Hidrológiai Közlöny 1996 (76. évfolyam)

4. szám - Kereszturi Péter: A vízellátó hálózatok műanyagai

KERESZTÚRI P.. A vízellátó hálózatok műanyagai 231 6. Gázdiffúzió és oxigénfogyasztás a műanyagcső vezetékekben A vízellátásban csak olyan anyagok alkalmazhatók, amelyekből a szabványos ivóvíz nagy valószínűséggel nem old ki egészségre káros anyagot. Ennek ellenére előfordulnak olyan reakciók a csőben, amely az organoleptikus tulajdonságok megváltozását eredményezik. A víz minőségének változását azonban gázcsere és gázdiffúzió is eredményezheti. 6.1. Gázdiffúzió (Permeáció) Az 5. ábra a molekulák oda-vissza útját - a folyékony fázisból indulva egy szilárd testen keresztül a gázfázisba jutásig - mutatja be 5 lépésben (Oehler, 1983): Az egész folyamatra azonban nem csak kizárólagosan a diffúziós törvény érvényes, hanem a fázisátmeneteknél elsősorban az "aktivitásnak" van főszerepe. 6.2. Vízben oldott oxigénfogyasztás Az oxigéntartalmú víz és műanyagcső kontaktusa esetén a diffúzió jelensége mellett megfigyelhető az oxigén tartalom csökkenése is, melynek oka még nem egyértelműen tisztázott. A kutatások kémiai és biológiai reakciókkal magyarázzák a jelenséget, amely különösen új cső esetében eredményez nagyfokú oxigéntartalom csökkenést. Kísérleteket végeztek, amely során vízzel telt műanyag cső köré különböző gázokat vezettek és az O2 tartalom változását mérték. Az elvégzett kísérletek alapján, ahol először a gázfázis szerepét a levegő töltötte be, nagy mértékben csökkent a víz oxigéntartalma. Ez nem csak a diffúzióval magyarázható, mivel a levegő oxigénkoncentrációja nem változott, így kijelenthető, hogy valóban oxigén fogyás ill. fogyasztás történt. Grafikusan ábrázolva (6. ábra) az oxigénfogyasztást, szemilogaritmikus rendszerben egyenest kapunk, melyet a következő egyenlet ír le (Oehler, 1983): dc d\nc - — = k dt, amely ugyanaz, mint = k. c dt Azaz egy elsőrendű reakcióegyenlettel van dolgunk, amelyet integrálva a következőt kapjuk: 5. ábra a. A molekula a víz fázisból a szilárd test felületére jut, b. A határfelületen molekula adszorpció történik, amelyet a Henry-Dalton törvény ír le Cf = k . c

w, ahol Cf = a koncentráció a határ felületen c

w = koncentráció a folyadék fázisban k = adszorpciós állandó. c. Magát a diffúziót a Fick-törvény íija le: dc I = - D , ahol dx I = diffúzióáram [kg m"

2 h'

1] D = diffúziós állandó [m

2 • h"

11 c = koncentráció [kg m"

3J x = úthossz [m], d. A szilárd felület gáz fázis határon deszorpció játszódik le a Henry - Dalton törvény szerint p

g = k • Cf, ahol p

g = a gáz parciális nyomása Cf = koncentráció a határ felületen k = deszorpciós állandó, c. A gáz fázisba való átjutás során szintén diffúzió és konvekciós folyamatok játszódnak le. c = c

0- e * '. iilö |h| 6. ábra Oxigéngázzal is elvégezve a kísérletet az 7. ábrán látható módon változott meg a vízben mért O2 koncentráció. A kezdeti csökkenést követően a görbe visszafordul és növekvő tendenciát mutat az oxigén koncentrációt tekintve, amely az oxigén-diffúzióval magyarázható (Oehler, 1983). dx A jelenséget a Fick törvény íija le: D = -/ . dc A kísérlet 3,7 mm falvastagságú PVC cső esetében, ahol a koncentráció különbség 9 mg/l, a D = 6 10"

8 m

2 h"

1 volt az eredmény a következő értékre adódott: I = 1,5 • 10*

7kg nr

2- h'

1 (Oehler, 1983).