Torre de Enfriamiento: Control ORP de Cloro

La proliferación de microorganismos y la resultante formación de limo es un problema que ocurre comúnmente en sistemas acuosos. Los microbios problemáticos que producen limo pueden incluir bacterias, hongos y/o algas. Los depósitos de limo generalmente ocurren en muchos sistemas acuosos industriales, incluidos sistemas de agua de refrigeración, sistemas de fábricas de pulpa y papel, operaciones petroleras, lodos de arcilla y pigmentos, sistemas de agua recreativa, sistemas de lavado de aire, fuentes decorativas, pasteurizadores de alimentos, bebidas y procesos industriales, sistemas de agua dulce. , sistemas depuradores de gases, sistemas de látex, lubricantes industriales, fluidos de corte, etc.

El crecimiento de estos organismos es un problema grave en los sistemas de agua municipales e industriales, como los sistemas de agua de refrigeración de un solo paso o de recirculación, estanques de refrigeración, tuberías de entrada, tanques de agua de lastre y depósitos de barcos que extraen agua de cuerpos de agua infestados. Los microbios pueden causar muchos problemas, incluida la pérdida de presión por suciedad de las tuberías y del intercambiador de calor, pérdida de eficiencia del intercambiador de calor debido al recubrimiento de las superficies de intercambio de calor, promoción y aceleración de la corrosión en las superficies metálicas, aumento del tiempo de inactividad o roturas en las hojas de papel de la pulpa. y sistemas de papel, y deterioro de los componentes de la torre de enfriamiento.

Este crecimiento puede provocar graves obstrucciones y daños en los sistemas que colonizan, lo que provoca tiempos de inactividad del sistema y costosas limpiezas y reparaciones. Como consecuencia de los efectos nocivos del crecimiento biológico incontrolado y la contaminación en muchos procesos industriales, se han desarrollado diferentes biocidas y antimicrobianos para ayudar a eliminar y controlar el crecimiento biológico. Los biocidas y antimicrobianos se utilizan para controlar el crecimiento microbiano en varios medios acuosos diferentes.

A menudo, un biocida es insuficiente para controlar el crecimiento biológico en los medios acuosos. Los biocidas pueden actuar en combinación, es decir. de forma sinérgica, para producir un mejor desempeño biocida en comparación con la eficacia obtenida cuando cada biocida se usa por separado. La combinación de dos biocidas puede producir una eficacia mejorada más allá del efecto acumulativo o aditivo de los dos biocidas. Esto probablemente refleja un efecto biocida sinérgico sobre algunos componentes esenciales de la célula para la supervivencia y el crecimiento sostenido. Una combinación de dos biocidas que son sinérgicos permite la adición de menores cantidades de biocidas individuales para lograr el nivel de control deseado. Una práctica común es alternar la alimentación con dos tipos diferentes de biocida, no permitiendo que el crecimiento biológico se vuelva resistente a uno u otro. Esto "choque" El tratamiento tiene mucho éxito en controlar el crecimiento biológico indeseable. Esto tiene impactos ambientales y económicos ventajosos. Permite una descarga reducida de posibles contaminantes ambientales y un programa de control más rentable para diversos sistemas industriales.

El cloro se utiliza como biocida oxidante para controlar este crecimiento biológico en la mayoría de las torres de enfriamiento industriales. Monitorear el ORP (potencial de reducción de oxidación)/redox es muy útil por su capacidad para correlacionar lecturas de milivoltios con la fuerza de desinfección del agua.

Para que el cloro (Cl2) funcione correctamente en las torres de enfriamiento debe estar presente en las formas oxidantes del ácido hipocloroso (HOCl) o del ion hipocorito (OCl-). El equilibrio entre las tres especies depende del pH y puede controlarse mediante electrodos de potencial de oxidación-reducción (ORP).

ORP es una medida de la resistencia oxidante o reductora de una solución. La forma química de observar los procesos redox es que el reductor transfiere electrones al oxidante. Así, en la reacción, el agente reductor o reductor pierde electrones y se oxida y el oxidante u agente oxidante gana electrones y se reduce. Cuando los electrones se transfieren de una especie a otra en una reacción química, la reacción se llama reacción de oxidación-reducción; donde los agentes oxidantes y reductores se denominan par redox.

Las reacciones de oxidación y reducción ocurren juntas, los electrones generados por una reacción de reducción deben adquirirse mediante una reacción de oxidación. La transferencia de electrones entre las dos especies continúa hasta que se alcanza el equilibrio.

El ORP mide la relación entre las actividades de las especies oxidantes y reductoras en una solución. Esto indica la actividad electrónica de la solución, es decir, su capacidad para oxidar o reducir otra sustancia; no indica la concentración del agente oxidante o reductor predominante. La velocidad de respuesta varía con la concentración del sistema redox, las concentraciones altas son rápidas y las concentraciones bajas son lentas.

Actividad y medición del cloro.

Por debajo de un pH de 1,9, el cloro existe como una molécula diatómica (Cl2) en el agua. A medida que el pH aumenta por encima de 1,9, el cloro oxida el agua para producir HOCl, que se disocia aún más en OCl por encima de un pH de 7,3. El cloro elemental no es tan eficaz para matar organismos como el HOCl y el OCl-. Por lo tanto, para una eficacia óptima es deseable controlar el pH de la torre de enfriamiento entre 7 y 8 pH. También es necesario controlar la cantidad de cloro en la torre para asegurar que haya suficiente para controlar el crecimiento biológico, pero no tanto como para causar corrosión en los equipos o crear una carga excesiva en la instalación de tratamiento de agua. Un Sistema de medición de redox Se puede utilizar para indicar tanto la cantidad como la actividad del cloro en el agua de refrigeración.

            

                 

Dado que la adición de cloro aumenta la capacidad oxidante del agua, la medición del ORP proporciona un indicador útil de la cantidad y eficacia del cloro presente en el agua. Sin embargo, como hemos visto, el pH afecta el potencial oxidante del cloro disponible, por lo que el ORP variará con los cambios de pH y con los cambios en los niveles de cloro. Para proporcionar una indicación del nivel de cloro debemos compensar la medición de ORP por los efectos de la variación del pH. Una forma de hacerlo es reemplazar el electrodo de referencia Ag/AgCl que normalmente se usa con el electrodo ORP por un electrodo de medición de pH.

Sistema de medición

Si la cantidad total de cloro en el sistema permanece constante, pero el pH cambia, habrá un cambio correspondiente en la lectura de ORP medida. Por lo tanto para nosotros el ORP para controlar la adición de cloro debemos compensar la medición de los cambios de pH. La forma más sencilla de hacerlo es sustituir un electrodo de pH por el electrodo de referencia utilizado con un FLXA21 o PH450G configurado para servicio ORP. Esta técnica sólo es válida en un rango estrecho de pH de 6,5 a 8,0 y sólo debe utilizarse en sistemas simples que funcionen a temperaturas estables. (La medición no se compensa por los cambios de temperatura). No debe usarse en situaciones donde pueda haber un cambio grande en la composición del fondo, como corrientes de aguas residuales o estanques de tratamiento. La Figura 1 muestra los niveles típicos de ppm de cloro versus los valores de lectura de mV.