التآكل



آلية تكوّن حامض الكبريتيك.

آلية تكوّن حامض الكبريتيك.

التآكل بيولوجي المنشأ

14/06/2022

في الإجمالي، تم تصليح 22 متر مربع. وقد أظهرت عملية تفتيش أجريت مؤخرًا بأن سويبر كوت مازال سليمًا مع سطح جيد، ويواصل دوره في حماية الهيكل.

بعد نجاح منتجها سويبر كوت في تجديد البنية التحتية لمياه الصرف الصحي، تستعد شركة إيمرس لطرح حل معدني مبتكر لحماية أصول الصرف الصحي الجديدة. وتلقي الشركة الرائدة عالميًا في الحلول المعدنية للصناعة إلى توضيح العملية الكيميائية وراء منتجها الذي ثبت نجاحه على مدى 30 عامًا والذي يستخدم في دبي.

في جميع أنحاء العالم يعتبر تدهور البنية التحتية لجمع مياه الصرف الصحي بسبب التآكل البـــيولوجي النـــاتج عن كبــرتيــــد الهيــــدروجين من المشكلات الجادة التي تواجه الملاك والمشغلين.
عادة ما يتم بناء البنية التحتية لتجميع مياه الصرف الصحي مثل الأنابيب وغرف التفتيش والخزانات ومحطات الرفع وهياكل التحكم من الخرسانة الأسمنتية بورتلاند. ويعد أسمنت بورتلاند سيليكات الكالسيوم، ويساعد تشبعه بالمياه على تحرير هيدروكسيد الكالسيوم.
وتفرز البكتيريا الموجودة في المصارف حامض الكبريتيك والذي يتفاعل مع هيدروكسيد الكالسيوم وفق المعادلة التالية:
Ca(OH)2 + H2SO4  —> CaSO4 + 2H2O
هذا التفاعل يؤدي إلى إنتاج الجبس والمياه. وفي أجواء الرطوبة العالية، يبدأ الجبس في الذوبان. وتستمر هذه الظاهرة المدمرة لتترك أسمنت بورتلاند عرضة للهجمات.
إن التآكل البيولوجي الناتج عن كبرتيد الهيدروجين يعتبر ظاهرة معروفة ولكن في بعض الأحيان لا يتم فهم تفاصيل العملية. المدهش، أن مياه الصرف نفسها نادرًا ما تتعرض للتآكل. يبدأ التآكل مع كبريتيد الهيدروجين الذي يتم إنتاجه من خلال البكتيريا باستخدام الأوكسجين من الكبرتيد داخل مياه الصرف. وهذا يؤدي إلى تركزات في مناطق التدفق، ثم يتم إطلاقها بعد ذلك في شبكات المصارف في المناطق التي يوجد بها تدفقات مضطربة. وتحدث تلك التدفقات في العديد من الأماكن في النظام، مثل أنظمة الأنابيب، وغرف التفتيش، والمضخات، ومحطات المعالجة، وغيرها. وتؤدي إلى تحول كبرتيد الهيدروجين المذاب إلى غاز يرتكز على الهواء وهو أثقل من الهواء ويوجد أعلى مستوى السوائل، ويذوب في الرطوبة على أسطح الخرسانة فوق مستوى التدفقات.
وبما أن المياه تتكون من خلال أكسدة الهيدروجين، فإن غاز كبرتيد الهيدروجين يقوم بتكوين كبريتيد على هذه الأسطح، وهو مصدر غذاء طبيعي للبكتيريا الموجودة في نظام الصرف الصحي. وتقوم هذه البكتيريا الموجودة عادة في الطبقة المخاطية «بأكل» الكبرتيد في وجود الأوكسجين من الهواء. وتكون المادة الناتجة عن عملية هضم البكتيريا هي حامض الكبرتيك، وهذا الحامض يعد مادة تآكل لهياكل مياه الصرف وليس غاز كبرتيد الهيدروجين نفسه.
ومن العوامل المعززة لهذه الدورة البيولوجية للتآكل هو زمن الاحتباس الطويل، درجات الحرارة العالية، الأراضي المسطحة، وانخفاض قيم التدفقات. وفي ظل تزايد المناطق العمرانية في الوقت الحالي والتي تستفيد من البنية التحتية القائمة للمناطق الأكبر، فإن هذه العوامل سرعان ما تتزايد وتسود في جميع أنحاء العالم، حيث عادة ما تكون محطات المعالجة على بعد أميال عديدة من مركز المدينة، مما يتطلب مسافات طويلة لنقل السوائل.
وعلى خلاف الطبيعة الكيميائية لأسمنت بورتلاند، فإن عملية التشبع المائي لأسمنت ألومينات الكالسيوم لا تنتج هيدروكسيد الكالسيوم ولكنها تطلق هيدرات ألومينات الكالسيوم وجبسيت. ولكن الجبسيت من عملية تشبع أسمنت ألومينات الكالسيوم ليس سريع التأثر من هجمات كبرتيد الهيدروجين. وعند مستويات المياه الحمضية/ الاساسية pH فوق 3.5، فإن الجبسيت تكون غير قابلة للذوبان، مما يحميها من هجمات الأحماض. فيما يلي مستوى pH عند 3.5، يساهم الجبسيت في تحييد الأحماض على السطح من خلال استهلاك أيونات الهيدروجين:
2[Al2(OH)3]3- + 6H+ —>  2Al3+ + 6H2O
إن قياس أي مستوى حمضي يشير إلى مستوى تركز جزيئات أيونات الهيدروجين. وبالتالي كلما ارتفع محلول هذه الأيونات، كلما انخفض مستوى pH على السطح. وفي المعادلة المذكورة أعلاه تم إزالة *H 6  من المحلول ليصبح حيادي. هذه هي الطاقة الحيادية لألومينات الكالسيوم. هذا التفاعل الحيادي يطلق أيونات ألومينا (Al3+)  والذي يكون له تأثير على عملية أيض البكتيريا المولدة للأحماض. من خلال إزالة أيونات الهيدروجين من المحلول، يرتفع مستوى pH على السطح. وتتفاعل أيونات الألومينا الصادرة مع البكتيريا الموجودة لخفض نشاطها. وتعمل ألومينات الكالسيوم كحاجز واقٍ، مما يساعد على خفض تآكل الخرسانة.
وكلما زادت الجبسيت، كلما زادت ألومينات الكالسيوم المقاومة للتآكل. تحتوي طبقة الملاط التقليدية للألومينات الكالسيوم على 20 إلى 35 بالمائة لكل أسمنت ألومينات الكالسيوم، مع النسبة المتبقية 65 إلى 80 بالمائة تكون نظام بحص طبيعي مثل رمال السيلكا، والحجر الكلسي، والجرانيت، وغيرها. وبينما يكون أداء ألومينات الكالسيوم/ البحص الطبيعي أفضل عن المادة المستندة على أسمنت بورتلاند، فإن نسبة 20 إلى 30 بالمائة فقط من الأسمنت سوف تملك القدرة على تحييد الأحماض ومنع نشاط البكتيريا.
يعد سويبر كوت من إيمرس ملاطـًا من ألومينات الكالسيوم بنسبة 100 بالمائة (الأسمنت والبحص)، ويملك 100 بالمائة من المنتج القدرة على تحييد الحمض ومنع نشاط البكتيريا.
تتم عملية التصلد لسويبر كوت في الموقع، ويتم وضعه باستخدام الرش، حيث يوفر استراتيجية تصليح متميزة، وثبت نجاحها، ومختلفة تمامًا، مع سهولة استخدام النظام الأسمنتي لمقاومة أكثر ظروف التآكل البيولوجي قسوة. ويساعد المنتج على التماسك بشكل جيد لترطيب الأسطح، وتجديد الأسطح الهيكلية الصخرية خلال بضع ساعات.
تم استخدام أسمنت ألومينات الكالسيوم لحماية مباني الصرف الصحي منذ الخمسينيات عندما تم استخدامه في بيرث، استراليا. قامت شركة من جنوب أفريقيا بتبطين الأنابيب مسبقة الصب مع أسمنت ألومينات الكالسيوم منذ الستينيات. ومنذ أواخر السبعينيات، تم تبطين أنابيب الحديد لمياه الصرف باستخدام خرسانة ألومينات الكالسيوم والتي أصبحت من معايير EN.
طرحت علامة سويبر كوت في 1991، وتم استخدامها لأول مرة في تجديد غرفة تفتيش في دارة الصرف الصحي للطرق في فيرجينيا، الولايات المتحدة. وفي منطقة الشرق الأوسط، قامت شركة معالجة باستخدام أسمنت ألومينات الكالسيوم في 2016 لتجديد الجدران والدعامات في محطة معالجة الصرف الصحي في مدينة دبي الرياضية.
وفي هذه المدينة، كانت تصل المياه في صهاريج، ويتم إطلاق كميات كبيرة من غاز كبرتيد الهيدروجين في غرف المحطة. هذا المستوى العالي من غاز كبرتيد الهيدروجين، إلى جانب المناخ الدافئ في دبي، ساعد على عملية تآكل بيولوجي حادة. وقد فشلت البطانة الداخلية التي تحمي خزنات أسمنت بورتلاند بعد عدد قليل من السنوات من توفير الحماية، مما أدى إلى تآكل أسمنت البورتلاند تحته. وكان التحدي الذي واجهته شركة معالجة هو تجديد الغرف المتآكلة بدون تعطيل عملية التشغيل في محطة معالجة مياه الصرف. وفي خلال وقت متاح لمدة أربع ساعات فقط لتجديد الغرف، تم استبعاد طرق التجديد المعروفة بسبب حاجتها إلى الجفاف المسبق للطبقات الأساسية قبل وضع بطانة البوليمر مثل إيبوكسي. أما سويبر كوت فقد تطلب غمر الطبقة الأساسية بالمياه حتى يتم الوصول إلى مستويات تماسك جيدة. وبعد إتباع إجراءات العناية الواجبة مع سلسلة من مشاريع تجديد غرف التفتيش في عجمان، اختبار معالجة سويبر كوت لتجديد الغرف في مدينة دبي الرياضية. في الإجمالي، تم تصليح 22 متر مربع. وقد أظهرت عملية تفتيش أجريت مؤخرًا بأن سويبر كوت مازال سليمًا مع سطح جيد، ويواصل دوره في حماية الهيكل.
تملك الشركة أكثر من 100 عام من الخبرة في تصنيع أسمنت ألومينات الكالسيوم، مع استخدام سويبر كوت على مدى 30 عامًا لتجديد وتصليح البنى التحتية القائمة لمياه الصرف. وتعتزم إيمرس طرح منتج جديد هذا العام. ويتم رش أصول بنية تحتية جديدة لمياه الصرف المصنوعة من أسمنت بورتلاند أو عناصر جديدة مسبقة الصب والمعرضة لتآكل كبرتيد الهيدروجين طول حياتها، ببطانة بوليمر لتوفير الحماية، ولكن قلة المتانة تعني إنها تفشل بعد سنوات قليلة. ولمواجهة هذه المشكلة، تطرح إيمرس سويبر لاينر، الحل المعدني الذي يستهدف توفير الحماية المستمرة ضد تآكل كبريتد الهيدروجين لأصول البنية التحتية الجديدة لمياه الصرف.




المزيد من الأخبار



مواضيع ذات صلة