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 純水と腐食の関係について

 設備業に従事している者です。炭素鋼管内に純水を通水させる場合、空気中の酸素が純水中に混入し、pHが下がり腐食が懸念されると伺ったことがあります。そこで以下について教えてください。

(1)上水より純水のほうが酸素を取込む量が多い(pHの低下が大きい)のでしょうか。
(2)本文の見解は間違っているのでしょうか。
(3)純水を用いることで腐食が発生する原因(メカニズム)は本文以外にあるのでしょうか(導電率が低いことが理由で原因があるというようなことを聞いたことがあります)。
(4)純水を用いる系統を密閉回路にした場合、腐食の懸念はなくなるのでしょうか。

A 回答 (3件)

根本的に誤解の塊ですね.



> 空気中の酸素が純水中に混入し、pHが下がり

酸素が溶けても問題なるような pH 低下は起こりません.pH に効くのはせいぜい二酸化炭素でしょう.しかし,酸素の存在と二酸化炭素 (酸,電解質) の存在は,腐食を促進する方向に働くことは確かです.

> (1)上水より純水のほうが酸素を取込む量が多い(pHの低下が大きい)のでしょうか。

酸素溶解量は純水でも,水道水でも差はありません.空気が溶けたときの (二酸化炭素による) pH 低下量も,意味のある違いは出ません.水道水と比べていいのか,というのはありますが.

> (2)本文の見解は間違っているのでしょうか。

文面通りなら間違っています.

> (3)純水を用いることで腐食が発生する原因(メカニズム)は本文以外にあるのでしょうか(導電率が低いことが理由で原因があるというようなことを聞いたことがあります)。

導電率が低いことは腐食を「抑える」方向に有効です.つまり,純水の方が酸素濃度が同じであっても腐食は本質的におこりにくいのです.

> (4)純水を用いる系統を密閉回路にした場合、腐食の懸念はなくなるのでしょうか。

配管内に電位差があるとか,異種金属との接触とかの問題があるので,それだけでは何ともいえません.完全な孤立閉鎖系 (密閉系でポンプとかもなく,さらに配管がヒモでぶらさげるとかで宙に浮いてるとか) なら,純水を入れてある管が腐食することは考えなくていいでしょう.
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

なるほど~、酸素によるpH低下という考えが間違っているんですね。

酸素より二酸化炭素が要因なんですね。

>空気が溶けたときの (二酸化炭素による) pH 低下量も,意味のある違いは出ません.水道水と比べていいのか,というのはありますが.

そうですかぁ、、水道水と純水ではそれほど差がないんですね。

本当、勉強になります!

お礼日時:2011/09/24 10:32

腐食以前に、純水を白鋼管に通せばたちどころに汚れて純水ではなくなってしまいますけど。



一体何のための純水配管なのですか?
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

>一体何のための純水配管なのですか?

すいません、用途(背景)はよく把握しておりません。。

ただ、そういった事象が過去に発生したと聞いたので、質問の通り疑問を投稿させて頂きました。

>腐食以前に、純水を白鋼管に通せばたちどころに汚れて純水ではなくなってしまいますけど。

やっぱりそうなんですよね。配管の選定の時点で、一般論から離れているんですよね。

お礼日時:2011/09/24 10:34

詳しくは専門家に譲るとして、水は何でも良く溶かします。


純水でない場合はある程度不純物が溶けた状態なのですが、純水はそうではないのでステンレスなども腐食させます。
純水の配管には専用の(PTFEなど安定な物質で加工された)管を使うべきでしょう。

ガスに関しては、酸素より二酸化炭素の方が水に溶けやすくpHを下げます。
加圧送水する場合はガスが逃げにくくなりますね。
ただ純水というのはそうしたガス類の混入もない状態を言う(イオン交換すると何もなくなる)ので、密閉配管ならガスの混入は心配しなくて良いような気がします。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

>純水でない場合はある程度不純物が溶けた状態なのですが、純水はそうではないのでステンレスなども腐食させます。

やっぱり純水は水道水よりステンレスを腐食させるんですね。

勉強になります。

お礼日時:2011/09/24 10:27

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Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
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40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
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あるいは、
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40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

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こんにちは。

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>>>
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加えてイオン交換とRO膜はどちらも無機物の
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薄まった浸透圧などを補正する為に消化管は消化液をどんどん出し続けますが、そのうち原料が不足して来ます。
つまり身体の方の電解質のバランスが崩れます。
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まあこれは大量に飲んだ場合の話ですが、全く何も含まれていない分、普通の水よりお腹を壊しやすいというのは事実の様です。

少し位飲んだからってどうという事はありません。

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Q脱イオン水、MilliQ、蒸留水 の違いを教えて下さい

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また、実験内容によってはエンドトキシンを気にする実験もありますが、エンドトキシンフリーの水を使う場合はどれを選べばよいのでしょうか?
動物細胞培養用に使う場合はどの水を選べばよいのでしょうか?

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

pinokoBBさん、こんにちは。

バイオ・生化学関係に用いられる水は水道水をプレフィルターを通し、イオン交換・蒸留・逆浸透法、限外濾過などを複数回組み合わせて生成します。

プレフィルターは鉄さびや大き目のゴミを取り除くに用います。

イオン交換法は酸性・強アルカリ性の樹脂を通し、イオン化合物を除く方法でこれを行った水がイオン交換水(脱イオン水)です。水の純度の評価には比抵抗を用いますが、およそ数百kΩ・cmの水が得られます。この段階で除けるのはイオン化合物だけで有機物・微生物は除けません。

蒸留法は水を蒸留することで不純物を除く方法です。イオン交換法と組み合わせて2回蒸留することが一般的です。一般的な2次蒸留水の比抵抗は数MΩ・cmでバイオ・生化学関係には十分な純度です。動物培養細胞にも使用可能です。エンドトキシンも完全にフリーとまではいかないけれどもある程度の除去はできています。蒸留法は多くの不純物を除去可能ですが100度付近の沸点を持つ物質は除けません。

逆浸透法は半透膜に圧力をかけて精製する方法です。

限外濾過法は限外濾過膜を通す方法です。孔径は半透膜が数十nmに対し、限外濾過膜は数nmです。それゆえ、数kDa以上の分子であれば、限外濾過法で除けますので、エンドトキシンやRNaseなども除去できます。本当にエンドトキシンフリーな水が必要でしたら限外濾過法を行った水が必須です。ただ、普通のCOSとかHEKとかの動物細胞培養でしたら2次蒸留水でも十分です。蛍光検出用のマイクロアレイなんかは限外濾過水が必須なようです。

超純水は十数MΩ・cmの水のことです。MilliQはミリポア社の超純水装置を用いて作った水で比抵抗は15MΩ・cm以上と高純度の水です。MilliQに関してはイオン交換樹脂を通し、逆浸透法、限外濾過法を用いて精製しているようです。

>また、実験内容によってはエンドトキシンを気にする実験もありますが、エンドトキシンフリーの水を使う場合はどれを選べばよいのでしょうか?
これに関しては上で書いたように限外濾過膜で精製した水です。MilliQが当てはまるでしょう。(超純水も一般的には限外濾過をしているのでこれも当てはまりますかね。)

>動物細胞培養用に使う場合はどの水を選べばよいのでしょうか?
これは、2次蒸留水以上の純度があれば十分です。2次蒸留水、MilliQ水、超純水が使用できます。

ただ、水関係の装置は日頃のメンテナンスが重要でイオン交換樹脂とか水を貯めるタンク、蛇口に汚染がないかは確認する必要があります。

実験書には必ずはじめのほうに書いてあることですので、pinokoBBさん自身でなにか実験書をご参照ください。

pinokoBBさん、こんにちは。

バイオ・生化学関係に用いられる水は水道水をプレフィルターを通し、イオン交換・蒸留・逆浸透法、限外濾過などを複数回組み合わせて生成します。

プレフィルターは鉄さびや大き目のゴミを取り除くに用います。

イオン交換法は酸性・強アルカリ性の樹脂を通し、イオン化合物を除く方法でこれを行った水がイオン交換水(脱イオン水)です。水の純度の評価には比抵抗を用いますが、およそ数百kΩ・cmの水が得られます。この段階で除けるのはイオン化合物だけで有機物・微生物は...続きを読む

Q熱交換の基礎式を教えてください。

熱交換器における基礎式を教えてください。
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それに独学ですので、聞ける人がいなくて困っています。
どなたか、簡単に熱交換の基礎式などを教えてください。

Aベストアンサー

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2種類有る。
 L:伝熱面厚み
 kav:伝熱面の熱伝導率の異種温度の平均、熱伝面内外で温度が異なり、温度によって変化する熱伝導率を平均して用いる。
 hは、流体の種類や流れる速さ(主な指標はレイノルズ数)によって変化します。
 hsは、どの程度見積もるか、、、設備が新品ならZeroとしても良いのですが、使い込むとだんだん増加します。
 更には、Aも円管で厚みが有る場合は、内外を平均したり、Δtも入り口と出口の各温度差を対数平均するとか、色々工夫すべきところがあります。

>冷却管はステンレス製(SUS304)です。
 →熱伝導度の値が必要です。
>冷却管の中の水の温度は入口が32℃で出口が37℃です。>流量は200t/Hr程度流れております。
 →冷却水が受け取る熱量は、200t/Hr×水の比熱×(37-32)になります。この熱量が被冷却流体から奪われる熱量です。=Q
>冷却管の外径はφ34で長さが4mのものが60本
>冷却管の外径での総面積は25.6m2あります。
 →冷却管の壁厚みの数値が計算に必要です。
 伝熱面積も外側と内側を平均するか、小さい値の内側の面積を用いるべきです。

 まあしかし、現場的な検討としては#1の方もおっしゃっているように、各種条件で運転した時のU値を算出しておけば、能力を推し測る事が出来ると思います。
 更には、熱交換機を設備改造せずに能力余裕を持たせるには、冷却水の温度を下げるか、流量を増やすか、くらいしか無いのではないでしょうか。

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2...続きを読む

QHI、HT、TS、DV継手 これって何の略か分かりますか?

配管・継手の種類でHI、HT、TS、DVといのがあるのですが、このアルファベット2文字はそれぞれ何の略か教えて下さい。また、それぞれの用途も合わせて御教授お願いします。

Aベストアンサー

HI  耐衝撃性塩化ビニール管、継ぎ手、 普通の塩ビ管は、衝撃を受けると割れますが、HI管は粘りがあるので割れにくい。 黒っぽい色に着色してあります。 給水配管用として現在主流。

HT  耐熱塩化ビニール管、継ぎ手、 普通の塩ビ管は熱に弱く、フニャフニャになりますが、HTは熱に強いので給湯管に使います、でも最近はあまり使いません、 材質的にもろく、後日ひび割れ、漏水等が起きやすいので、 耐熱と言っても80℃位のお湯で使うと管の内部は、劣化し、ざらついて来ます、つまり、塩ビ樹脂、可塑剤、その他モロモロの添加剤が、お湯に溶け出していると言うことです。 
60℃位なら内面の劣化はほとんどありません。
色は濃い茶色に着色されています。

最近は給湯管には、架橋ポリエチレン管、ポリブデン管等が多く使われているようです。

TS  普通の塩化ビニール管、継ぎ手、 昭和三十年代の終わり頃から、使われ出した物で、化学的に安定で水質、埋設土壌の影響をほとんど受けないので寿命は半永久的、初期に埋設された物を掘り出して調べて見ても内面は平滑で、浸食された形跡は、ほとんどありません。
色は灰色に着色されています。給水配管用。

DV継ぎ手  塩ビ排水管用の継ぎ手です、普通灰色ですが、最近は透明な製品もあります、

いずれの製品も日光には弱く、有機溶剤、防腐剤のクレオソートには、特に弱いので注意が必要です。

以上、簡単な回答ですみません。
 

HI  耐衝撃性塩化ビニール管、継ぎ手、 普通の塩ビ管は、衝撃を受けると割れますが、HI管は粘りがあるので割れにくい。 黒っぽい色に着色してあります。 給水配管用として現在主流。

HT  耐熱塩化ビニール管、継ぎ手、 普通の塩ビ管は熱に弱く、フニャフニャになりますが、HTは熱に強いので給湯管に使います、でも最近はあまり使いません、 材質的にもろく、後日ひび割れ、漏水等が起きやすいので、 耐熱と言っても80℃位のお湯で使うと管の内部は、劣化し、ざらついて来ます、つまり、塩ビ樹脂、可塑...続きを読む


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