संक्षारण नियंत्रण करण्याच्या पद्धती

संक्षारण निदर्शक गोष्टी:-

वितरण व्यवस्थेतील नळ फार संक्षारित झाले असतील तर पाण्याला तांबडा रंग येतो किंवा पाण्यात गंज मिसळतो. तथापि पाण्यास तांबडा रंग न येता देखील नळाच्या पृष्ठभागाचे पापुद्रे सुटू शकतात. पृष्ठभागावर पुटकुळ्या असला तरी काही ठिकाणी पाण्यातील विरघळलेला ऑक्सिजन या गंजावर थरातून पलीकडे जातो व गंजाच्या थराखालील धातूमध्ये खड्डे वा तयार करतो. ऑक्सीजनमुळे संक्षारक क्लोराईड व सल्फेट आयन नाहीसे होऊन जास्त फेरस क्लोराईड व फेरस सल्फेट तयार होतात व अशा रितीने विक्रीयांचे दुसरे चक्र चालू होते.

नळातून वाहणाऱ्या पाण्यातील विरघळलेला ऑक्सिजन कमी झाला व पी.एच. कमी झाला की संक्षारक क्रिया जोरात चालू आहे हे लक्षात येते.

संक्षारक क्रियेची तीव्रता मोजण्याचे उत्तम साधन म्हणजे नळाचा पृष्ठभागाच्या संक्षारणामुळे व त्यावर ज्या तयार होतात त्यांच्यामुळे वर्चसीय शक्तीची घर्षणाने किती घट होते ती मोजणे.

बिनचूक पीटॉमटर- सर्वेक्षण केले तर नळातील घर्षणामुळे पाण्याच्या दाबात होणारी घट समजत असल्याने त्यावरून वर्चसीय शक्तीतील घट ठरविता येते. बंद टोकाच्या नळांमध्ये कार्बनी पदार्थ साचले तर तेथे संक्षारणची क्रिया वाढते. प्रक्रिया करून संक्षारण थांबविता येते. अशा वेळी कार्बनी पदार्थांचाच संरक्षक थर तयार होतो.

नळांच्या वाहकक्षमतेवर नळाच्या संरक्षणाचा होणारा परिणाम संक्षारणामुळे लोखंडी नळांच्या वाहकक्षमतेत बरीच घट होते. जरी पाण्यात लोहाचे प्रमाण वाढेल इतका संक्षारणाचा वेग नसला तरी त्यामुळे नळाचा आतील पृष्ठभाग खरबडीत व पुटकुळ्यांचा झाल्यामुळे ही घट होते. अमेरिकेतील पीटॉमीटर सर्वेक्षणावरून असे दिसून आले की पी.एच. बदलते असणाऱ्या पाण्यासाठी नळांच्या वाहकक्षमतेत ३० वर्षातील सरासरी घट ही जास्तीत जास्त ५८ टक्के असते.

संरक्षण:- नियंत्रण करण्याच्या पद्धती

वर विशद केलेल्या तत्त्वाचा वापर करून संक्षारण नियंत्रण करण्याच्या पद्धतीचे खालील पाच प्रकारात वर्गीकरण करता येते. (अ) विरघळलेल्या ऑक्सीजनचे निष्कारण

(आ) मुक्त कार्बनडाय ऑक्साईडचे  निष्कासन

(इ) संरक्षक थर तयार करणे

(ई) संक्षारणास मदत करणारी जीवरासायनिक क्रिया होऊ नये म्हणून क्लोरिनीकरण करणे.

(ड) रंग, एनामल, डाबर संयुगे, सिमेंटचा थर इत्यादींचा वापर करणे.

विरघळलेल्या ऑक्सीजनचे निष्कासन:-

वायूनिष्कासन

पाण्यावर अंशत: पोकळी निर्माण करून पाण्यातील ऑक्सीजन, कार्बनडाय ऑक्साईड व इतर वायू काढून टाकतात येतात सुरवातीला ही पद्धत फक्त एका इमारतीला वा बाष्पकास पुरवायच्या गरम पाण्यावर प्रक्रिया करण्यापुरती मर्यादित होती. पण सध्या कित्येक मोठया कारखान्यांच्या पाणी पुरवठा व्यवस्थेमध्ये पाण्यातील ऑक्सिजन काढून टाकण्यासाठी याचा वापर केला जातो. या पद्धतीमध्ये पाण्यावर सुमारे ७२५ मिमी (२८.५ इंच) पाऱ्याच्या सांभाइतकी आंशिक पोकळी निर्माण केली जाते व त्यामुळे पाण्यातील फक्त ५ टक्के सोडून बाकी सर्व ऑक्सिजन आणि अल्प प्रमाणात असणारे कार्बनडाय ऑक्साईड व इतर वायू निष्कासित केले जातात. राहिलेल्या ऑक्सिजनच्या निष्कासनासाठी नंतर पाण्यात अगदी थोडे सोडियम सल्फाईड घातले जाते यामुळे पाण्याचा संक्षारक गुणधर्म नाहीसा होतो. ज्यावेळी पाण्याचे पी.एच. सुमारे ७.०-७.५ पेक्षा जास्त असेल त्यावेळी ही प्रक्रिया प्रभावी ठरते. अगदी मृदू पाण्याच्या बाबतीत पूरक म्हणून अल्कलीची प्रक्रिया करणे आवश्यक असते. पाण्यात विरघळलेला ऑक्सिजन नसला तरी पी. एच. कमी असल्यास आम्लतेमुळे नळाच्या संक्षारक होते.

निष्क्रीयाकारक :-

स्वस्त लोखंडी चुऱ्या थरातून पाणी जोरात सोडून पाण्यातून विरघळलेला ऑक्सिजन नळांऐवजी लोखंडी चुऱ्याचेचा संरक्षण होते. या प्रक्रियेमुळे पाण्यात वाढलेले निस्यंदन लोखंडाचे प्रमाण निस्यंदन कियेने कमी करता येते. इमारतीच्या गरम पाणी पुरवठ्यामध्ये पाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी फक्त या पद्धतीचा वापर केला जातो.

मुक्त कार्बनडायऑक्साईड निष्कासन

पाण्याच्या संक्षारक गुणधर्मामध्ये कार्बनडाय ऑक्साईडच्या क्रियेस वाजवीपेक्षा जास्त महत्व दिले जाते. वर सांगितल्याप्रमाणे कार्बनडाय ऑक्साईडचे निष्कासन ही संक्षारक नियंत्रणासाठी महत्वाची गोष्ट नसते तथापि नळांच्या पृष्ठभागावर पाण्यातील खनिजांचा थर बसविण्यासाठी, क्रियाशील कार्बनडाय ऑक्साईडचे निष्कासन करावे लागते अन्यथा कार्बनडाय ऑक्साईडमुळे नळांच्या पृष्ठभागावर पाण्यातील खनिजांचा थर बसण्यास अटकाव होतो पूर्वी तसा थर तयार झाला असेल तर तोही वायुमुळे पाण्यात विरघळून जातो व अशा रितीने नळाचा पृष्ठभाग संक्षारक क्रियेस सतत उघडा रहातो.

हवेच्या संपर्कात असणाऱ्या पाण्यात सुमारे ०.५ भा/दलभा कार्बनडाय ऑक्साईड असल्यास हवेतील त्याचे प्रमाण पाण्यातील प्रमाणाशी समतोलात असते. त्यामुळे तात्विकदृष्ट्या पहिले असता पाण्यातील कार्बनडाय ऑक्साईडचे प्रमाण वरील समतोल प्रमाणाइतके होईपर्यत वायूमिश्रण कार्यक्षम असते. तथापि प्रत्यक्षात प्रभावी वायू मिश्रणाने देखील कार्बनडाय ऑक्साईडचे प्रमाण वरील समतोल प्रमाणाइतके होईपर्यत वायूमिश्रण कार्यक्षम असते. तथापि प्रत्यक्षात प्रभावी वायू मिश्रणाने देखील कार्बनडाय ऑक्साईडचे प्रमाण ३.० ते ५.० भा/दलभा पेक्षा कमी होऊ शकत नाही हे प्रमाण असताना कार्बनडाय ऑक्साईड क्रियाशील असतो व पाण्याची अल्कता ८० भा/दलभा पेक्षा कमी असेल तर कार्बनडाय ऑक्साईडमुळे कॅल्शियम कार्बोनेट विरघळले जाते आणि या करणामुळेचे पाण्याची अल्कता सुमारे ८० भा/दलभा पेक्षा कमी असताना, नळाची संक्षारक क्रिया थांबवण्यासाठी केवळ वायूमिश्रण प्रभावी ठरत नाही. आकृती क्र. १३ मध्ये हीच गोष्ट स्पष्ट केली आहे या सलग वक्र रेषेपेक्षा जास्त प्रमाणात कार्बनडाय ऑक्साईड असेल तरच तो क्रियाशील असतो आलेखाच्या आडव्या अक्षावर दिलेल्या अल्कतेच्या प्रमाणात क्रियाशीलतेसाठी लागणारे कार्बनडाय ऑक्साईडचे किमान प्रमाण खालच्या सलग वक्र रेषेत दाखवले आहे. उदाहरणार्थ १०० भा/दलभा पेक्षा जास्त अल्कता असणाऱ्या अल्कधर्मी खनिजांसाठी कार्बनडाय ऑक्साईडचे प्रमाण सुमारे ४.५ भा/दलभा असल्यास समतोल स्थिती निर्माण होते व कार्बनडाय ऑक्साईडचे प्रमाण यापेक्षावाढले तर तो क्रियाशील बनतो.

सुमारे ५ भा/दलभा पेक्षा जास्त असणारा क्रियाशील कार्बनडाय ऑक्साईड पाण्यातून काढून टाकण्यासाठी वायू मिश्रकाचा वापर करणे ही सर्वात कमी खर्चाची पद्धत असली तरी त्यामुळे हानिकारक ऑक्सिजन पाण्यात मिसळला जात असल्याने पाण्याचा संक्षारक गुणधर्म कमी होण्याऐवजी इतका वाढतो की कार्बनडाय ऑक्साईड कमी झाल्याने होणारा सर्व फायदा त्यामुळे वाया जातो विरघळलेला ऑक्सिजन नसणाऱ्या पण कार्बनडाय ऑक्साईड बऱ्याच प्रमाणात असणाऱ्या विहिरीच्या पाण्यातील कार्बनडाय ऑक्साईड काढून टाकण्यासाठी व पी.एच. सुधारण्यासाठी वायू मिश्रणाऐवजी अल्कलीची प्रक्रियाच प्रभावी ठरते विरघळलेला ऑक्सिजन नसलेल्या विहिरीच्या पाण्यामुळे मिळू शकतात फक्त त्यासाठी पी.एच. सुमारे ७.५ पेक्षा जास्त होईल इतक्या प्रमाणात अल्कली पाण्यात मिसळावा लागतो. मात्र अशी प्रक्रिया केलेले पाणी थकीत किंवा जलाशयात हवेच्या संपर्कात येता कामा नये तथापि उंचावरच्या टाक्यांमध्ये मर्यादित स्वरुपात हवेशी पाण्याच्या संपर्क आला व १.० भा/दलभा पेक्षा कमी ऑक्सिजन पाण्यात विरघळला तर सोडियम सल्फाईड घालून कमी खर्चात तो ऑक्सिजन काढून टाकणे शक्य असते.

संरक्षक थर:- पाण्यावर विशिष्ट प्रक्रिया केल्यामुळे नळाच्या पृष्ठभागावर नसलेले थर किंवा नळ तयार करतानाच त्यांच्या पृष्टभागावर दिलेले थर असे संरक्षक थरांचे वर्गीकरण करता येते.

पाण्यात अल्कली मिसळल्यावर नळाच्या आतील पृष्टभागावर खनिजांचा संरक्षक थर बसतो व त्याने संरक्षण नियंत्रण होते. या प्रक्रीयेमध्ये मेटा फॉस्फेट, सोडियम पायरोफास्फेट यांचा हल्ली बऱ्याच ठिकाणी संक्षारण नियंत्रणास सहाय्यक म्हणून उपयोग केला जातो व त्यांचे निष्कर्षएकमेकास जुळत नाहीत म्हणून विशिष्ट पाणीपुरवठ्यासाठी यांचा वापर करण्यापूर्वी प्रयोगशाळेतील योग्य नियंत्रणाखाली या प्रक्रीयेविषयी आधी प्रयोग करून पहाणे इष्ट असते. फास्फेट संयुगांमुळे धातूचे पृष्ठभाग निष्क्रीय बनतात किंवा पाण्याच्या संक्षारक गुणधर्मापासून धातूचे रक्षक करणारा पातळ थर फॉस्फेटमुळे तयार होतो असे वाटते. ही संरक्षक क्रिया पूर्ण होण्यासाठी ४ ते ८ आठवडे लागतात व या सुरवातीच्या काळात ५ ते १० भा/दलभा प्रमाणात पाण्यात फॉस्फेट मिसळावे लागते. समाधानकारक निष्कर्ष आल्यावर हे प्रमाण १ ते २ भा/दलभा पर्यत कमी करता येते व तेच प्रमाण तसेच पुढे चालू ठेवावे लागते. क्रांतिकालामध्ये नळाच्या पृष्ठभागावर पुर्वी बसलेला लोखंडाचा थर फॉस्फेटमुळे विरघळतो त्यामुळे पृष्ठभागावरील लोखंडाचे पापुद्रे सुटे होतात व त्यामुळे हानिकारक परिणाम झाल्याचा आभास होतो या काळामध्ये वितरण व्यवस्था वारंवार पूर्णपणे धुवून काढणे आवश्यक असते.

नेटॅफॉस्फेटचे स्फटिक संक्षारक नसतात त्यामुळे विशिष्ट शुष्क पोषकाचा वापर करणे शक्य असते. तथापि नेटॅफॉस्फेटची तीव्र द्रावणे मध्यमस्वरुपात संक्षारक्क असतात म्हणून चिनी माती, कांच रबर किंवा स्टेनलेस स्टीलचे द्रावणपोषक वापरावे लागतात.

सोडियम सिलिकेट

एका इमारतील गरम पाण्याचा पुरवठा करण्याच्या व्यवस्थेचे संक्षारणापासून संरक्षण होण्यासाठी सोडियम सिलिकेट वापरले गेले आहे सार्वजनिक पाणी पुरवठ्यासाठी व विशेषतः झिओलाईट पद्धतीने मृदू केलेल्या पाण्यासाठी मर्यादित प्रमाणात याचा वापर केला जातो कारण सोडियम सिलिकेट पाण्यात मिसळले तरी पाण्याचा कठीणपणा त्यामुळे वाढत नाही. बाजारात मिळणारे सोडियम सिलिकेट २८ भा/दलभा कि.ग्रॅ. / १००० धमनी (२८० पौंड / दशलक्ष ब्रि. गॅलन, २३३ पौंड / दशलक्ष अने. गॅलन) एवढया प्रमाणात वापरल्यास प्रभावी ठरते. पाण्यात पुरेशा प्रमाणात कॅल्शियम असेल तर सोडियम सिलिकेट मिसळल्यावर कॅल्शियम सिलिकेटचा कठीण व जास्त घनतेचा थर तयार होतो कॅल्शियम पाण्यात नसेल तर असा थर तयार होण्यासाठी सोडियम सिलिकेट बरोबर मर्यादित प्रमाणात चुना पाण्यात मिसळावा लागतो. विशिष्ट पाण्यासाठी सर्वात अधिक योग्य असणारे सोडियम सिलिकेट निवडण्यासाठी उत्पादकांचा सल्ला घेणे इष्ट असल्यामुळे प्रक्रियेच्या जागेइतकी वाजवीपेक्षा जास्त थर साचण्याचा धोका टळतो. बहुधा यावर नियंत्रण ठेवण्यासाठी सोडियम सिलिकेटच्या द्रावणातील जास्ती अल्कतेचे प्रमाण बदलेले जाते. नियंत्रणासाठी पुरवठा कायम समप्रमाणात होईल याची काळजी घ्यावी लागते सोडियम सिलिकेटच्या द्रावणामुळे धातूंचे संक्षारण होत नाही म्हणून निरनिराळ्या रसायन पोषकांचा वापर करणे येथे शक्य असते.

कॅल्शियम कार्बोनेट:-

तर विशद केलेल्या तत्वांप्रमाणे ज्यावेळी पाण्यातील अल्कता व पी.एच. कॅल्शियम कार्बोनेटच्या समतोल स्थितीत असणाऱ्या व पी.एच. यांच्याइतके वा त्यापेक्षा जास्त असेल त्यावेळी कॅल्शियम कार्बोनेटचा थर तयार होतो. आकृती १४ मध्ये दाखविलेल्या सलग वक्र रेषेवरील अल्कता व पी.एच. येण्यासाठी पाण्यात योग्य तेवढी अल्कली मिसळला की कॅल्शियम कार्बोनेटची समतोल स्थिती निर्माण होते. यासाठी पी.एच. सीमांन्तर ७.५ ते ९.६ व अल्कलीचे सिमांन्तर १५० ते १५ भा/दलभा एवढे असावे लागते. असे असल्यास कॅल्शियम कार्बोनेटचा विक्षेप तयार होण्यास व त्याचा थर नळाच्या पृष्ठभागावर बसण्यास अनुकूल परिस्थिती निर्माण होते.

जर कॅल्शियम कार्बोनेटमुळे येणारी अल्कता सुमारे ३ भा/दलभा पेक्षा कमी असेल तर कॅल्शियमची कमतरता भरून काढण्यासाठी पाण्यात आवश्यक तेवढा चुना मिसळावा लागतो. जर कॅल्शियम कार्बोनेटमुळे येणारी अल्कता ३० भा/दलभा पेक्षा जास्त असेल तर धुण्याच्या सोड्याचाही वापर करता येतो. चुना स्वस्त किंवा ९८ टक्के तीव्रतेचे धुण्याचा सोडा १ भा/दलभा या प्रमाणात वापरला तर अनुक्रमे ०.५६ भा/दलभा किंवा ०.४१ भा/दलभा प्रमाणात पाण्यातील कार्बनडाय ऑक्साईडनाहीसा होतो व त्यामुळे प्रक्रिया केलेल्या पाण्याची अल्कता अनुक्रमे १.२८ भा/दलभा किंवा ०.९२ भा/दलभा ने कमी होते.

१:- तांत्रिक दृष्ट्या सांगायचे तर कॅल्शियम कार्बोनेटची विद्राव्यता ही पाण्याचे तापमान, एकंदर पदार्थ, कॅल्शियम विदलसंहती व याबरोबर पी.एच. व अल्कता या सर्व गोष्टी गुणधर्मावर अवलंबून असते. पण प्रकियेवर नियंत्रण ठेवणे सोपे व्हावे म्हणून पी.एच. व अल्कता यांचाच नियंत्रणासाठी उपयोग केला जातो.

अल्कता, हैड्रोजन विदलसंहती, कॅल्शियम कार्बोनेटची स्थिरता व लोहरंग तयार होणे यातील परस्पर संबंध

या विक्रीयांमधील महत्त्वाच्या गोष्टी खालील सूत्रात दाखविल्या आहेत.

H2CO3        + Ca(OH)2   =  CaCO3        +  2 H2O

कार्बोनिक आम्ल   विरीचा चुना    कल्शियम कार्बोनेट      पाणी

Ca(HCO3)2     + Ca(OH)2   = 2CaCO3        + 2 H2O

कल्शियम कार्बोनेट  विरीचा चुना    कल्शियम कार्बोनेट   पाणी

दुसऱ्या शब्दांत सांगायाचे म्हणजे चुन्याची कार्बोनेट आम्लाबरोबर (कार्बनडाय ऑक्साईडबरोबर) विक्रिया होऊन कल्शियम कार्बोनेट तयार होते व पाण्यातील अल्कतेबरोबर म्हणजे बहुधा कल्शियम कार्बोनेट तयार होते. जर बऱ्याच जास्त प्रमाणात चुना पाण्यात मिसळला तर वाजवीपेक्षा जास्त थर तयार होतो जर फार कमी प्रमाणात चुना पाण्यात मिसळला तर विक्रिया पूर्ण होत नाही. आवश्यक व तेवढा संरक्षक थर बसण्याइतकी कल्शियम कार्बोनेटचा विक्षेप तयार होत नाही.

या प्रक्रियेवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी संगमरवर परीक्षेचा वापर केला जातो पण ही पद्धत तितकीशी सोयीस्कर नाही व त्याला वेळही बराच लागतो. म्हणून या पद्धतीऐवजी एमस्लो स्थिरता निदर्शकाचा वापर करणे सोयीचे असते कारण त्याचे कार्य स्वयंचलित असते व पाहिजे त्यावेळी महत्त्वाचे निष्कर्ष त्यातून मिळू शकतात.

कृत्रिम थर:- वितरण व्यवस्थेसाठी वापरल्या जाणाऱ्या धातूच्या सर्व नळांना आतून व बाहेरून डांबर संयुगे, एनॉमल वा तत्सम थर दिला जातो यामुळे नळातील पाणी व भोवतालची माती यांच्या क्रियेपासून नळाचे संरक्षण होते. पुर्वी नळांना दिलेले डांबराचे थर फार थोडी वर्षे प्रभावी ठरते. नवीन एनॉमेलचे थर किती वर्षे कार्यक्षम राहू शकतील याचा आताच अंदाज करणे योग्य होणार नाही. डांबराचा थर क्लोरिनीकरण केलेल्या पाण्याच्या संपर्कात आल्यास पाण्यास क्लोरोफेनॉलची चव येते. सर्वसाधारणपणे नळांना जरी आतून कृत्रिम थर दिले असेल तरी संक्षारण नियंत्रणासाठी पाण्यावर प्रक्रियाकरणे शहाणपणाचे असते.

सिमेंटचा थर दिलेले बीडाचे नळ किंवा अॅसबेस्टास सिमेंटचे नळ

लोखंडी नळांना आतून सिमेंटचा थर दिलेला असेल व विशेषतः नळ फिरता हा तयार करण्याची नवी पद्धत वापरली असेल तर पाण्याने धातू संक्षारणहोण्याच्या क्रियेपासून नळाचे संक्षारण करण्यात हा थर कार्यक्षम ठरतो. अॅसबेस्टास सिमेंटच्या नळात वापरण्यात आलेल्या पदार्थांमुळेच ते नळ पाण्याच्या संक्षारक गुणधर्मास प्रतिकारक्षम असतात तथापि सिमेंटचा थर दिलेल्या बीडाच्या नळातून किंवा अॅसबेस्टास सिमेंटच्या नळातून पाणी वाहताना त्या पाण्यामुळे त्या नळांचे संक्षारण झाले नाहीत तरी त्या पाण्यामुळे घरातील नळ व्यवस्थेने संक्षारण होते यासाठी वितरण व्यवस्थेतील नळांच्या पदार्थांची प्रतिकारशक्ती कितीही असली तरी संक्षारण नियंत्रणासाठी पाण्यावर प्रक्रिया करणे इष्ट असते.