【摘要】：給水管網(wǎng)的腐蝕問題一直是飲用水用戶、飲用水企業(yè)、政府和相關(guān)研究機構(gòu)非常關(guān)注的重點問題。管道內(nèi)腐蝕不僅會縮短管道壽命,而且會引起給水水質(zhì)二次污染以及管網(wǎng)漏失。管網(wǎng)漏失造成了水資源和經(jīng)濟的雙重損失。因此,控制管網(wǎng)漏失是水工業(yè)亟待解決的難題。管網(wǎng)漏失與腐蝕密切相關(guān),而閉塞水在管網(wǎng)腐蝕過程中又起著重要的作用。因此,本文較全面地分析了閉塞水水質(zhì)特征,通過模擬閉塞電池裝置研究了閉塞水中化學物質(zhì)累積與遷移機制以及鑄鐵在閉塞水中的腐蝕行為,最終提出了鑄鐵給水管道局部腐蝕機理概念模型,深化了人們對于給水管網(wǎng)腐蝕機理的認識,為水工業(yè)控制管網(wǎng)泄漏問題提供了技術(shù)支持。通過對管道內(nèi)水體水質(zhì)特征的深入對比分析,首次將給水管道內(nèi)的水分成三類:主體水,穩(wěn)態(tài)水和閉塞水,這三種水的水質(zhì)存在巨大差異。經(jīng)過水質(zhì)特征對比分析發(fā)現(xiàn),穩(wěn)態(tài)水作為過渡層,含有低濃度的溶解性鐵,但含有大量的鐵的顆粒物。相對于流動水,閉塞水呈酸性,含有更多的溶解性鐵及鐵的懸浮顆粒物,并富集Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-和Mn等。且閉塞水中鑄鐵的腐蝕速率遠遠大于其在流動水中的腐蝕速率。為了更好地研究鑄鐵在閉塞水中的腐蝕行為,研發(fā)了適合模擬給水管網(wǎng)局部腐蝕的閉塞電池裝置。利用該裝置系統(tǒng)地研究了陰離子從流動水向閉塞水中的遷移規(guī)律及影響因素。發(fā)現(xiàn)Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-能夠從流動水向閉塞水中遷移并富集,這些陰離子之間既有競爭關(guān)系,又存在協(xié)同關(guān)系。流動水水質(zhì)參數(shù)的改變會影響陰離子的遷移速率,但Cl~-和SO_4~(2-)從流動水向閉塞水中的遷移速率比基本等于流動水初始條件下Cl~-和SO_4~(2-)的濃度比。最終閉塞水中富集Cl~-、SO_4~(2-),而NO_3~-濃度變化較為復雜。利用電化學測試方法,研究了鑄鐵在閉塞水中的腐蝕行為以及影響因素。發(fā)現(xiàn)閉塞水中鑄鐵的腐蝕速度不斷增加,而且可以通過改變流動水水質(zhì)控制閉塞區(qū)鑄鐵的腐蝕速度。實驗結(jié)果表明,為了控制鑄鐵的局部腐蝕,應該調(diào)節(jié)流動水p H值在8.50左右,降低Cl~-濃度,提高NO_3~-濃度,適當調(diào)節(jié)SO_4~(2-)濃度。根據(jù)以上研究及對鑄鐵局部腐蝕自催化效應分析,提出了新的鑄鐵給水管道局部腐蝕概念模型。鑄鐵局部腐蝕的陽極主要為閉塞區(qū)內(nèi)鑄鐵的溶解反應,陰極主要是在管垢外部發(fā)生的氧還原反應。閉塞區(qū)逐漸變?yōu)樨氀鯀^(qū),p H值不斷降低,陰離子不斷富集,形成自催化效應,加速鑄鐵腐蝕。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU991.38

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