Misurazione del cloro libero nelle industrie di processo
Di Steve Rupert
Il cloro è comunemente usato in molte industrie come agente sbiancante e ossidante. Questi includono l’industria chimica, farmaceutica, tessile e cartaria &. Viene utilizzato come disinfettante o disinfettante nell’industria alimentare & delle bevande, nonché dagli impianti idrici municipali per controllare gli odori e migliorare il gusto dell’acqua potabile ed eliminare gli agenti patogeni negli impianti di trattamento delle acque reflue.
Le torri di raffreddamento delle raffinerie petrolchimiche, delle centrali elettriche e dei sistemi HVAC della maggior parte dei grandi edifici utilizzano il cloro per controllare la crescita di microrganismi, alghe e biofilm nell’acqua di raffreddamento. Questi microrganismi e biofilm riducono l’efficienza della torre di raffreddamento e possono facilitare la diffusione di malattie come la malattia del legionario.
Che cos’è il cloro libero?
Il gas cloro e / o l’ipoclorito di sodio (candeggina) sono le fonti comuni di cloro nell’acqua. Entrambi i tipi formano gli stessi composti quando introdotti nell’acqua: acido ipocloroso, HOCl e ipoclorito, OCl-. La percentuale di ciascun componente in soluzione è dettata dal pH della soluzione. A circa un livello di pH di 7,5, il rapporto è 1: 1. Se il pH scende a 6,5, la forma acida è favorita con 90% HOCL e 10% OCl -. A un livello di pH di 8,5, la forma alcalina predomina come 90% OCl – e 10% HOCl. L’acido ipocloroso ha circa 10 volte il potere ossidante dell’ipoclorito. Questi due tipi di cloro sono indicati come cloro libero.
Altri composti di cloro possono essere presenti anche nell’acqua trattata, con cloro e cloramina legati organicamente che sono i più comuni. Questi composti sono indicati come cloro combinato.
Perché viene misurato?
Il cloro è usato principalmente come disinfettante o disinfettante; e, per ottenere i migliori risultati, i livelli devono essere monitorati online, in genere con un sensore di cloro. Il cloro viene consumato come disinfetta, che viene indicato come domanda di cloro. Per mantenere la disinfezione è necessario un residuo. In quanto tale, la dose meno la domanda è uguale a quella residua.
Le cartiere utilizzano il cloro per lo sbiancamento e la disinfezione sia nella lavorazione della polpa che nel trattamento delle acque reflue
Il cloro residuo libero deve essere misurato e controllato perché è un aspetto importante per mantenere in linea i costi di manutenzione. La chiave per un uso efficace del cloro è nel mantenere la giusta concentrazione. Una concentrazione di cloro troppo alta inietta costi inutili in un processo. Livelli eccessivamente bassi di cloro significano che non stai realizzando la disinfezione o altro obiettivo di processo e il tuo processo è inefficace.
Il feedback in tempo reale è fondamentale per quanto strettamente il processo sta mantenendo i livelli ottimali di clorazione che hai stabilito. Il controllo della concentrazione di cloro libero a livelli ottimali significa che il dosaggio efficace avviene senza picchi o valli che si verificano quando viene eseguito il test manuale. Ulteriori vantaggi del monitoraggio del cloro online includono:
- Uso più basso del cloro; è una sostanza chimica costosa da reperire data la grande quantità di energia necessaria per produrre cloro
- Ridotte esigenze di manutenzione garantendo che il processo aderisca alle migliori pratiche
- Buona gestione ambientale
Come viene misurata?
Gli ingegneri di processo industriale hanno bisogno di sistemi di analizzatore di cloro libero che misurino con precisione e siano convenienti da installare e mantenere. I due principali tipi di strumenti per la misura del cloro libero sono i test colorimetrici e gli analizzatori amperometrici.
Esistono due tipi di test colorimetrici. Il metodo di prova manuale è simile a un test in piscina. Il test colorimetrico automatizzato richiede un sistema di campionamento e reagenti. I test colorimetrici sono approvati dall’EPA per scopi di reporting, ma non sono misurazioni in tempo reale che sono le più adatte per un controllo accurato del processo.
Gli analizzatori amperometrici, come quelli prodotti da ECD e altri, sono dotati di un robusto sensore di cloro che viene automaticamente compensato per il pH. Esistono diversi produttori di analizzatori amperometrici con molti altri modelli.
Ad esempio, l’analizzatore ECD Modello FCA-22 fornisce la misurazione continua online del cloro libero in un pacchetto di sistemi. Controlla il cloro libero da 0,05-20,0 ppm Cl2, a 5-9 pH e a temperature da 32-122 ° F (0-50°C). La costruzione della membrana in PFTE oro/argento polarografica del sensore prolunga la durata per ridurre i costi di manutenzione. Un design del controller multi-bus consente una facile personalizzazione delle uscite e delle funzioni di controllo. Ha due relè SPDT e un’uscita da 4 a 20 mA per il segnale di cloro libero.
Quali sono le sfide di misurazione?
Linee di trasformazione alimentare / pastorizzazione-Il cloro è comunemente usato come agente sanificante per il risciacquo di frutta e verdura prima della lavorazione. Viene anche utilizzato nell’acqua di risciacquo negli impianti di lavorazione di pollame e carne. Il mantenimento del corretto residuo di cloro nei serbatoi di ricircolo ottimizza il potere igienizzante dell’acqua di risciacquo e minimizza la possibilità di contaminazione, conservando così l’acqua.
Gli alimenti in scatola e in bottiglia sono tipicamente pastorizzati passando attraverso un risciacquo con acqua calda o un bagno alla fine del processo di confezionamento. L’acqua ricircolata accumula rapidamente i prodotti dal processo di inscatolamento o imbottigliamento, quindi viene mantenuto un residuo di cloro per sanificare questo brodo ricco di nutrienti.
Modello FCA-22 Free Chlorine Analyzer System
Acqua potabile comunale – L’acqua potabile proviene da molte fonti, laghi, fiumi e pozzi di acque sotterranee. Questa acqua viene dosata con cloro in una disinfezione primaria; viene quindi filtrata per migliorare la chiarezza e quindi clorata nuovamente nella fase di disinfezione secondaria. Un residuo di cloro viene mantenuto in ciascuna di queste fasi di clorazione. La disinfezione secondaria garantisce la disinfezione dell’acqua e fornisce un residuo di cloro destinato a mantenere l’acqua sanificata in tutto il sistema di distribuzione.
Torri di raffreddamento – Nella raffinazione di prodotti petroliferi / gas e prodotti chimici speciali, il greggio grezzo viene tipicamente riscaldato ad alte temperature nel processo di separazione. Nelle centrali elettriche, il vapore viene generato per azionare i generatori e in entrambi i casi i grandi scambiatori di calore vengono raffreddati con acqua tramite torri di raffreddamento. Varie sostanze chimiche, tra cui il cloro libero, vengono introdotte nell’acqua per prevenire la crescita di alghe e biofilm che sono un problema di manutenzione continua.
Conclusione
La misurazione accurata del cloro libero è essenziale per mantenere il nostro elevato tenore di vita. Contribuisce alla sanificazione degli alimenti e dell’acqua potabile e alla disinfezione delle acque reflue insieme a molti altri processi industriali. Quando si seleziona un metodo di misurazione e uno strumento, è importante considerare non solo l’accuratezza della misurazione dello strumento, ma anche la facilità di installazione e utilizzo, la manutenzione richiesta, la durata dello strumento e il costo totale di proprietà.
Circa l’autore: Steve Rupert è responsabile senior del prodotto ai dispositivi elettro-chimici (ECD) Inc., uno specialista in strumentazione di processo industriale-sensori, controllori, trasmettitori, analizzatori ed elettrodi – con sede a Yorba Linda, CA. Contatto: 800-729-1333 o www.ecdi.com