Comparação das vantagens e desvantagens do uso de carbonato de sódio ou hidróxido de sódio para ajustar o pH da água de alimentação da caldeira.

1. A água de alimentação da caldeira deve ser ajustada para ajustar o valor do pH devido a esse motivo.

Atualmente, a maioria das caldeiras na China utiliza água desmineralizada por osmose reversa ou água amolecida por troca iônica com resina de sódio. O pH da água desmineralizada por osmose reversa ou da água amolecida por troca iônica com resina de sódio é geralmente baixo e ácido, com pH entre 5 e 6 para a água desmineralizada por osmose reversa e entre 5,5 e 7,5 para a água amolecida por troca iônica com resina de sódio. Para solucionar o problema da corrosão causada pela água ácida fornecida às caldeiras e tubulações, de acordo com as normas nacionais BG/T1576-2008, o pH da água para caldeiras industriais deve estar entre 7 e 9, e o da água desmineralizada entre 8 e 9,5. Portanto, é necessário ajustar o pH da água fornecida às caldeiras.

2. O princípio básico da adição de carbonato de sódio à água de alimentação da caldeira visa ajustar o valor do pH.

O carbonato de sódio, também conhecido como soda, barrilha, carbonato de sódio ou álcali de lavagem, é classificado como sal, não como álcali, e sua fórmula química é Na₂CO₃. Em condições normais, apresenta-se como um pó branco ou sal fino. O princípio básico da adição de carbonato de sódio à água de alimentação da caldeira para ajustar o pH é o de dissolver o carbonato de sódio em água, tornando-a alcalina. Isso neutraliza o dióxido de carbono presente na água ácida de alimentação e evita a corrosão causada pela água ácida ou salina na caldeira e nas tubulações. O carbonato de sódio é um eletrólito fraco que, dissolvido em água, forma uma solução tampão de carbonato de sódio e bicarbonato de sódio. Há um equilíbrio eletrolítico na solução, e com o consumo do hidróxido eletrolítico, o equilíbrio se desloca continuamente para a direita, de modo que o pH presente na reação não se altera significativamente.

Processo de hidrólise primária do carbonato de sódio:

Na2CO3 Carbonato de sódio + H2O (água) = NaHCO3 Bicarbonato de sódio + NaOH Hidróxido de sódio

Processo de hidrólise secundária do carbonato de sódio:

NaHCO₃ bicarbonato de sódio + H₂O água = H₂CO₃ ácido carbônico + NaOH hidróxido de sódio

Equação do íon hidrolisado primário do carbonato de sódio:

(CO3) 2-ácido carbônico + H2O água = HCO3- bicarbonato + OH- hidróxido

Equação do íon hidrolisado secundário do carbonato de sódio:

HCO3- bicarbonato + H2O água = H2CO3 ácido carbônico + OH- hidróxido

3. O princípio básico da adição de hidróxido de sódio à água da caldeira para ajustar o valor do pH.

O hidróxido de sódio, também chamado de soda cáustica, soda cáustica, soda cáustica, geralmente em flocos brancos, com fórmula química NaOH, possui forte caráter alcalino e é extremamente corrosivo.

Equação de ionização do hidróxido de sódio: NaOH = Na++OH-

A adição de hidróxido de sódio à água da caldeira pode estabilizar a película protetora na superfície do metal, melhorar o valor do pH da água de alimentação da caldeira e da água do forno, resolvendo assim o problema da corrosão causada pela água ácida ou desmineralizada na caldeira e nas tubulações, e protegendo os equipamentos metálicos da corrosão.

4. São comparadas as vantagens e desvantagens da utilização de carbonato de sódio ou hidróxido de sódio para ajustar o valor do pH da água de alimentação da caldeira.

4.1 A velocidade de elevação do valor do pH com carbonato de sódio e hidróxido de sódio na água de alimentação da caldeira e o tempo de manutenção do efeito de uso são diferentes.

A velocidade de adição de carbonato de sódio à água da caldeira para aumentar o pH é mais lenta do que a do hidróxido de sódio. Isso ocorre porque o carbonato de sódio gera uma solução tampão, apresentando pouca flutuação, sendo relativamente estável e fácil de ajustar. No entanto, a faixa de ajuste de pH é limitada. Ao ajustar o mesmo valor de pH, a quantidade de carbonato de sódio necessária será maior do que a de hidróxido de sódio. O efeito se mantém por um longo período e o pH da água não cai facilmente.

O hidróxido de sódio é uma base forte e um eletrólito forte. Sua volatilidade é alta, o que facilita o ajuste do pH. Após a adição de água, o pH do hidróxido de sódio aumenta facilmente, elevando-o de forma mais rápida e direta. No entanto, também é fácil de neutralizar o pH, e não deve ser adicionado em excesso. Comparado ao carbonato de sódio, uma quantidade muito menor é necessária para atingir o pH desejado. Ou seja, embora o pH do hidróxido de sódio aumente, se a quantidade adicionada não for grande, a capacidade da água de neutralizar o ácido do grupo hidróxido não aumentará significativamente, fazendo com que o pH caia rapidamente.

4.2 Os danos causados ​​pela adição excessiva de carbonato de sódio e hidróxido de sódio para aumentar o valor do pH da água de alimentação da caldeira são diferentes.

Adicionar carbonato de sódio em excesso à água da caldeira para ajustar o pH aumentará o teor de sal na água e a condutividade. Isso resultará em maior concentração de íons bicarbonato na água, que se decompõem facilmente em dióxido de carbono quando aquecidos. O CO2 entra no trocador de calor e na água de condensação juntamente com o vapor. O carbonato de sódio não só não ajusta o pH do vapor e da água de condensação, como também reduz o pH desses fluidos, corroendo o trocador de calor e a tubulação de condensado. Essa é a razão pela qual os íons de ferro na água de condensação apresentam coloração amarela ou vermelha acima do padrão.

Adicionar hidróxido de sódio em excesso à água do forno para ajustar o pH resultará em um nível de alcalinidade muito alto na água, causando a formação de água e soda. A quantidade de hidróxido de sódio não é fácil de controlar, e o excesso de NaOH livre causará uma alcalinidade relativa elevada, fragilização por álcali e corrosão dos equipamentos. O autor presenciou um tanque de dessorção de plástico reforçado com fibra de vidro repleto de remendos em uma instalação de um cliente, corroído e perfurado devido ao uso de hidróxido de sódio para regular o pH da dessorção. O hidróxido de sódio não ajusta o pH do vapor e da água de retorno da condensação do vapor, e não controla a corrosão dos equipamentos e da rede de tubulação do sistema de vapor e água de retorno da condensação.

4.3 A segurança do carbonato de sódio e do hidróxido de sódio utilizados na água de alimentação da caldeira para elevar o valor do pH é diferente.

O carbonato de sódio é relativamente suave, pertence à categoria de materiais alimentícios, possui baixa irritação, é levemente corrosivo e pode ser tocado normalmente com as mãos, porém, a longo prazo, é necessário o uso de luvas.

O hidróxido de sódio é uma substância perigosa e corrosiva. Se a sua solução ou pó entrar em contato com a pele, especialmente com as mucosas, pode causar queimaduras e deixar cicatrizes. Em caso de contato com os olhos, pode danificar não só a córnea, mas também os tecidos oculares mais profundos. Portanto, o operador deve aplicar pomada neutra e hidrofóbica na pele e utilizar roupas de trabalho, máscaras, óculos de proteção, luvas de borracha, aventais de borracha, botas de borracha compridas e outros equipamentos de proteção individual para garantir uma boa proteção pessoal.

Existem casos de uso e testes que demonstram que o uso alternado ou misturado de hidróxido de sódio e carbonato de sódio apresenta melhor custo-benefício e eficácia do que o uso isolado de um regulador de pH específico. Quando o pH da água de alimentação da caldeira estiver muito baixo, pode-se adicionar hidróxido de sódio para aumentá-lo rapidamente. Após a completa dissolução do hidróxido de sódio, pode-se adicionar carbonato de sódio para elevar a concentração de carbonatos na água. Isso pode atenuar a queda do pH da água de alimentação. Como a quantidade de carbonato de sódio que pode ser adicionada é maior, sua capacidade de manter os carbonatos na água também é maior. Portanto, o carbonato de sódio geralmente é usado para manter o pH da água de alimentação e da água da caldeira. Somente quando o pH da água estiver muito baixo, recomenda-se o uso de hidróxido de sódio para aumentar rapidamente o pH, de modo que a mistura alternada dos dois seja econômica e eficaz.