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続・ステンレス配管について

ステンレスには「もらい錆」という現象が起こる。 ステンレス自体は錆に対して優秀な耐性をもっているが、ステンレスとそれ以外の金属が接していて、そこに水が加わると…局所的に微小な電池ができたような格好となり、腐食が進む。錆が出る。 水槽用配管では、そういうことにならないよう支持金具の素材や取り付け位置を吟味しなければならない。 今回、パイプベンダーで曲げ加工をしたステンパイプの一部が錆びた。どうもパイプベンダ側の鉄合金が少々、加工面にこびりついていたようだ。それがもとで表面にうっすら赤さびが浮いた。 ピカールでちょちょっと擦ればスッキリ落ちる程度であり、大した問題ではないのだが、やはり見た目的に気持ちの良いものではないからね。 曲げ加工後のステンパイプは、表面に異物が乗っかっていないかチェック、またきれいに清拭するなり研磨するなりしなきゃいけないね。
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底砂の酸処理に関する覚書


淡水アクアリウムに用いる底砂には実に様々な種類がある。

昔からよく用いられてきたものに、海産砂利がある。

有名どころでは大磯砂、ほかにも明石砂利、金華砂利、瀬戸内砂利などがある。
これらは沿岸部に堆積した丸みを帯びた砂利である。
必ずしも浜から採取されるだけではない。かつて海だった場所(たとえば干拓地)の地下から掘り起こして採取しているものもある。

これらの砂利は長年、海の波に揉まれてきたものであり、鉱物としては「枯れて」おり、様々な成分が溶脱することはほとんどない(溶け出しうる成分は当の昔に溶け出ている)とされる。

たしかに鉱物自体からの成分の溶脱は考慮しなくてもいいかもしれない。
が、なにも溶けださないというわけでもない。

砂利業者の処理にもよるが、少々塩分を含んでいる場合がある。水につければ塩抜きはできる。
今まさに海から採ってきたようなものであっても、濯ぎ洗いの後バケツに投入して1日一回の水替え×2週間もやれば実用上の問題は無くなる。

農地の直下から採取したものは、場合によっては肥料漬けになっている可能性もある。
しかしこれも同様、ただ砂利に染みついているだけであるから、上記と同様に水に漬けていれば抜ける。

また、海産貝類の貝殻やサンゴの破片が混じっている。
これが淡水アクアリウムをやる際の厄介者である。
飼育/栽培種によっては弱酸性~中性の水質を維持したい場合が多い。
しかしこのような環境下では、貝殻等からカルシウムが溶脱する。
そのせいで水質はアルカリ性に引っ張られがちとなり、また水の高度が上がる。
これを防ぐために、貝殻等を取り除く必要がある。
金魚やメダカなど弱アルカリ性でも問題ない場合は、そこまで手をかけるかどうか微妙なところでもある。

さて、大きめの貝殻は目視で確認でき、また徒手で取り除くことができる。
しかし、細かな貝殻の破片については難しい。

そこで考案されたのが、いわゆる「酸処理」である。

貝殻の主成分は炭酸カルシウムであるが、これは容易に酸に溶ける。
貝殻を全て溶かし、丹念に水洗いをして酸を抜けば、貝殻は除去できるというわけである。

さて、引っ越し後に新たに水槽を立ち上げるべく、金華砂利、明石砂利、大磯砂をホームセンターで入手した。この酸処理を行い、水槽を立ち上げ、金魚でも飼おうという魂胆である。

手順。

①目視で判別できる貝殻は徒手で可能な限り取り除く。ここを頑張ると、結果として処理が早く、また費用も少なくて済む。

  ②水でよく濯いで、微粉末を洗い流す。濁りが取れるまで頑張る。

③酸に漬ける。

 入手性や安全性、価格面を考えればクエン酸がベター。  室温程度の水でクエン酸の水溶液を作り、砂利がヒタヒタになるように一晩もつけておけば、貝殻の破片は跡形もなく消え去る。①で貝殻等をよく取り除いておくと、個々の時間の短縮につながる。
 水溶液の濃度は貝殻等からの発泡具合やpHを見ながら調整すればよいが、面倒なら濃いめ、乱暴ながら飽和水溶液でもよい。今回は水3Lに対し400gのクエン酸を用いた。目視で把握した貝殻の混入状況からすれば、これで十分のはず…というかかなり無駄遣いした。

 食酢は匂いが強烈なので却下した。
 効率を考えれば塩酸だが、入手性にやや難がある。身分証と印鑑を持参すれば薬局で購入できるのだが、近所のドラッグストアにはストックがなかった。取り寄せてもらうほどの必要性も感じず、大量に在庫があったクエン酸(クエン酸一水和物)にしただけのこと。

④酸の溶液を捨てる。クエン酸であれば下水に直行でも良いのかもしれないが、量によっては浄化槽などに影響が出うると考え、一応、pHを見つつ重曹で中和した。
 そして流水でこれでもかと洗う。溶けた貝殻や浮いた汚れで濁りが出ている。クエン酸処理では、カルシウム分はクエン酸カルシウムとして沈殿する。これを洗い流すのが重要。濯ぎ水が濁らなくなるまでよく洗う。

⑤水に漬ける。砂利に浸みこんだ酸を抜くためである。ここではヒタヒタよりも、たっぷりの水に漬けた方が良い。大きめのバケツに、水10L、砂利3㎏位の割合で漬け込む。
 朝晩水替えをしながら様子を見る。pHをみていると、3日もすれば漬け水はほぼ中性になった。
 井戸水を無尽蔵に使えるのなら、1日か2日か、かけ流しにしておくと手間が無くてよいかもしれない。
 重曹等を投じて中和させるという手もあるが、量を見誤ると今度はアルカリが浸み、本末転倒となると考え、やめた。

⑥念のため、更に水洗いする。これでもかと洗う。
 そしてようやく処理完了とした。

しかし、水道水をまさに湯水のごとく使ってしまった。

最後の濯ぎ洗いを除き、風呂の残り湯や雨水の利用を考えるべきであった。

エアレーション続き

そういえば最近、溶存酸素を高めるためには 「水面が揺れていればよい」 という説が横行してるが、ただ揺れているだけ、表層の水が表層にとどまったまま揺らいでいてもあんまり意味がない。 より親切には、「表層が多少波打つくらい、表層と下層の水を交換するような水の動き」「水槽全体を緩やかに混ぜ混ぜするような動き」をだせてればOKってことなんじゃないの。

エアレーションの効果

さて昨今、エアレーション自体は溶存酸素を増やすことは無く、水に対流を起こすことで、水面近くの酸素の豊富な水塊を水槽の隅々まで循環させ、これによって水槽全体の溶存酸素の向上に寄与するのだとの説が一部で支持を得ている。
正しいようでおかしいようで正しいような、微妙なところだ。

まず、水中に酸素が溶け込む場所というのは、酸素を含む気体=空気と、水との境界に他ならない。
体積あたりのこの境界面が多いほど、酸素が水中に溶け込みやすくなる。

底面積が60cm×30㎝の水槽を想定。
これに水を張り、静置していれば、水と空気の境界面は、1800cm^2。

さて、ここで、エアポンプの吐出量を例示してみる。水心3Sでは約2500cm^3/min=41.7cm^3/sec。
直径5mmのバブルなら、単純計算では毎秒640個が出てくる。いささか乱暴だが、常に640個のバブルが水中にあると仮定。
直径5mmの球の面積は、約0.79cm^2だ。これに640を乗じると、約505cm^2となる。この面積で、水と空気が触れ合っている。
よって、60×30㎝の水槽にエアレーションを施した場合、水と空気の境界面は1800+約505=約2305cm^2で、静置した場合に比べ3割弱増加することになる。

バブルの大きさが小さいほど、体積の割に表面積が大きくなる。
たとえば、同じ送気量で、産出されるバブルの直径が1mmならば、その表面積は0.031cm^2、体積は0.00052cm^3ほどであり、計算上バブルが毎秒78300個くらい出てくることになり、バブルの表面積の和は2400cm^2ほどになる。1800を加え、4200cm^2という面積で、水と空気が触れ合うことになり、静置時の2.3倍ほどになる(もっとも、小さなバブルを出すストーンは抵抗も大きく、空気流量が低下するはずで、実際には相応の下方修正が必要だろうが)。

逆にバブルが大きければ、体積の割に表面積は小さくなる。
極端な話、バブルが5㎝なら、同じポンプを使えば、1秒に1つのバブルも出てこず、バブル一つの表面積も65cm^2程度で、水と空気の境界面はほとんど増えない。

また、もちろん、バブルサイズが一定であるとすれば、送気量が多い(=バブルが多く産出される)ほど、水と空気の境界面は増えることも自明である。

→バブルサイズが小さく、また送気量が多いほど、水と空気の境界面は増える・・・つまり、酸素は溶け込みやすくなる。

エアレーション自体には溶存酸素を増す効果は無いとするのは、勇み足。
正しくは、「送気量が少なく、かつバブルが大きいようなエアレーション自体には」効果があまり認められない、というくらいが妥当なところか。


次に、水の移動についてだ。流れとか対流とかいろいろな表現がされるが、まあ、「撹拌」というのが最も合致するところだろう。 この「撹拌」というのは、極めて大切。

水に溶け込んだ気体分子が水中に拡散する速度というのは、びっくりするほど遅い。空気中の拡散速度の何万分の一、何十万分の一になる。酸素であれば、50万分の1程度になるらしい。
かつ、拡散のスピードは濃度勾配によるところもあり、どうやら素人が算出するのは困難である。
が、オーダー(というか感覚)としては、水面下1mmの域まで酸素が拡散するのに、分~の単位で時間がかかると捉えておくと良いようだ。
つまり、静置状態であれば、水槽全体に酸素が行き届くのに、何時間だか何日だか、かかることになる。

撹拌をすると、空気と接触している水(=酸素をよく含んだ水)を混ぜ込み、酸素が十分に溶け込んでいない水塊を空気に触れさせてやる-というサイクルを順次行うことになり、静置状態の酸素の拡散よりも素早く、水槽の隅々まで酸素を行きわたらせることができる。
理屈としては、スプーンでかき混ぜたほうが砂糖やインスタントコーヒーがよく溶ける、均一に溶けるというのとさして変わらない。

ということで、水を動かすことは、これも水槽全体の溶存酸素を高めるのに効果的。
エアレーションのバブルは水を押しのけ(引っ張り)、水槽内を撹拌することになるから、もちろん効果的。


ということで、エアレーションが水槽の溶存酸素の増大に貢献するしくみは、気液の接触面積が増えるのと、撹拌効果の合わせ技なわけだな。
プロフィール

デンドロ

Author:デンドロ
有益かもしれないしそうでもないかもしれない

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