고급 냉각수 처리 개념(4부)

편집자 주: 이것은 Buecker & Associates, LLC의 사장인 Brad Buecker가 쓴 여러 부분으로 구성된 시리즈의 네 번째 기사입니다.

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수십 년 동안 산화 미생물억제제는 냉각 시스템의 미생물 제어를 위한 핵심 처리 역할을 해왔습니다. 염소는 가장 잘 알려진 살생물제이지만 스케일/부식 제어 프로그램의 발전과 약산성 pH에서 중염기성 pH로의 관련 변화가 많은 경우 이러한 선택에 영향을 미쳤습니다. (1) 대체 또는 변형된 산화제가 더 효과적일 수 있습니다. 어려운 조건에서는 보충적인 비산화 살생물제도 도움이 될 수 있습니다. 이 시리즈의 다음 두 부분에서는 미생물 및 거시생물학적 제어에 대한 가장 중요한 개발을 조사합니다.

많은 참고자료에 따르면 1893년은 염소가 식수 살생물제로 최초로 사용된 해로, 1900년대 초 기술이 급속히 발전했습니다. 일반적으로 1톤 실린더에 공급되는 염소 가스는 많은 시설, 식수 등의 저장 방법이 되었습니다. 염소를 물에 첨가하면 다음과 같은 반응이 일어난다.

Cl2 + H2O ⇌ HOCl + HCl Eq. 1

차아염소산인 HOCl은 살상물질로 세포벽을 뚫고 세포 내부 성분을 산화시키는 작용을 한다. 기체 염소의 안전 문제로 인해 많은 산업 시설에서는 일반적인 활성 염소 농도가 12.5%인 액체 차아염소산나트륨(NaOCl, 일명 표백제)으로 전환했습니다. MIOX® 이름이 가장 잘 알려진 또 다른 인기 있는 대안은 소금물 전기분해를 통한 현장 차아염소산나트륨 생성입니다. 이 과정을 통해 표백제 보관이 필요하지 않습니다.

냉각수 염소 농도의 일반적인 제어 범위는 염소 수요에 따라 0.2~0.5ppm입니다. 이에 대해서는 곧 살펴보겠습니다. 아래 그림과 같이 염소의 효능과 살균력은 물 속 HOCl의 평형 특성으로 인해 pH에 의해 크게 영향을 받습니다.

HOCl ⇌ H+ + OCl– Eq. 2

OCl–은 HOCl보다 약한 살생제입니다. 이는 OCl– 이온의 전하로 인해 세포벽을 효과적으로 침투할 수 없기 때문일 수 있습니다. 차아염소산의 해리는 pH와 관련하여 극적으로 증가합니다.

현재 많은 냉각탑 스케일/부식 처리 프로그램이 8.0에 가깝거나 약간 높은 알칼리성 pH에서 작동하기 때문에 개괄적으로 설명하겠지만 변형된 산화 화학물질이 염기성 염소보다 더 나은 선택일 수 있습니다. 또한 차아염소산은 재순환 냉각수 및 공정수에 흔히 존재하는 다른 화합물과 반응할 수 있습니다. 가장 두드러진 것은 암모니아와 유기물입니다. 이러한 비항균 반응의 합을 "염소 수요량"이라고 합니다. 반응은 염소를 소비하고 미생물을 공격하는 데 사용할 수 있는 농도를 낮춥니다. 일부 반응에서는 배출 농도가 조절될 수 있는 할로겐화 유기물이 생성될 수 있습니다.

이러한 문제에 대한 다소 대중적인 대답은 염소 산화제(표백제가 다시 일반적으로 선택됨)와 브롬화나트륨(NaBr)을 보충수 흐름에 혼합하여 냉각수에 주입하는 브롬 화학이었습니다. 이 반응은 HOCl과 유사한 살균력을 갖고 있지만 알칼리성 pH에서 더 효과적으로 기능하는 차아브롬산(HOBr)을 생성합니다.

HOCl + NaBr ⇌ HOBr + NaCl Eq. 삼

그림 2는 HOCl과 HOBr의 해리를 pH의 함수로 비교합니다.

분명한 바와 같이, pH 8.0에서 HOBr의 80%는 해리되지 않은 상태로 유지됩니다.

차아염소산과 마찬가지로 차아브롬산도 할로겐 수요가 있는 강력한 산화제입니다. 그러나 암모니아와 비가역적으로 반응하는 염소와는 달리 브롬-암모니아 반응은 가역적이므로 브롬이 미생물에 대한 활동을 할 수 없게 됩니다. 브롬은 할로겐화 유기물을 형성할 수도 있습니다.