Cl⁻是嗜盐菌(如Halomonas)生长的必需元素,其存在导致:生物膜厚度增加3倍,形成缺氧腐蚀微环境垢下Cl⁻浓度可达本体水的20倍(局部腐蚀速率>3mm/年)常规杀菌剂穿透生物膜效率下降70%某炼油厂循环水系统在Cl⁻>400mg/L时,碳钢管道微生物腐蚀穿孔事故频发,年检修费用增加¥500万。
Cl⁻与Ca²⁺、Mg²⁺形成的沉积物具有特殊危害:导热系数0.5W/(m·K),是不锈钢的1/30多孔结构吸附腐蚀产物,形成恶性循环1mm厚氯盐垢层使换热效率降低25%某热电厂的蒸汽冷凝器因Cl⁻沉积,年多耗标煤8000吨,直接经济损失¥640万。 化学沉淀法成本高,适合高浓度氯废水。内蒙古海水淡化除氯
通过排放高氯循环水并补充新水的置换法,在水资源紧张地区经济性差。以10000m³/h系统为例,每降低100mg/L Cl⁻需排放20%水量,年耗水量增加50万吨。该方法还存在以下问题:1)无法应对突发性氯污染(如工艺介质泄漏);2)排放水可能含有其他污染物,需额外处理;3)频繁补水导致系统水质波动,影响水处理药剂效果。某电厂实践表明,采用该法后年运行成本增加120万元。
采用强碱阴树脂处理循环水时面临多重挑战:1)高硬度(Ca²⁺>500mg/L)会导致树脂钙污染,交换容量半年内下降40%;2)再生产生的含盐废水(NaCl 8-10%)需专门处理;3)树脂氧化破裂后释放季铵基团可能形成致病物NDMA。某化工厂运行数据显示,处理Cl⁻=300mg/L的循环水时,吨水处理成本达¥18-22,是其他方法的3-5倍。 北京吸收塔除氯需求氯离子穿透不锈钢钝化膜,引发点蚀。
通过蒸发和蒸馏的方法也可以从水或废水中对氯离子进行去除。在蒸发过程中,水会变成蒸汽上升,而氯化物等污染物则会留在剩余的液体中;蒸馏机械通过精确地控制温度等条件,能够几乎完全去除水中的氯化物。从蒸发和蒸馏过程中,可以获得高纯度的馏出物,蒸发器的维护需求相对膜系统来说较少,处理结果也较为稳定。但是,工业蒸发器的成本较高,能源消耗也很大,不过新型的 MVR 蒸发器能够使能耗减少 70%,在一定程度上缓解了能耗高的问题。
强碱性阴离子交换树脂(如Amberlite IRA-900)的季铵基团(-N⁺(CH₃)₃)对Cl⁻选择性系数达2.5,交换容量1.8-2.2eq/L。某热电厂循环水处理中,树脂柱在流速20BV/h时可将Cl⁻从1500mg/L降至50mg/L,但SO₄²⁻共存时会竞争吸附(选择性比SO₄²⁻:Cl⁻=9:1)。再生采用5%NaOH溶液,消耗量约为Cl⁻摩尔量的1.2倍。新型耐氧化树脂(如接枝聚乙烯亚胺)在余氯10mg/L环境下使用寿命延长至7年,但交换容量降低15%。实际运行需监控树脂溶胀率,温度超过40℃会导致交联结构破坏。氯离子富集,容易造成破坏系统水平衡。
氯离子与Ca²⁺、Mg²⁺等形成的沉积物(如CaCl₂·6H₂O)会明显降低换热系数。实测数据显示,当管壁结垢厚度达1mm时,蒸汽机组热效率下降8%,相当于年多耗标煤1500吨(损失¥120万)。且氯盐垢层疏松多孔,更难通过常规化学清洗去除。
氯离子会加速橡胶密封材料的老化。EPDM橡胶在Cl⁻>300mg/L的水中,3年后硬度(Shore A)从60升至75,密封性能完全丧失。某化工厂泵用机械密封平均寿命从5年缩短至2年,年更换费用增加¥80万。改用氟橡胶虽可改善,但材料成本增加5倍。 电化学除氯需控制pH在6-8范围。北京循坏水除氯除硬
在线监测氯浓度误差需控制在±10%。内蒙古海水淡化除氯
金属设备的腐蚀加速氯离子(Cl⁻)是引发金属腐蚀的主要促进因子之一。其离子半径0.181nm,可穿透不锈钢钝化膜缺陷处,与基体金属(如Fe²⁺)形成可溶性氯化物,导致:碳钢:Cl⁻>300mg/L时点蚀速率超1mm/年(较纯水环境快20倍)不锈钢:304不锈钢在Cl⁻>200mg/L+60℃时应力腐蚀开裂(SCC)风险激增铜合金:诱发脱锌腐蚀,黄铜管3年壁厚损失可达40%某滨海电厂实测数据显示,循环水Cl⁻从100mg/L升至500mg/L后,碳钢换热器更换频率由5年/台缩短至1.5年/台,单台设备更换成本超¥80万。内蒙古海水淡化除氯