بررسی فرآیند انعقاد الکتریکی با استفاده از الکترودهای آهن و فولاد ضد زنگ

مقاله-زمینه و هدف: فاضلاب خمیر مایه یکی از انواع فاضلاب های صنایع غذایی می باشد. که حاوی مواد آلاینده آلی و رنگ بالا می باشد.

این تحقیق با هدف بررسی فرآیند الکترو کو آگولاسیون (Electrocogagulation). با استفاده از الکترودهای آهن و فولاد ضد زنگ به عنوان روشی کارآمد برای تصفیه تکمیلی فاضلاب خمیر مایه انجام گردید.

روش بررسی: در این مطالعه تجربی که از نوع پایلوت آزمایشگاهی بود. اثر متغیرهای بهره برداری مانند دانسیته جریال الکتریکی (140,120,100,80 آمپر بر مترمربع)، زمان (60,45,30 دقیقه) و جنس الکترود (آهن و فولاد ضد زنگ). بر راندمان حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD)، کدورت و رنگ در فاضلاب خمیر مایه مورد بررسی قرار گرفتند.

و شرایط بهینه بهره برداری برای هر یک از متغیرها با استفاده از روش آماری تاگوچی (Taguchi) تعیین شد. یافته ها: براساس نتایج، راندمان حذف (COD)، کدورت و رنگ با افزایش دانسیته جریان الکتریکی. و زمان بهره برداری افزایش یافت و راندمان الکترود فولاد ضد زنگ بیشتر از الکترود آهن بود.

شرایط بهره بردار بهینه فرآیند الکترو کو آگولاسیون برای تصفیه تکمیلی فاضلاب خمیر مایه در دانسیته جریان الکتریکی 120 آمپر بر متر مربع. و زمان ماند 45 دقیقه و با استفاده از الکترود فولاد ضد زنگ به حاصل گردید.

در این شرایط راندمان حذف COD، کدورت و رنگ به ترتیب برابر 40/26,44/98,54/84 درصد بوده. و میزان خوردگی الکترود و انرژی الکتریکی مصرفی به ترتیب 0/086 گرم در لیتر و 3/226 وات در لیتر بود.

نیکل به عنوان یک عنصر آلیاژی کلیدی، خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی فولادها را به طور چشمگیری بهبود می‌بخشد.

این عنصر با پایدارسازی فاز آستنیت، چقرمگی و قابلیت تغییر شکل فولادها را افزایش می‌دهد.

فولادهای نیکل‌دار در ایران عمدتاً شامل فولادهای کم‌آلیاژ، چکش‌خوار، ضد خوردگی و ضدزنگ می‌شوند.

مهم‌ترین گروه، فولادهای ضدزنگ هستند که خود به انواع آستنیتی (سری ۳۰۰ مانند ۳۰۴ و ۳۱۶)، فریتی، مارتنزیتی، دوپلکس (۲۲۰۵) و رسوب سخت‌شونده (۱۷-۴PH) تقسیم می‌شوند.

در صنایع ایران، این فولادها نقش حیاتی در بخش نفت، گاز و پتروشیمی (لوله‌ها و مخازن)، غذایی و دارویی (تجهیزات فرآوری)، نیروگاهی و دریایی ایفا می‌کنند.

تولید داخلی عمدتاً بر ورق‌های ضدزنگ پایه ۳۰۴ و ۳۱۶ متمرکز است،

اما با چالش‌هایی مانند وابستگی به واردات نیکل و محدودیت‌های فناوری روبروست.

آینده این صنعت در گرو توسعه فولادهای دوپلکس با نیکل کمتر، گسترش بازیافت و افزایش عمق فرآوری داخلی است.

آستنیت-Austenite-آهن فاز-گاما‌‌-gamma-phase iron (γ-Fe)-دگر شکلی فلزی غیر مغناطیسی

آستنیت یا آهن فاز – گاما یک دگر شکلی فلزی و غیر مغناطیسی از آهن یا محلول جامد از آهن و یک ماده آلیاژی دیگر است.

در فولادهای کربنی آستنیت در بالای نقطه یوتکتوئید که دارای دمای 727.5 درجه سانتی گراد است، یافت می شود.

آستنیتی کردن به معنای حرارت دادن آهن یا آلیاژهای پایه آهن. تا رسیدن به دمای تغییر ساختار کریستالی از فریت به آستنیت می باشد.

در این دما ساختار کریستالی بازتر آستنیت قابلیت جذب کربن از کاربید آهن در فولاد را دارد. یک فرآیند ناقص آستنیتی کردن باعث می شود.

مقدار کربید حل نشده در ساختار رسوب کند. برای بعضی از آهنها، آلیاژهای پایه آهن و فولادها، کربید ممکن است

در مرحله آستنیتی کردن ظاهر شود. که به آن آستنیتی کردن دوفازی می گویند.

فولاد ضد زنگ به‌عنوان یکی از مصالح راهبردی در صنعت نفت و گاز، نقش مهمی در افزایش ایمنی، دوام و عملکرد تجهیزات ایفا می‌نماید. این آلیاژ با ترکیبی از عناصر کروم، نیکل و مولیبدن، مقاومت بالایی در برابر خوردگی، فشارهای شدید و دماهای بالا دارد.

گریدهای مختلف فولاد ضد زنگ نظیر 304L، 316L، 321، داپلکس و سوپر داپلکس، بسته به نوع سیال و شرایط عملیاتی انتخاب می‌شوند.

مقاطع متنوعی از جمله لوله‌ها، ورق‌ها، میلگردها و فلنج‌ها در ساخت تجهیزات فرآیندی، خطوط انتقال و سازه‌های دریایی کاربرد دارند.

روش‌های تولید شامل نورد، جوشکاری و ماشین‌کاری دقیق بوده و استانداردهای بین‌المللی مانند ASTM، ASME و API در طراحی رعایت می‌گردند.

شرکت‌های ایرانی و بین‌المللی با تولید گریدهای تخصصی، نیازهای پروژه‌های پالایشگاهی، فراساحلی و زیرزمینی را تأمین می‌نمایند. انتخاب صحیح فولاد ضد زنگ موجب کاهش هزینه‌های نگهداری و افزایش بهره‌وری بلندمدت در صنعت انرژی می‌شود.