Comparación de las ventajas y desventajas del uso de carbonato de sodio o hidróxido de sodio para ajustar el valor de pH del agua de alimentación de la caldera.

1. Agua de alimentación de la caldera para ajustar el valor de pH.

Actualmente, la mayoría de las calderas en China utilizan agua desmineralizada por ósmosis inversa o agua ablandada por intercambio iónico de resina de sodio. El pH de estas aguas suele ser bajo y ácido, generalmente entre 5 y 6, mientras que el de las aguas ablandadas por intercambio iónico de resina de sodio oscila entre 5,5 y 7,5. Para evitar la corrosión causada por el agua ácida en el suministro de calderas y tuberías, según la norma nacional BG/T1576-2008, el pH del agua de las calderas industriales debe estar entre 7 y 9, y el del agua desmineralizada entre 8 y 9,5. Por lo tanto, es necesario ajustar el pH del agua de suministro de las calderas.

2. El principio básico de añadir carbonato de sodio al agua de alimentación de la caldera para ajustar el valor del pH.

El carbonato de sodio, comúnmente conocido como sosa, ceniza de sosa o álcali de lavado, se clasifica como sal, no como álcali, con fórmula química Na₂CO₃, y en circunstancias normales se presenta como un polvo blanco o sal fina. El principio básico para añadir carbonato de sodio al agua de alimentación de la caldera para ajustar el pH consiste en utilizar carbonato de sodio disuelto en agua y alcalinizante, lo que permite neutralizar el dióxido de carbono en el agua de alimentación ácida y prevenir la corrosión causada por el agua ácida o salada en la caldera y las tuberías. El carbonato de sodio es un electrolito débil que, disuelto en agua, forma una solución tampón de carbonato de sodio y bicarbonato de sodio. En esta solución existe un equilibrio electrolítico; a medida que se consume el hidróxido electrolítico, el equilibrio se desplaza hacia la derecha, por lo que el pH de la reacción no varía significativamente.

Proceso de hidrólisis primaria del carbonato de sodio:

Na2CO3 Carbonato de sodio + H2O agua = NaHCO3 bicarbonato de sodio + NaOH hidróxido de sodio

Proceso de hidrólisis secundaria del carbonato de sodio:

NaHCO3 bicarbonato de sodio + H2O agua = H2CO3 ácido carbónico + NaOH hidróxido de sodio

Ecuación del ion hidrolizado primario del carbonato de sodio:

(CO3) 2-ácido carbónico +H2O agua =HCO3- bicarbonato +OH- hidróxido

Ecuación del ion hidrolizado secundario del carbonato de sodio:

HCO3- bicarbonato + H2O agua = H2CO3 ácido carbónico + OH- hidróxido

3. El principio básico de añadir hidróxido de sodio al agua de la caldera para ajustar el valor del pH.

El hidróxido de sodio también se llama sosa cáustica, sosa cáustica, sosa cáustica, sosa cáustica, generalmente en escamas blancas, fórmula química NaOH, el hidróxido de sodio tiene una fuerte alcalinidad, extremadamente corrosivo.

Ecuación de ionización del hidróxido de sodio: NaOH=Na++OH-

Agregar hidróxido de sodio al agua de la caldera puede estabilizar la película protectora en la superficie del metal, mejorar el valor de pH del agua de alimentación de la caldera y del agua del horno, solucionando así la corrosión causada por el agua ablandada con ácido o el agua desmineralizada en la caldera y las tuberías, y protegiendo los equipos metálicos de la corrosión.

4. Se comparan las ventajas y desventajas de usar carbonato de sodio o hidróxido de sodio para ajustar el valor de pH del agua de alimentación de la caldera.

4.1 La velocidad de aumento del valor de pH con carbonato de sodio e hidróxido de sodio para el agua de alimentación de la caldera y el tiempo de mantenimiento del efecto de uso son diferentes.

La velocidad de adición de carbonato de sodio al agua de la caldera para aumentar el pH es menor que la del hidróxido de sodio. Debido a que el carbonato de sodio genera una solución tampón, presenta poca fluctuación, es relativamente estable y fácil de ajustar. Sin embargo, el rango de ajuste del pH es limitado. Para ajustar el mismo valor de pH, la cantidad de carbonato de sodio será mayor que la de hidróxido de sodio. El efecto se mantiene durante un tiempo prolongado y el pH del agua no disminuye fácilmente.

El hidróxido de sodio es una base fuerte y un electrolito fuerte. Su volatilidad para ajustar el valor del pH es alta. Tras añadir hidróxido de sodio al agua, el pH aumenta fácilmente, lo que permite un ajuste más rápido y directo. Sin embargo, también es fácil que se descontrole, por lo que no se debe añadir en exceso. En comparación con el carbonato de sodio, se puede alcanzar el índice de pH deseado con una cantidad mucho menor. Es decir, aunque el valor del pH aumenta con el hidróxido de sodio, si la cantidad añadida no es grande, la capacidad del agua para neutralizar el grupo hidróxido ácido no aumenta mucho, y el pH bajará rápidamente.

4.2 El daño causado por la adición excesiva de carbonato de sodio e hidróxido de sodio para aumentar el valor de pH del agua de alimentación de la caldera es diferente.

Agregar demasiado carbonato de sodio al agua de la caldera para ajustar el pH aumentará la salinidad y la conductividad del agua. El agua contiene más iones bicarbonato, que se descomponen fácilmente en dióxido de carbono al calentarse. El CO2 entra en el intercambiador de calor y en el agua de condensación junto con el vapor. El carbonato de sodio no solo no ajusta el pH del vapor y del agua de retorno del condensado, sino que también lo reduce, corroyendo el intercambiador de calor y la tubería de condensación. Por esta razón, la concentración de iones de hierro en el agua de retorno del condensado supera el color amarillo o rojo estándar.

Agregar demasiado hidróxido de sodio al agua del horno para ajustar el pH provocará una alcalinidad excesiva en el agua de la olla, con la consiguiente aparición de agua y sosa. La cantidad de hidróxido de sodio es difícil de controlar, y un exceso de NaOH libre causará una alcalinidad relativa elevada, lo que provocará fragilización alcalina y corrosión en los equipos. El autor observó un tanque de desbridamiento de plástico reforzado con fibra de vidrio lleno de parches en las instalaciones de un usuario, corroído y perforado debido al uso de hidróxido de sodio para regular el pH del agua de desbridamiento. El hidróxido de sodio no permite ajustar el pH del vapor ni del agua de retorno de condensación, ni controlar la corrosión de los equipos y la red de tuberías del sistema de vapor y agua de retorno de condensación.

4.3 La seguridad del carbonato de sodio y del hidróxido de sodio utilizados en el agua de alimentación de calderas para elevar el valor del pH es diferente.

El carbonato de sodio es relativamente suave, pertenece a la categoría de materiales aptos para uso alimentario, produce una ligera irritación y una leve corrosión; normalmente se puede tocar con las manos, pero durante un uso prolongado es necesario usar guantes.

El hidróxido de sodio es un material peligroso y corrosivo. Su solución o polvo, al entrar en contacto con la piel, especialmente con las mucosas, puede producir costras y penetrar en los tejidos profundos. Una quemadura deja cicatriz. Si entra en contacto con los ojos, no solo se daña la córnea, sino también los tejidos internos del ojo. Por lo tanto, el operario debe aplicar una pomada neutra e hidrófoba en la piel y usar ropa de trabajo, mascarilla, gafas protectoras, guantes de goma, delantales de goma, botas altas de goma y demás equipo de protección personal para garantizar una correcta protección.

Existen casos de uso y pruebas que demuestran que el hidróxido de sodio y el carbonato de sodio, al usarse alternativamente o mezclados, ofrecen una mejor relación costo-beneficio que el uso de un regulador de pH específico por sí solo. Cuando el pH del agua de alimentación de la caldera es demasiado bajo, se puede agregar hidróxido de sodio para aumentarlo rápidamente. Una vez disuelto el hidróxido de sodio, se puede agregar carbonato de sodio para incrementar la concentración de carbonato en el agua. Esto ayuda a frenar la disminución del pH. Al agregar mayor cantidad de carbonato de sodio, se logra una mayor capacidad para mantener la concentración de carbonato en el agua. Por lo tanto, generalmente se utiliza carbonato de sodio para mantener el pH del agua de suministro y del agua de la olla. Solo cuando el pH es demasiado bajo, se recomienda usar hidróxido de sodio para aumentarlo rápidamente, alternando la mezcla de ambos, lo que resulta económico y eficaz.