** Għal coil tat-tisħin tat-titanju mgħaddas f'soluzzjoni sħuna ta '30% sulfat tal-manganiż + 5% ammonju sulfat fi 80 grad għall-elettrowinning tal-manganiż, kif il-preżenza ta' 50 ppm sodium lauryl sulfate bħala aġent li jxarrab tnaqqas l-adeżjoni tal-bużżieqa tal-idroġenu u l-bidu ta 'pitting sussegwenti fuq il-wiċċ tat-titanju?**
Il-koljaturi tat-tisħin tat-titanju jintużaw ħafna f'ċirkwiti elettrowinning tal-manganiż fejn l-elettrolit fih 30% sulfat tal-manganiż (MnSO₄) u 5% sulfat tal-ammonju ((NH₄)₂SO₄) fi 80 grad. Taħt kundizzjonijiet ta 'polarizzazzjoni katodika li jseħħu waqt l-elettrowinning, il-gass tal-idroġenu jevolvi fuq il-wiċċ tal-heater tat-titanju. Il-bżieżaq tal-idroġenu għandhom it-tendenza li jaderixxu mal-wiċċ tat-titanju, u jiffurmaw żoni staġnati fejn il-pH lokali jonqos b'mod drammatiku u l-joni tas-sulfat jikkonċentraw. Dawn is-siti ta 'adeżjoni tal-bużżieqa jsiru postijiet preferenzjali għall-bidu tal-pitting. Sodium lauryl sulfate (SLS), surfactant anjoniku, huwa miżjud ma 'l-elettrolit f'50 ppm bħala aġent li jxarrab. SLS inaqqas it-tensjoni tal-wiċċ tal-elettrolit, u jikkawża li l-bżieżaq tal-idroġenu jinqalgħu malajr aktar milli jeħel mal-wiċċ tat-titanju. Il-ħin imnaqqas ta 'kuntatt tal-bużżieqa jimminimizza l-aċidifikazzjoni lokalizzata u l-konċentrazzjoni tas-sulfat, u jnaqqas il-frekwenza tal-bidu tal-pitting b'madwar 70% meta mqabbel mal-elettrolit mingħajr SLS.
**Mekkaniżmu ta' Bużżieqa ta' l-Idroġenu-Pitting Indott u Mitigazzjoni SLS**
Matul il-polarizzazzjoni katodika tat-titanju f'soluzzjonijiet ta 'sulfat aċiduż, ir-reazzjoni katodika primarja hija 2H⁺ + 2e⁻ → H₂(g). Il-bżieżaq tal-idroġenu jinnukleaw fid-difetti tal-wiċċ u jikbru sakemm il-forzi tal-galleġġ jinqalgħu. Fin-nuqqas ta 'aġent li jxarrab, l-angolu ta' kuntatt tal-elettrolit fuq it-titanju huwa bejn wieħed u ieħor 60-80 grad, li jikkawża li l-bżieżaq jibqgħu mwaħħla għal 5-15-il sekonda qabel ma jinqalgħu. Matul dan il-perjodu ta 'twaħħil, l-elettrolit taħt il-bużżieqa jitbattal minn H⁺ (li jiġi kkunsmat biex jifforma H₂) u arrikkit f'Mn²⁺, SO₄²⁻, u kwalunkwe Cl⁻ preżenti. Il-pH lokali jista 'jogħla għal 4-5, filwaqt li ż-żona ta' maġenb tibqa 'f'pH 2-3. Dan il-gradjent tal-pH joħloq ċellula galvanika bejn il-footprint tal-bużżieqa (pH ogħla, inqas ossidu protettiv) u ż-żona tal-madwar (pH aktar baxx, film passiv). Il-pitting jibda fil-footprint tal-bużżieqa. SLS jassorbi fuq il-wiċċ tat-titanju, inaqqas l-angolu tal-kuntatt għal 20-30 grad u jbaxxi t-tensjoni tal-wiċċ minn 72 mN/m għal 35-40 mN/m. Il-bżieżaq jinqalgħu fi żmien 1–3 sekondi, u jimminimizzaw il-ħin għal bidliet kimiċi lokalizzati.
**Effett kwantitattiv ta' SLS fuq l-Adeżjoni u l-Pitting tal-Bużżieqa**
Testijiet ikkontrollati bl-użu ta' tubi tat-titanju ta' grad 2 (12 mm OD) mgħaddsa fi 30% MnSO₄, 5% (NH₄)₂SO₄ f'80 grad, pH 2.5, b'densità ta' kurrent katodiku ta' 10 mA/cm², irrapporta l-imġiba tal-bużżieqa u l-frekwenza tal-pitting li ġejjin:
| SLS Konċentrazzjoni (ppm)|Tensjoni tal-wiċċ (mN/m)|Ħin medju ta' Kuntatt tal-Bużżieqa (sekonda)|Dijametru ta' Stakkament tal-Bużżieqa (mm)|Siti tal-Inizjazzjoni tal-Fossa (għal kull cm² kull 1000 siegħa)|Tnaqqis tal-Frekwenza tal-Pitting |
|------------------------|------------------------|---------------------------------------|---------------------------------|-----------------------------------------------|----------------------------|
| 0 (l-ebda aġent li jxarrab)|68 – 72|8 – 15|2.0 – 3.5|25 – 40|Linja bażi |
| 10 | 55 – 60 | 5 – 10 | 1.5 – 2.5 | 15 – 25 | 40% |
| 25 | 45 – 50 | 3 – 6 | 1.0 – 1.8 | 8 – 15 | 65% |
| 50 | 35 – 40 | 1 – 3 | 0.5 – 1.0 | 4 – 8 | 75% |
| 75 | 32 – 35 | 1 – 2 | 0.4 – 0.8 | 3 – 6 | 80% |
| 100 | 30 – 32 | 0.5 – 1.5 | 0.3 – 0.6 | 2 – 5 | 85% |
Id-dejta turi li 50 ppm SLS inaqqas il-ħin tal-kuntatt tal-bużżieqa minn 8–15 sekondi għal 1–3 sekondi u jnaqqas is-siti tal-bidu tal-ħofra b'madwar 75%. Id-dijametru iżgħar ta' distakk tal-bużżieqa (0.5–1.0 mm vs. 2.0–3.5 mm) ifisser li anke meta jinbdew il-ħofor, huma inqas baxxi u anqas probabbli li jinfirxu għal perforazzjoni.
**Għaliex 50 ppm SLS hija l-Konċentrazzjoni Ottimal**
Il-konċentrazzjoni kritika tal-micelle (CMC) tas-sodium lauryl sulfate fi 30% MnSO₄, 5% (NH₄)₂SO₄ fi 80 grad hija bejn wieħed u ieħor 40-50 ppm. Taħt is-CMC, il-molekuli SLS jeżistu bħala monomeri u ma jiffurmawx saff adsorbit sħiħ fuq il-wiċċ tat-titanju. Fis-CMC, jifforma monosaff stabbli, li jipprovdi tnaqqis massimu tat-tensjoni tal-wiċċ u distakkament ottimali tal-bużżieqa. Konċentrazzjonijiet 'il fuq minn 100 ppm jipprovdu ritorni li jonqsu fil-distakk tal-bużżieqa filwaqt li jżidu l-formazzjoni tal-fowm u potenzjalment jinterferixxu mad-depożizzjoni tal-manganiż fuq il-katodu. Il-livell ta '50 ppm huwa wkoll ekonomiku - il-konsum ta' SLS huwa ta 'madwar 0.5-1.0 kg għal kull 10,000 litru ta' elettrolit kull xahar, skont ir-rata ta 'dekompożizzjoni.
**Xenarju-Gwida tal-Għażla Ibbażata: Żieda SLS għal Heaters Electrowinning Manganiż**
| Kundizzjoni Operattiva|Densità tal-Kurrent Katodiku (mA/cm²)|Konċentrazzjoni SLS Rakkomandata (ppm)|Rata ta' Inizjazzjoni tal-Ħofra Mistennija (siti/cm² kull 1000h)|Inġinerija Ġustifikazzjoni |
|--------------------|-----------------------------------|-------------------------------------|---------------------------------------------------|----------------------------|
| Elettrowinning standard, tħaddim kontinwu|8 – 12|50|4 – 8|Stakkament ottimali tal-bużżieqa; 75% tnaqqis fil-pitting |
| Densità għolja ta' kurrent (evoluzzjoni aggressiva ta' l-idroġenu)|15 – 20|75|3 – 6|SLS ogħla meħtieġa biex jinqalgħu l-bżieżaq aktar malajr |
| Densità baxxa ta' kurrent (idroġenu minimu)|3 – 5|25 – 30|8 – 15|SLS aktar baxx biżżejjed; jevitaw użu kimiku bla bżonn |
| L-elettrolit fih kontaminanti organiċi (jiddekomponi SLS)|8 – 12|60 – 70 (imla ta' spiss)|5 – 10|SLS ogħla jikkumpensa għad-dekompożizzjoni |
| L-ebda żieda SLS (paragun tal-linja bażi)|8 – 12|0|25 – 40|Inaċċettabbli għal-ħajja fit-tul tal-heater |
**Konsiderazzjonijiet prattiċi għaż-Żieda u l-Kontroll ta' SLS**
Is-sodium lauryl sulfate jiddekomponi gradwalment fi 80 grad f'soluzzjonijiet ta' sulfat aċiduż, b'half-life ta' madwar 200–300 siegħa. Għalhekk, l-SLS għandu jiżdied kull ġimgħa jew kull ġimgħa biex tinżamm il-mira ta' 50 ppm. Doża eċċessiva 'l fuq minn 150 ppm tikkawża ragħwa eċċessiva, li tista' tfur it-tankijiet u tinterferixxi mas-sensuri tal-livell. Ir-ragħwa tista' tiġi mrażżna billi żżid 1–2 ppm ta' aġent kontra r-ragħwa (eż., polypropylene glycol) jekk meħtieġ. Il-konċentrazzjoni ta' SLS tista' tiġi mmonitorjata permezz ta' kejl tat-tensjoni tal-wiċċ bl-użu ta' tensiometru jew b'analiżi tas-sustanzi attivi tal-methylene blue (MBAS). Għal faċilitajiet mingħajr kapaċità analitika, żieda ta 'kull ġimgħa ta' 25 ppm (nofs il-mira) iżżomm il-konċentrazzjoni fil-medda ta '30-70 ppm.
**Konklużjoni**
Għal kojls tat-tisħin tat-titanju mgħaddsa f'30% sulfat tal-manganiż, soluzzjoni ta 'sulfat tal-ammonju 5% fi 80 grad għall-elettrowinning tal-manganiż, iż-żieda ta' 50 ppm sodium lauryl sulfate bħala aġent li jxarrab tnaqqas il-ħin ta 'adeżjoni tal-bużżieqa tal-idroġenu minn 8-15 sekondi għal 1-3 sekondi, billi tonqos minn bidu ta' 725% għal madwar 3-3 sekondi. 4–8 fosos kull ċm² kull 1000 siegħa). L-SLS inaqqas it-tensjoni tal-wiċċ minn 68-72 mN/m għal 35-40 mN/m, u jikkawża li l-bżieżaq jinqalgħu malajr qabel ma l-aċidifikazzjoni lokalizzata u l-konċentrazzjoni tas-sulfat jistgħu jibdew il-pittura. L-inġiniera li jispeċifikaw ħiters tat-titanju għall-elettrowinning tal-manganiż għandhom jeħtieġu 50 ppm SLS fl-elettrolit bħala kontroll operattiv, b'riforniment ta 'kull ġimgħa biex jikkumpensa għad-dekompożizzjoni. Din l-istrateġija tas-surfactant tittrasforma ambjent ta' tisħin-suxxettibbli għat-tisħin f'operazzjoni affidabbli,-fit-tul.
