कूलर में जमी हुई गंदगी के कारण होने वाला सड़न/क

अंडर-डिपॉजिट क्षय का संक्षिप्त विवरण:
1. परिभाषा: अंडर-डिपॉजिट क्षय, वह क्षय है जो धातु की सतह पर जमे हुए अवक्षेपों के कारण होता है।
2. क्षय की प्रक्रिया: यह एक विशेष प्रकार का स्थानीय क्षय है। इसका कारण उपकरणों की ज्यामितीय संरचना, क्षय उत्पादों एवं अवक्षेपों का प्रभाव है। इसके कारण धातु की सतह पर माध्यम का प्रवाह एवं विद्युत चालकता प्रभावित हो जाती है। इससे बंद हुए क्षेत्रों में माध्यम की रासायनिक संरचना में बड़ा बदलाव हो जाता है, एवं उस क्षेत्र में pH मान में भी बड़ा बदलाव हो जाता है। इसके परिणामस्वरूप “ऑक्यूड सेल क्षय” होता है; इससे इलेक्ट्रोडों का विभव कम हो जाता है, जिससे क्षय होता है। इसके क्षय के सिद्धांत के आधार पर, इसे अम्लीय क्षय एवं क्षारीय क्षय नामक दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है। आम तौर पर, सर्कुलेटिंग कूलिंग सिस्टम में होने वाला क्षय अम्लीय क्षय ही होता है। जमाव, ठंडे पानी में मौजूद अवयवों के कारण पानी की सतह पर धातु पर जमने वाली परत को कहा जाता है। “गंदगी” वास्तव में पानी में मौजूद ठोस पदार्थों का समूह है। आम तौर पर मौजूद गंदगी के कारकों में कीचड़, धूल एवं रेत के कण, अपघटन के उत्पाद, प्राकृतिक कार्बनिक पदार्थ, टूटे हुए कण, एल्यूमिनियम ऑक्साइड, एल्यूमिनियम फॉस्फेट, आयरन फॉस्फेट आदि शामिल हैं। कूलिंग टॉवरों में गंदगी निम्नलिखित कारणों से जमा होती है: ① पानी में मौजूद गंदगी। ②वायु में मौजूद गंदगी के कारण। ③सिस्टम के अंदर से ही उत्पन्न होने वाली गंदगी। सूक्ष्मजीव, वे छोटे-छोटे जीव हैं जिन्हें आमतौर पर आँखों से देखा नहीं जा सकता। सूक्ष्मजीवों की विभिन्न प्रजातियों में बैक्टीरिया, शैवाल, कवक एवं प्रोटोजोआ शामिल हैं। कूलिंग वॉटर सिस्टम में सूक्ष्मजीव बड़ी संख्या में पनपते हैं; इससे कूलिंग वॉटर का रंग काला हो जाता है, एवं दुर्गंध भी आने लगती है। पर्यावरण को नुकसान पहुँचने के साथ-साथ, बड़ी मात्रा में कीचड़ भी बन जाता है; इस कारण कूलिंग टॉवरों की कूलिंग क्षमता कम हो जाती है। इससे पानी के दबाव में भी वृद्धि हो जाती है। धातु की सतह पर जमने वाले कवक, गंभीर जंग का कारण बनते हैं। ये सभी कारक मिलकर कूलिंग वाटर सिस्टम को लंबे समय तक सुरक्षित रूप से काम करने से रोकते हैं; इससे उत्पादन प्रभावित होता है एवं आर्थिक नुकसान भी होता है। अतः, संक्रामक सूक्ष्मजीवों का खतरा एवं पानी में जमने वाली गंदगी का कारण होने वाला क्षरण, दोनों ही शीतलन जल के लिए समान रूप से हानिकारक हैं। इन तीनों में से संक्रामक सूक्ष्मजीवों के खतरे को नियंत्रित करना सबसे महत्वपूर्ण है। शीतलन जल में पाए जाने वाले सूक्ष्मजीवों में कवक, सल्फेट बैक्टीरिया, रिड्यूसिंग बैक्टीरिया, ऑटोट्रोफिक बैक्टीरिया, हेटेरोट्रोफिक बैक्टीरिया, सल्फर बैक्टीरिया, आयरन बैक्टीरिया, नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया, एवं शैवाल शामिल हैं। शैवाल, निम्न स्तरीय हरित पौधे हैं; इनमें तने एवं पत्तियों जैसी संरचनाएँ नहीं होतीं। इन्हें “प्रोटोफाइट” भी कहा जाता है। शैवाल एवं बैक्टीरियों के बीच मुख्य अंतर यह है कि शैवालों में कलरोप्लास्ट होते हैं, जिसके कारण वे प्रकाश-संश्लेषण कर सकते हैं। प्रकाश-संश्लेषक स्वपोषी जीव, पोषक तत्वों का निर्माण करते हैं। चक्रीय शीतलन जल प्रणालियों में आमतौर पर नील-हरित शैवाल, हरित शैवाल एवं सिलिका शैवाल जैसी तीन प्रकार की शैवालें पाई जाती हैं। चक्रीय शीतलन टैंकों एवं शीतलन टॉवरों में, प्रकाश के कारण ऐसी शैवालें विकसित होती हैं; बाद में ये मर जाती हैं एवं चक्रीय शीतलन प्रणाली में अवक्षेपों का हिस्सा बन जाती हैं। धातुओं पर जंग लगने का कारण उनका विद्युत-रासायनिक क्षय है; इसमें स्व-उत्प्रेरण की प्रक्रिया भी शामिल है। अम्लीय क्षय, हाइड्रोजन के विघटन के कारण होता है (2H++2e→H2)। क्षय के परिणामस्वरूप जो उत्पाद बनते हैं, वे मुख्य रूप से घुलनशील लवण होते हैं; इन लवणों के जलविघटन से माध्यम की अम्लता और बढ़ जाती है, जिससे धातुओं पर क्षय तेज हो जाता है। धातु की सतह पर पानी के कारण होने वाला क्षय मुख्य रूप से विद्युत-रासायनिक क्षय है। क्षय-बैटरी में, कैथोड पर होने वाली अभिक्रिया मुख्य रूप से ऑक्सीजन का अपचयन है; जबकि गंदगी से घिरे क्षेत्र में स्थित धातु कैथोड के रूप में कार्य करती है, एवं ऐसे क्षेत्र में होने वाली अभिक्रिया लोहे का विघटन है। कार्बन स्टील के पानी में होने वाले अपघटन की प्रक्रिया इस प्रकार है:
एनोडिक अभिक्रिया: Fe → Fe²⁺ + 2e⁻
द्विमूल्यीय आयरन का जलविघटन: Fe²⁺ + H₂O → Fe(OH)₂ + H⁺
इससे जमा हुए अवक्षेपों के नीचे के माध्यम का pH मान और भी कम हो जाता है, जिससे अपघटन और तेज हो जाता है। कैथोडिक अभिक्रिया: O2 + 2H2O + 4e⁻ → 4OH⁻
अतः, धातु के सतह पर होने वाला क्षय, उसकी स्वयं की विद्युत-रासायनिक क्रियाओं के कारण होता है; ऐसी क्रियाएँ धातु के क्षय की प्रक्रिया को तेज कर देती हैं। पॉइंट करोसियन एवं स्लिट करोसियन की विद्युत-रासायनिक प्रक्रियाएँ भी इसी तरह की होती हैं। ऊष्मा आदान उपकरणों की सतह पर जमने वाली गंदगी का घनत्व, मोटाई एवं रासायनिक संरचना आमतौर पर असमान होती है। ऐसी असमान गंदगी के कारण धातु की सतह पर विद्युत-रासायनिक असमानताएँ उत्पन्न हो जाती हैं, जिससे रासायनिक क्षय होने की संभावना बढ़ जाती है। इसके अलावा, गंदगी के कारण पानी में मौजूद H+, OH-, Cl-, Mg2+, S2- जैसे क्षारक तत्व धातु की सतह पर जमा हो जाते हैं, जिससे रासायनिक क्षय होता है। इसके परिणामस्वरूप धातु की सतह क्षतिग्रस्त हो जाती है, एवं कभी-कभी यह क्षय उपकरण की धातु सतह को भेदकर उपकरण में लीकेज पैदा कर सकता है। मौजूदा अनुसंधानों से पता चलता है कि जमाव के नीचे होने वाले क्षय के लिए कुछ विशेष परिस्थितियों एवं समय-ावधि की आवश्यकता होती है। मुख्य परिस्थितियाँ हैं – माध्यम में क्षारक ऋणायनों एवं ऑक्सीकारकों की उपस्थिति। बैटरी में उत्पन्न होने वाले क्षयित क्षेत्र बहुत छोटे होते हैं; ऐसे क्षेत्रों में मौजूद इलेक्ट्रोलाइट, बाहरी माध्यमों के साथ प्रवाहित या फैल नहीं पाता। बैटरी के अंदर, एनोडिक अभिक्रियाओं के कारण धातु आयनों का जलविघटन होता है; इससे H⁺ आयनों की मात्रा बढ़ जाती है। इसके परिणामस्वरूप क्षय होने वाले क्षेत्र में माध्यम और अधिक अम्लीय हो जाता है, जिससे क्षय अभिक्रियाओं की गति बढ़ जाती है। धातु में मौजूद MnS जैसे अशुद्धियाँ, सतही दोष, रोलिंग के दौरान उत्पन्न ऑक्साइड परतें, एवं सतह पर चिपके हुए पदार्थ (विशेष रूप से ढीले सल्फाइड), स्थिर माध्यम, माध्यम में मौजूद Cl− आयन, एवं उच्च तापमान – ये सभी कारक बैटरी में रुकावटों के निर्माण एवं विकास को बढ़ावा देते हैं। ऑक्सीजन की उपस्थिति से छिद्रण की गति 1–2 गुना तक बढ़ जाती है। गुरुत्वाकर्षण के कारण, कंटेनर के तल पर स्थित छिद्रों का विकास, ऊर्ध्वाधर एवं नीचे की ओर स्थित छिद्रों की तुलना में कहीं अधिक तेज़ होता है; इस कारण कंटेनर का तल सबसे पहले ही छेद हो जाता है। माध्यम में मौजूद सल्फाइड, इस्पात की सतह पर एक निश्चित मोटाई वाली, अघनी सल्फाइड परत बनाते हैं। यह परत, अवरुद्ध क्षेत्र में मौजूद जल को वहीं रोकने में मदद करती है, एवं अवरुद्ध क्षेत्र में मौजूद माध्यम के बाहर फैलने में बाधा डालती है। इससे अवरुद्ध बैटरियों का निर्माण एवं छिद्रण की प्रक्रिया तेज हो जाती है। ऐसी अवरुद्ध बैटरियाँ, आमतौर पर 3 से 24 महीनों के भीतर 3 मिमी मोटी इस्पात की प्लेटों में छिद्र पैदा कर सकती हैं। चिकनी एवं साफ सतहें, बैटरी में अवरोध उत्पन्न होने को रोकने में मदद करती हैं। यदि बैटरी में अवरोध फिर भी उत्पन्न हो जाता है, तो सतह को साफ रखकर उसके क्षय की प्रक्रिया को धीमा किया जा सकता है। 3. हानियाँ: पेट्रोकेमिकल एवं थर्मल ऊर्जा उत्पादन की प्रक्रिया में, कूलरों पर जमाव बनना एक आम समस्या है। ऐसे जमावों के कारण उपकरणों की ऊष्मा स्थानांतरण क्षमता कम हो जाती है, जिससे उपकरणों की उत्पादन क्षमता भी कम हो जाती है। ； माध्यम के प्रवाह में बाधा बढ़ने से, परिवहन उपकरणों में ऊर्जा खपत भी बढ़ जाती है। जमा हुआ गंदा पदार्थ, उपकरणों में जंग लगने का कारण भी बन सकता है; इससे उपकरणों की उम्र कम हो जाती है। ； गंभीर स्थिति में, यह उपकरणों में रुकावट पैदा करता है; जिससे उत्पादन प्रक्रिया प्रभावित होती है, एवं कभी-कभी तो उत्पादन ही बंद हो जाता है। वर्तमान में, कूलरों पर जमी हुई गंदगी को दूर करने हेतु आवधिक रूप से मशीनों को बंद करके उनकी सफाई की जाती है (रासायनिक विधियों या उच्च दबाव वाली विधियों के द्वारा)। यह एक अनंतर-समाधान है; इससे कूलर के संचालन के दौरान जमाव के कारण होने वाली दक्षता में कमी एवं जमाव के नीचे होने वाले क्षय जैसी समस्याओं का समाधान नहीं हो सकता। ले जाए गए कीचड़ एवं अन्य अशुद्धियाँ आसानी से जमकर गंदगी बना देती हैं; इससे जंग लगने की समस्या पैदा होती है। जितनी अधिक मात्रा में घोल में ऑक्सीजन होती है, उतना ही पानी एवं गंदगी के बीच सांद्रता-अंतर बढ़ जाता है। इसके परिणामस्वरूप धनात्मक एवं ऋणात्मक ध्रुवों के बीच विभव-अंतर भी बढ़ जाता है, जिससे Fe ऑक्सीजन के साथ आसानी से अभिक्रिया करके जंग बना देता है। जितनी मोटी गंदगी की परत होती है, उतनी ही आसानी से उसके नीचे जंग लग जाता है, एवं यह स्थिति धीरे-धीरे बढ़ती रहती है, जब तक कि छेद न ब