Материалы для оборудования установок озонирования
Существенным недостатком озонирования является разрушение озоном оборудования и трубопроводов. Предотвратить разрушение оборудования или продлить срок его службы можно лишь путем применения материалов, устойчивых к окисляющему действию озона.
Материалы и оборудование, находящиеся в постоянном контакте с озоном, подбираются в зависимости от среды, в которой присутствует окислитель (воздух или вода), и величин возможных концентраций окислителя. Например, в местах контакта с сухим воздухом концентрация озона обычно не превышает 20 г/м3 газовой смеси, во влажном воздухе после контактных камер она составляет около 1 г/м3газовой смеси и в обрабатываемой воде — 0,1—4 г/м3.
Основным материалом для оборудования постов озонирования являются металлы, которые (за исключением алюминия) обладают достаточной стойкостью по отношению к окислителю.
Условные обозначения: Д — длительное использование; С — средний срок использования; СМ — средний срок использования прн малых концентрациях озона, Б — быстрое разрушение.
Нержавеющие стали высших категорий наиболее хорошо сопротивляются коррозии как во влажной, так и в сухой среде. Поэтому они служат сырьем для изготовления генераторов озона и распределительных трубопроводов, элементов диспергирующих устройств и оборудования по деструкции остаточного озона в воздухе. С другой стороны, нержавеющие стали даже высокого качества подвергаются действию кислот, следовательно, в озонируемом воздухе не должно быть влаги, которая способствует образованию HNO3.
Поливинилхлориды имеют довольно высокую степень стойкости к кислотам, но разрушаются под давлением, поэтому их использование ограничено.
Одними из лучших являются гипалоновые и этилен-пропиленовые эластичные прокладки, гарантирующие герметичность генераторов озона и стыков циркуляционных трубопроводов.
Для строительства контактных камер и других крупных резервуаров желательно применение армированного бетона, однако при этом требуется выполнение следующих условий: цемент не должен содержать большого количества алюмината кальция, а металлическую арматуру необходимо закладывать на глубину не менее 4 см от поверхности стенки, контактирующей с озоном.
Керамика и стекло стойки к коррозионному действию озона и находят применение в качестве пористых диффузоров для диспергирования газа.
Для продления срока службы металлического оборудования, применяемого в технике озонирования, используют различные покрытия (лаки, краски, облицовки) на основе органических веществ. Электрохимическими исследованиями установлено, что при отсутствии покрытий глубина коррозии на погруженной в воду стальной поверхности возрастает пропорционально увеличению концентрации присутствующих окислителей. При контакте металлической поверхности с обрабатываемой водой, не содержащей окислителя, глубина коррозии достигает 0,4 мм/год, а в присутствии озона с концентрацией 2 г/м3 превышает 2 мм/год. Покрытия защищают стальное оборудование от разрушающего действия озона, снижая или полностью предотвращая возможность окисления металла. Системы органических покрытий имеют различную степень сопротивляемости растворенному в воде озону, которая объясняется их химической структурой, а также зависит от качества предварительной обработки металлических поверхностей (удаление наростов и ржавчины, полировка) и равномерности нанесения защитного слоя. В зависимости от качества подготовки поверхности разрушение антикоррозионного слоя может произойти в период от месяца до года. В связи с этим возникает необходимость в быстрой замене покрытий. Антикоррозионные покрытия должны обладать механической твердостью, быть безопасными в санитарном отношении и иметь толщину не менее 300 мкм, если они находятся в контакте с озонированной водой.
Требования, предъявляемые к увеличению срока службы покрытий, вынуждают искать новые, более эффективные в отношении коррозии покрытия. Определенный интерес проявляется к вулканизированной резине, так как срок ее службы в присутствии окислительных агентов значительно выше, чем у органических веществ. К положительной стороне антикоррозионных резиновых покрытий относится также и то, что они стойки к температуре и по качеству не противоречат условиям контакта с питьевой водой. Срок службы мягкой вулканизированной резины установлен опытным путем в результате воздействия на нее растворенных в воде озона (2 мг/л) и хлора (3 мг/л) в течение 360 ч при температуре 14 °С и последующей обработки газообразным озоном с концентрацией окислителя 20 г/м3 воздуха. Экстраполяцией с использованием экстремальных значений подсчитано, что срок службы мягкой вулканизированной резины может составить 7,2—10,8 года. На практике продолжительность использования резины может быть больше расчетной, так как со временем разрушение материала ослабляется.