسـت کـه ایـن آبها دارای کیفیت متفـاوتی بـویژه از لحـاظ نمـکهـای محلول در آن باشند. عمومـا آبهـا دارای کـاتیونهـای فلزات قلیایی خاکی دو ظرفیتـی کلـسیم و آنیـونهـای گوناگون از جمله بیکربنات، کربنات، کلریـد و سـولفات هــستند. آبهــای خورنــده موجــب پدیــد آمــدن آلاینده های ثانویه مانند آهـن، روی، مـس و منگنـز در غلظتهای بالاتر از حـد اسـتاندارد در آب آشـامیدنی میشوند، که مشکلاتی نظیر مزه، بو، رنـگ و لکـه روی سرویسهای بهداشتی را بوجود میآورند.

علاوه بر این مشکلات خوردگی باعث رشد بـاکتریهـا در آب و بالا رفتن کدورت آب شده و کیفیت آب را از نظر زیبا شناختی کاهش میدهند. پایداری آب باعث عدم خورندگی و رسوبگذاری آن مــیشــود، بنــابراین تمایــل آب بــه خورنــدگی و رسوبگذاری با پایداری آب مـشخص مـیشـود. آب پایدار تمایل به خورندگی و رسوبگذاری کمی دارد و مقادیر آنها برای نوع استفاده متفاوت است.
راهکارهای زیـادی توسـط دانـشمندان و محققـین بـه منظور جلوگیری از پدیده های خوردگی و رسوبگذاری در تاسیسات ارائه شده است. با این وجود بهره گیری از روشهای پیش بینی کننده، توأم با اسـتفاده از هـر روش کنترل، میتواند به نحو مطلـوبتری اثـرات و خـسارات ناشی از این پدیدهها را در صنعت تـصفیه آب کـاهش دهد. با این دیدگاه توجـه بـه کیفیـت آب تحـویلی بـه مصرف کننده از اهمیت ویژ های برخوردار خواهد شد. شاخص رایزنر

شاخص اشباع لانژلیه (LSI) مدلی است مـشتقشـده از مفهوم تئوریکی اشباع و شاخصی از درجه اشـباع آب بـا کربنات کلسیم ارائه مینماید. میزان ،LSIمفهوم اشـباع را با اسـتفاده از pHبـه عنـوان یـک متغیـر اصـلی بیـان مینماید. LSIمیتواند به عنوان تغییر مـورد نیـاز pH جهت رسیدن آب به تعادل تعبیر گردد.

شاخص رایزنر (RSI) ارتباط بین یک سری داده های تجربی با ضخامت پوسته مشاهده شده در سیستم های آب شهری را با شیمی آب تبیین مینماید. نظیر LSI می توان شاخص رایزنر را نیز بر مبنای مفهوم سطح اشباعیت باشد. RSI ارتباط بین حالت اشباع کربنات کلسیم و تشکیل پوسته را بصورت کمی نشان میدهد. برای محاسـبه LSI و RSI پارامترهـای قلیائیـت کـل ، سـختی کلـسیمی و مــواد جامـد محلــول ، pH ،واقعـی آب و درجــه حرارت آب oCضروری میباشد. کیفیـت آب، تغییـر درجه حرارت و یا تبخیر میتواند شاخص را تحت تـاثیر قرار دهد.

شاخـصهای لانژلیـه و رایزنـر در واقـع تفـاوت بـین pH واقعـی آب و pHاشـباعشـده توسـط کربنـات کلـسیم (CaCO3)مـیباشـد و بـه عنـوان شاخـصی بـرای بیـان خورندگی و رسوبگذاری آب به کار میروند.

روش کار شاخص رایزنر :

پس از آنالیز نمونه ها و به دست آمـدن مقـادیر کمّـی پارامترها،با استفاده از نـــــرم افـــــزار RSI وLSI،شاخــص هایWater Stability Analyzer محاسبه می گردد. مبنای محاسـبه شاخـصها بـر روابـط زیر استوار میباشد :

شاخص LSI :

که ،pHsدر واقع pH اشباع آب از کلسیت یا کربنات کلسیم میباشد و از رابطه زیر محاسبه میگردد :

تفسیر LSI به صورت زیر میباشد :

LSI < 0

پتانسیل تشکیل پوسته وجود ندارد و آب CaCO3را حل خواهد کرد (خورنده)

LSI = 0

عدم تمایل به رسوبگذاری و خورندگی (حالت تعادل)

LSI > 0

تمایل به تشکیل پوسته (رسوب )