Индекс стабильности Ланжелье (LSI) и индекс стабильности Ризнера.

Практическое применение.

 

Согласно СНиП 2-04-02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», при отсутствии экспериментальных данных, стабильность воды допускается определять по индексу насыщения карбонатом кальция. Одним из параметров, применяемых для оценки систем водоснабжения на вероятность коррозии или на вероятность образования отложений карбоната кальция, является индекс стабильности Ланжелье. Мы используем индексы Ланжелье и Ризнера можно учитывать при определении программы реагентной водоподготовки - то есть подборе ингибиторов коррозии и отложений (антискалантов) для систем охлаждения и других, где обращается вода. Наша компания может подобрать необходимый набор реагентов для водооборотной системы вашего предприятия. Контакты.

 

Для расчетного определения индекса Ланжелье требуется располагать следующими данными: текущее значение рН воды, общее солесодержание воды в г/л (по сухому остатку или производное от электрической проводимости воды), содержание кальция в мг/л, общая щелочность в мг-экв/л, температура воды в ^oC.

 

Расчет индекса Ланжелье (LSI):

 

Фактически индекс Ланжелье - это разница между измеренным рН_о воды в системе и значением рНs воды, который бы был при равновесном насыщении данной воды карбонатом кальция (рНs = pH насыщения).

LSI = pH₀ – pHs

где

рН₀ — значение водородного показателя, измеренное с помощью рН-метра;

рНs — значение водородного показателя в предполагаемых условиях насыщения данной воды карбонатом кальция. Согласно СНиП 2-04-02-84, рНs определяется по номограмме, приведенной на  рис. 1.

 

Рис. 1, исходя из значений содержания кальция ССа, общего солесодержания Р, щелочности Щ и температуры воды t.

Пример. Дано: С_Са = 100 мг/л; Щ = 2 мг-экв/л; Р = 3 г/л; t = 40 °С.

Ответ: рНs = 7,47

 

Для различных условий, также, существуют различные формулы для расчета рНs и Индекса Ланжелье. Ниже приведен один из примеров такой формулы.

 

 

 

Расчет pHs

pHs = ( 9.3 + A + B ) - ( C + D ), где:

A = (lg [TDS] - 1)/10

B = -13.12 x lg (t^oC + 273) + 34.55

C = lg [жесткость воды по Ca, выраженная в мг/кг CaCO₃] - 0.4

D = lg [общая щелочность воды, выраженная в мг/кг CaCO₃]

TDS – общее солесодержание, мг/л

LSI = pH₀ – pHs

рН₀ – измеренное значение рН воды в системе

 

Как использовать полученные значения Индекса Ланжелье (LSI) в практике?

 

Значение Индекса Ланжелье показывает:
LSI < 0 – образование накипи карбоната кальция не происходит, при этом весьма вероятно развитие коррозии углеродистой стали и чугуна. При этом минеральные отложения внутри системы водоснабжения будут формироваться из образующихся продуктов коррозии. Для защиты металлических труб от коррозии и образования бугристых коррозионных отложений, при индексе насыщения менее 0.3, следует предусматривать стабилизационную обработку воды (СНиП 2-04-02-84).

Для применения в таких системах были разработаны ингибиторы коррозии и отложений, ориентированные на предотвращение коррозии черных металлов. К таким реагентам относится Drewgard 189E.

 

LSI = 0 - вода стабильна, на практике такая ситуация редко встречается, так как в любой системе водоснабжения имеется перепад температур и различие других условий, а, следовательно, будет и изменение индекса Ланжелье в ту или иную сторону (см. пример расчета ниже). Изменение LSI в ту или иную сторону надо учитывать при выборе варианта стабилизационной (коррекционной) обработки воды.

LSI > 0 - вода в системе имеет склонность к образованию накипи карбоната кальция. Чем больше значение индекса Ланжелье (LSI) – тем большая склонность к образованию накипи. При положительных LSI, для предупреждения зарастания труб карбонатом кальция, воду следует обрабатывать специальными реагентами. Существуют химические реагенты, обеспечивающие предотвращение образования отложений карбоната кальция в широком диапазоне значений LSI. Это, прежде всего: ингибиторы коррозии / образования отложений марки Enviroplus. Для систем водоснабжения с LSI больше 3,0 наиболее подходит реагент Perfromax 3S600.

 

 

Пример расчета ИНДЕКСА ЛАНЖЕЛЬЕ:
pHs = ( 9.3 + A + B ) - ( C + D ),

pH = 8,0
TDS = 400 мг/л
Жесткость по Ca = 150 мг/л CaCO₃
Общая щелочность = 50 мг/л CaCO₃

 

1) при T = 25 ^oC

pHs = ( 9,3 + (lg (400) – 1)/10)+(-13,12 х lg(25+273)+34,55)-(lg(150)-0,4) + lg(50))

pHs = (9,3 + 0,16 + 2,088) – (1,78 + 1,7)

pHs = 8.07

LSI = 8.0 - 8,07 = - 0,07

 

Параметр	Значение
pHs	8,07
A	0,16
B	2,09
C	1,78
D	1,70
TDS, мг/л	400,00
рН	8,00
Жесткость общая, мг/л	150,00
Щелочность по CaCO3, мг/л	50,00
t, oC	25,00
LSI = рН - pHs	-0,07

 

 

2) При T = 80 ^oC:
pHs = (9,3 + 0,16 + 1,12) - (1,12 + 1,53) = 8,89
LSI = 8,0 – 8,89 = + 0,89 

Параметр	Значение
pHs	7,11
A	0,16
B	1,12
C	1,78
D	1,70
TDS, мг/л	400,00
рН	8,00
Жесткость общая, мг/л	150,00
Щелочность по CaCO3, мг/л	50,00
t, oC	80,00
LSI = рН - pHs	+ 0,89

 

 

Выводы: при увеличении температуры в данной системе значение LSI увеличивается, при этом возрастает склонность воды в системе к образованию отложений.

 

Индекс стабильности Ризнара

 

Карбонат кальция, равномерно распределенный по поверхности металла, при отсутствии прочих негативных влияний, будет препятствовать коррозии. Основываясь на принципах расчета индекса Ланжелье, Ризнар предложил свою формулу расчета стабильности воды в системах водоснабжения.

 

Формула расчета индекса стабильности Ризнара (RSI):

 

RSI = 2pHs – pH 

 

Его значение показывает:
2pHs – pH　> 6　　вода склонна к коррозии
2pHs – pH　= 6　　вода стабильна
2pHs – pH　< 6　　вода склонна к образованию накипи