گروه رسانه‌ای پردازش- افزایش شناخت از سمیت کروم شش ظرفیتی، به میزان زیادی ناشی از تلاش‌های ارین بروکوویچ، به ممنوعیت تخلیه کروم به محیط زیست منتهی شد که ضرورتا عملیات تصفیه با کرومات در سیستم‌های خنک‌کاری  باز با آب را حذف کرد. روش کار جایگزین اساسا متفاوت بود، با یک ایده اصلی کار در pH قلیایی برای کمک به کنترل خوردگی.

ظهور مواد شیمیائی فسفات/فسفونات: تصفیه به سرعت به مواد شیمیائی مبتنی بر فسفات برای جلوگیری از پوسته و خوردگی تبدیل شد. در این مورد روش کارها به طور معمول کارکرد pH قلیایی خفیف را دارند، که خوردگی عمومی [یکنواخت] را به حداقل می‌رسانند.

     فراتر از جنبه pH، این مواد شیمیائی محافظت اضافی از خوردگی را نیز تامین می‌کنند زیرا فسفات با یون‌های آهن دو ظرفیتی (Fe^+۲) تولید شده در محلهای آندی واکنش انجام خواهد داد تا یک رسوب محدودکننده واکنش ایجاد شود، در عین حالی که فسفات کلسیم [Ca_۳(PO_۴)_۲] در محیط قلیایی موضعی در محل‌های کاتدیک برای مهار انتقال الکترون رسوب می‌کند. اما، حتی آشفتگی‌های كوچك در روش کارهای فسفات می‌تواند باعثرسوب بیولوژیکی (fouling) شدید فسفات كلسیم شود، و هم زمان، رسوب اضافی Ca_۳(PO_۴)_۲  تقریباً به مسئله ای به بزرگی موردی که پوسته کردن كربنات كلسیم از قبل داشته تبدیل گردد. از این رو، روش‌های عملیات به روش‌های با قابلیت تحمل بیشتری تبدیل شده اند، که در بسیاری موارد ستون فقرات این روش کارها فسفات‌های آلی (فسفونات‌ها) است.

     فسفونات‌ها به رسوبات در هنگام تشکیل آنها متصل می‌شوند و رشد کریستال و استحکام شبکه کریستالی را مختل می‌کنند.

     یک روش کار مشترک عملیات فسفات/فسفونات ممکن است شامل یک یا شاید دو مورد از ترکیبات فسفونات در دوزهای mg/L کم برای کنترل اولیه پوسته، mg/L 15-5 یا در همین میزان اورتوفسفات برای کنترل اضافی پوسته و محافظت در برابر خوردگی، و احتمالا mg/L 5/2- 5/0 روی باشد. روی با یون‌های هیدروکسیل تولید شده در کاتدها برای تشکیل رسوب [Zn(OH)_۲] واکنش می‌کند، محافظت کاتدی اضافی را فراهم می‌سازد. (لازم به ذکر است که تخلیه روی نیز تحت مقررات سخت تری قرار می‌گیرد).به طور معمول در اینفرمولاسیون‌ها mg/L 10-5 پلیمر آلی برایکنترل رسوب فسفات کلسیم گنجانیده شده است.

     روش کارهای فسفات/فسفونات ساده نیستند، و تغذیه کمتر از حد نیاز یا بیش از حد نیاز می‌تواند منجر به خوردگی یا تشکیل پوسته شود.حتی با وجود مواد شیمیائیبه ظاهر مناسب، رسوبات مهارکننده خوردگی متخلخل هستند، و همچنین ممکن است شسته شده و برطرف شوند. و از لحاظ نگرانی‌های زیست محیطی، تخلیه فسفر مشکلات فزاینده‌ای را به وجود می‌آورد.

     فسفر به همراه نیتروژن و کربن یک ماده مغذی لازم برای رشد و نمو گیاه است که برای همه اشکال حیات ضروری است. جلبک‌ها کربن مورد نیاز خود را از بی‌کربنات و کربنات معدنی استخراج می‌کنند و از انرژی خورشید برای تبدیل کربن معدنی به کربن آلی برای رشد بافت سلولی استفاده می‌نمایند. برخی از گونه‌های جلبک‌ها همچنین قادر به”تثبیت” گاز نیتروژن اتمسفری، با استفاده از آنزیم نیتروژن از برای تبدیل N_۲ به آمونیاک و سایر ترکیبات مورد نیاز برایبیوسنتز اسیدهای نوکلئیک و پروتئین‌ها هستند. مورد مشترک بین گونه‌های تثبیت‌کننده فتوسنتزی نیتروژن سیانوباکتری‌ها هستند که معمولاً به آنها “جلبک‌های آبی-سبز” گفته می‌شود. فسفر غالباً ماده مغذی محدودکننده رشد در سیستم‌های آبزی به دلیل غلظت بسیار کم آن نسبت به مقدار مورد نیاز گیاهان و میکروارگانیزم‌ها است.

     سیانوباکتری‌ها به دلیل توده های سبز گسترده و بسیار دیدنی خود مشهور هستند. شکل (۴) عکس هوایی از توده های سیانوباکتری‌ها در حوضه آبریزکم عمق غربیدریاچه اری (Erie) در سال ۲۰۱۱ را نشان می‌دهد.

     رشد ناخوشایند وبدنمای جلبک‌ها در دریاچه اریمنجر به سواحل کثیف، کاهش شدید گردشگری و کاهش جمعیت ماهیها شد. جدای از تأثیر حس مضر بودن آنها، سیانوباکتری‌ها همچنین میکروسیستین‌ها و سایر سیانوتوکسین‌هائی را تولید می‌کنند که برای ماهی‌ها، پرندگان و پستانداران سمی هستند. بسیاری از خوانندگانبدون شک از سمی بودن زیاد توده جلبک‌ها در سایر مناطق،از همه قابل توجه تردر فلوریدا،آگاه هستند.

     مواد شیمیائی فسفات/فسفونات همچنین فسفر را که یک ماده مغذی ضروری برای رشد میکروبیولوژیکی در برج‌های خنک کننده به ویژهجلبک‌ها می‌باشد را فراهم می‌کنند.

     كنترل كافي جلبك‌ها ممكن است نياز بهمصرفقابل توجه میکروب‌کش‌ها (ميكروبيوسيدها) داشته باشد، كه مي تواند هزينه تصفيه آبخنك‌كاری را به میزان زیادی بالا ببرد.

     این مسائل در حال منتج شدن به تکامل جدیدی هستند: تصفیه آب خنک‌کاری با پلیمرها و بدون جزء متشکله فسفری (و اغلب بدون روی). کاربردهای موفقیت آمیز آنها برای کنترل پوسته از مدت‌ها قبل شناخته شده اند، اما اکنون مواد جدیدی برای جلوگیری از خوردگی در حال اثبات موفقیت، از جمله در کارخانه‌های فولاد هستند.

ظهور مواد شیمییائی پلیمری

فرمولاسیون‌های پلیمری شامل گروه کربوکسیلات با موفقیت برای دهه‌ها در کنترل پوسته کربنات کلسیم (CaCO_۳) در آب خنک‌کاری استفاده شده اند.

     اما بسیاری از رسوبات دیگر نیز امکان‌پذیر است از جمله سیلیکاتهای کلسیم و منیزیم، سولفات کلسیم، فلوراید کلسیم و دی اکسید منگنز برخی از متداول ترین آنها هستند. نیاز به مبارزه با این مواد و سایر تشکیل دهندگان پوسته، توسعه کوپلیمرها و ترپلیمرها، حاوی گروه‌های كاركردی جایگزین یا مكمل از جمله سولفوناتها (SO_۳-)، اكریلامید (H_۲N-C-O) و سایرین را ایجاد كرده است. پلیمرها توسط دو مکانیزم از تشکیل پوسته جلوگیری می‌کنند: جداسازی یون و اصلاح کریستال.

     ولی یک سؤال بسیار مهم دیگر باقی مانده است: “روش کار بدون فسفر برای مهار خوردگی چقدر مؤثر است؟” اولا، عملیات بدون فسفر برای کار در محدوده pH قلیایی (۹-۷) طراحی شده‌اند، که تمایل به حداقل رساندن خوردگی کلی فلزات دارند. اما با این حال، پیل‌های خوردگی بازهم می‌توانند در یک محیط قلیایی ایجاد شوند. مهم این است که مهارکننده خوردگی سد محافظ مستقیم بر روی سطوح فلزی ایجاد می‌کند. یک محصول نوظهور، ^®FlexPro، گروهی ازمواد شیمیایی را تشکیل می‌دهد که “به طور مستقیم با سطوح فلزی برای تشکیل یک کمپلکس مهارکننده واکنش پذیر استارچ پلی هیدروکسی (RPSI) واکنش می‌کند که مستقل از کلسیم، pH یا سایر ترکیبات شیمیایی آب است” (۱).

     اثبات شده که کاربرد در مقیاس کامل این ترکیب شیمیائی بسیار مؤثر است. در نمونه ای در یک مجتمع صنعتی بزرگ در جنوب شرقی آمریکا،RPSI جایگزین پلی فسفاتقبلی و سپس مواد شیمیائی روی شد. سرعت خوردگی فولاد کربنی از ۰٫۲۰ تا ۰٫۲۵ میلیمتر در سال به ۰٫۰۰۲۵ تا ۰٫۰۰۷۵ میلیمتر در سال کاهش یافت. در یک مورد دیگر، تغییر از روی به RPSI تا حدودی تحت تأثیر مشکلات تشکیل شدید جلبک در یک زلال ساز (کلاریفایر) و استخر بازیافت در کارخانه بود.حذف فسفات از آب آن مشکل را حل کرد.

     در مثالی دیگر دریک کارخانه بزرگ شیمیایی در ساحل یک خلیج، رضایت بخشی استفاده از مواد شیمیائی سنتی فسفات برای کنترل خوردگی اثبات شده بود، اما رسوبات فسفات کلسیم باعث ایجاد رسوبات بیولوژیکی در برخی از مبدل‌های حرارتی “صفحه و قاب” کارخانه می‌شد. چنین مبدل‌هائی برای مکان‌های کم جریان و انباشت رسوبات بدنام هستند.تبدیل به مواد شیمیائی RPSI محافظت عالی در برابر خوردگی را حفظ کرد و رسوب فسفات را از بین برد.

     مواد شیمیائی و تکنولوژیهای تصفیه آبمورد بحث در اینجا برای بسیاری از کاربردهای صنعتی مناسب است، همانطورکه در مثال زیر از یک کارخانه نورد شرکت SSAB به اختصار بیان شده است.

تجربه SSAB

در یک کارخانه شرکت SSAB واقع در موبایل، ایالت آلاباما، آمریکا،از مواد شیمیائی FlexPro برای سیستم خنک‌کاری غیرتماسیو همچنین سیستم خنک‌کاری اسپری تماس مستقیم کارخانه نورد گرم نوار ورق استفاده شده است. شکل (۸) کاهش سرعت خوردگی به دنبال تغییراز مواد شیمیائی فسفات به مواد شیمیائی RPSI را نشان می‌دهد.

     همانطورکه مشاهده می‌شود،نه تنهاسرعت خوردگی کاهش یافته، بلکه کنترل پس از بکارگیری مواد شیمیائی پلیمری پایدارتر شد.حتی در سیستم خنک‌کاری آب خدمات نیزنتایج برجسته تری حاصل شد (شکل ۹).

     کاربردی که مختص کارخانه های فولاد است برخلاف بسیاری از صنایع دیگر، محافظت از فلزات خنک شونده توسطاسپری‌های مستقیم می‌باشد. نتیجه اجرای بیش از یک سالعملیات با RPSI در کارخانه نورد گرم نوار ورق مذکور، در شکل (۱۰) ارائه شده است.

     برای تأکید مجدد،نکته مهم این است که این مواد شیمیائی به جایتکیه بر ترکیبات فسفات برای مهار خوردگی، یک لایه محافظ مستقیم رویفولادایجاد می‌کنند. تغییر مواد شیمیائی مزایای زیر را برای کارخانه ایجاد کرده است:

• حذف ۱۷۱۰۰۰ پوند (تقریبا ۷۷تن) دوز فسفات در هر سال.اکنون هیچ مقداری استفاده یا تخلیه نمی‌شود.
• حذف روی.
• کاهش قابل توجهخوردگی در سه سیستم خنک‌کاری  کارخانه.

• انتظار می‌رود بر اساس عملکرد برتر خوردگی، عمر کاری غلتک نورد افزایش یابد.
• هزینه مشابه روش کار فسفات.

نتیجه گیری

پیشرفت‌ها  در تصفیه آب خنک‌کاری  از منفعت بسیاری از صنایع حمایت می‌کنند که کمترین آنها صنعت فولاد نیست. صاحبان کارخانه‌ها، افراد بهره بردار و فنی اکنون به ابزارهای جدید و پیشرفته ای برای کاهش خوردگی و پوسته کردن نه تنها در سیستم‌های آب خنک‌کاری غیرتماسی بلکه در کاربردهای اسپری مستقیم نیز دسترسی دارند.پیشرفت‌ها می‌توانند ازطریق محافظت از زیرساخت‌ها وافزایش قابلیت اطمینان تجهیزات،هزینه های قابل توجهی را درکارخانه هایصرفه جوئی کنند.و تحقیق و آزمایش در خصوص سایر پیشرفت‌های بالقوه فرآیند ادامه می‌یابد.