تخریب کربن اکسید شده کل با استفاده از اشعه فرابنفش

کاهش TOTAL OXIDIZABLE CARBON یا TOC

کل کربن اکسید شده در سیستم‌های آب خلوص بالا نامطلوب است، زیرا به عنوان یک منبع غذایی برای حمایت از تکثیر باکتری عمل می‌کند و ممکن است در فرآیندهای پایین‌دست اختلال ایجاد کند. TOC در بیشتر سیستم‌های آب شهری وجود دارند، به خصوص آن‌هایی که منبع سطحی و در سطوح ۱ تا ۲۰ بخش در هر میلیون یا بیشتر هستند. ویژگی‌های بالای آب به طور معمول نیازمند سطوح TOC زیر ۱۰ بخش در هر میلیارد است. این به این معنی است که کاهش قابل‌توجه TOC اغلب ضروری است.

استفاده از کربن فعال یا رزین‌های تبادل یونی، ممکن است به کاهش سطح TOC به عنوان بخشی از پیش تصفیه کمک کند؛ با این حال، اینها به طور معمول باعث کاهش تا سطح PPP نمی شود و معمولا به عنوان بخشی از سیستم باز چرخه آب پاک با خلوص بالا و polishing مناسب نیستند.

برای تصفیه نهایی و پولیشینگ، سیستم انتخاب‌شده باید قادر به دستیابی و حفظ سطح TOC ppb باشد و نباید ناخالصی‌ها را به آب منتقل کند. برای برآورده کردن این معیارها، سیستم های تخریب TOC ماوراء بنفش، برای کاهش موثر این گروه از ترکیب‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند (این موارد نیز به عنوان “TOC burners  یا مشعلهای TOC” نامیده می‌شوند). مکانیسم تخریب در زیر توضیح داده شده‌است.

مکانیزم تخریب

سیستم‌های فرابنفش معمولا از لامپ‌های استوانه‌ای نازکی استفاده می‌کنند که قادر به تولید نور UV ( اشعه فرابنفش) در محدوده ۱۸۵ نانومتر هستند که در مجاورت فیزیکی نزدیک به لوله‌های شیشه‌ای با خلوص بالا قرار دارند که از طریق آن جریان آب جریان می‌یابد. اشعه فرابنفش انرژی قابل‌توجهی دارد و توسط ترکیبات و ارگانیسم‌ها در بیشتر طول‌موج‌ها جذب می‌شود. با این حال، طول‌موج‌های ویژه‌ای به دلیل ویژگی‌های انرژی و جذب، موثرتر هستند تا حداکثر تاثیر را القا کنند.

برای مثال، باکتری‌ها بیشتر در برابر ۲۵۴ نانومتر (نانومتر) بیشترین حساسیت را دارند. در طول‌موج ۱۸۵ نانومتر، افزایش انرژی و حساسیت جذب ترکیبات آلی اکسید کننده منجر به تشکیل رادیکال‌های آزاد هیدروکسیل در درجات مختلف هیجان فتوشیمیایی می‌شود. این رادیکال‌های آزاد (OH -) پیوندهای شیمیایی ارگانیک مختلفی را می‌شکنند، که در عوض واکنش‌های زنجیره‌ای، اکسیده شدن اکثر ارگانیک ها در دی اکسید کربن و آب و بلوک های اصلی پایه همه ترکیبات آلی را تولید می‌کنند.

به دلیل محدودیت‌های تکنولوژی، TOC باعث تخریب لامپ ها می شود. در حالی که برای تولید نور ۱۸۵ نانومتر طراحی شده‌اند، بیشتر انرژی خود را در محدوده ۲۵۴ نانومتر ساطع می‌کنند. به همین دلیل، واحدهای TOC به طور معمول ۶ – ۸ برابر بزرگتر از سیستم‌های ضد عفونی کردن UV برای جریان مشابه هستند. سایزینگ همچنین به بار TOC در آب و مشخصات طراحی برای آب تصفیه شده وابسته است. سیستم‌های فرابنفش به طور مناسب و به اندازه کافی قادر به دستیابی به  کمتر از ۰٫۵ppb TOC هستند.

سیستم های تخریب TOC معمولا در حلقه چرخش سیستم‌های تصفیه آب با خلوص بالا، در پایین‌دست “اولیه” یا “ثانویه” بستر مخلوط پولیشرهای یون زدایی قرار داده می‌شوند. از آنجا که کاهش TOC به تولید کربن دی‌اکسید منجر می‌شود، رسانایی آن افزایش می‌یابد (مقاومت کاهش می‌یابد) به خاطر تشکیل اسید کربنیک که یونیزه شده‌است. بنابراین، عمل استاندارد، قرار دادن یک پولیشینگ یون زدا با بستر ترکیبی حاوی رزین بسیار کم شسته، رزین با TOC پایین، در پایین‌دست واحد TOC است. برای کاهش باکتری‌ها در سیستم، واحدهای ضد عفونی کننده UV با کار در ۲۵۴ نانومتر، اغلب بعد از دی یونیزر پولیشینگ نهایی قرار می‌گیرند.

بسیاری از ملاحظات طراحی و خدمات برای دربرگرفتن موارد، از جمله  چگالی TOC در آب خام، سایزینگ سیستم تخریب TOC، مانیتوریگ آنلاین TOC، فرکانس جایگزینی لامپ، جایگزینی تیوب کوارتز،  تله های UV در ورودی و خروجی برای جلوگیری از تخریب UV لوله‌کشی های متصل و بسیاری دیگر هستند.

برنامه های کاربردی مهندسین می توانند به طراحی و مشخص کردن این سیستم ها و پاسخ به سوالات کمک کنند.