Il-Problema tas-Sensittività tal-Ħadid
L-elettroliti tal-kisi tal-kromju trivalenti joperaw b'kimika fundamentalment differenti minn banjijiet tal-kromju eżavalenti. Il-jone Cr(III) huwa kinetikament stabbli iżda termodinamikament sensittiv għall-kontaminazzjoni. Ħadid f'konċentrazzjonijiet baxxi daqs 10 ppm jinterferixxi mal-ekwilibriju kumpless bejn il-kromju u l-aġenti kumplessi organiċi. Ir-riżultat huwa bidla progressiva fil-kulur tad-depożitu minn blu qawwi-abjad għal griż matt, flimkien ma 'effiċjenza mnaqqsa tal-kisi.
Il-ħadid jidħol fil-banju minn żewġ sorsi: drag-minn trattament minn qabel tal-biċċa tax-xogħol tal-azzar u xoljiment minn kolji tat-tisħin tal-istainless steel. Is-sors tat-trattament minn qabel jista 'jiġi ġestit permezz ta' tlaħliħ imtejjeb. Is-sors tal-iskambjatur tas-sħana huwa kontinwu u inevitabbli b'koljaturi metalliċi. Hekk kif il-coil jissaddad fl-elettrolit aċiduż sħun -pH operattiv tipiku 2.5-3.5 f'40-50 grad -jonji tal-ħadid jidħlu fil-banju b'rata kostanti.
Banjijiet tal-kromju trivalenti ma jistgħux jittolleraw ir-rati ta 'akkumulazzjoni tal-ħadid li banjijiet eżavalenti jimmaniġġjaw mingħajr diffikultà. Il-kromju eżavalenti jaħdem b'konċentrazzjonijiet għolja ta 'aċidu kromiku li jossidaw il-ħadid maħlul għall-istat ferriku inqas idejqek. Banjijiet trivalenti m'għandhomx dan l-ambjent ossidanti qawwi. Il-ħadid jakkumula progressivament, u kull ppm inaqqas il-prestazzjoni tal-kisi b'mod miżurabbli.
Il-Kinetika tal-Akkumulazzjoni tal-Ħadid
Stainless steel 316L f'elettrolit tal-kromju trivalenti f'pH 3.0 u 45 grad jissaddad f'madwar 0.05-0.15 mm/sena. Coil tipiku ta 'immersjoni b'erja tal-wiċċ ta' 1.5 m² u ħxuna tal-ħajt ta '2.0mm fih madwar 24 kg ta' azzar. It-telf annwali ta 'korrużjoni ta' 0.10 mm/sena jissarraf għal madwar 1.2 kg ta 'metall maħlul fis-sena - l-aktar ħadid, b'ammonti iżgħar ta' nikil u kromju.
F'banju tal-kisi ta '8,000 litru, 1.2 kg ta' ħadid iżid il-konċentrazzjoni tal-ħadid b'150 ppm fis-sena, jew madwar 3 ppm fil-ġimgħa. Il-limitu kritiku għall-impatt tal-kwalità tad-depożitu huwa 10-15 ppm. Il-korrużjoni tal-coil waħedha timbotta l-banju 'l fuq minn dan il-limitu fi żmien 4-5 ġimgħat jekk ma tittieħed l-ebda azzjoni korrettiva.
Azzjoni korrettiva tipikament tinvolvi sostituzzjoni parzjali tal-banju. Ir-rimi ta' 20% tal-volum tal-banju kull xahar biex jikkontrolla l-ħadid iġarrab spejjeż sostanzjali ta' kimiċi u spejjeż għat-trattament tal-iskart. L-iskambju tal-jone selettiv għat-tneħħija tal-ħadid huwa teknikament fattibbli iżda operazzjonalment kumpless u intensiv-kapital. Is-soluzzjoni aktar sempliċi hija li telimina s-sors tal-ħadid.
Tabella 1: Akkumulazzjoni tal-Ħadid u Tqabbil tal-Ħajja tal-Banju (8,000-Litru Trivalenti tal-Kromju, 45 grad)
| Parametru | Stainless Steel Coil | Kolja tat-titanju | Skambjatur tas-Sħana PTFE |
|---|---|---|---|
| Rata ta' korrużjoni tal-coil (mm/sena) | 0.05-0.15 | 0.01-0.03 | 0 |
| Xoljiment annwali tal-ħadid/titanju (grammi) | 900-1,500 (Fe) | 160-480 (Ti) | 0 |
| Żieda fil-kontaminanti ta' kull ġimgħa (ppm) | 2.2-3.8 | N/A (l-effetti Ti jvarjaw) | 0 |
| Ħin biex jintlaħaq 15 ppm limitu Fe | 4-7 ġimgħat | N/A | Qatt |
| Frekwenza tad-dump tal-banju għall-kontroll Fe | Kull 4-8 ġimgħat | N/A | Qatt (l-ebda sors Fe) |
| Volum annwali ta' sostituzzjoni tal-banju (litri) | 48,000-96,000 | N/A | 0 |
| Spiża annwali tat-trattament tal-iskart (relattiva) | 1.0 (linja bażi) | 0.6 | 0.1 (ebda mill-kontroll Fe) |
L-Interazzjoni Aġent Kumplessanti
Il-kontaminazzjoni tal-ħadid f'banjijiet tal-kromju trivalenti tagħmel aktar minn depożiti ta' kulur. Ħadid ferriku jikkompeti mal-kromju għall-aġenti organiċi kumplessi-tipikament format, aċetat, jew derivattivi proprjetarji ta' amino acid-li jistabbilizzaw il-jone Cr(III) kontra l-preċipitazzjoni. Kull jone ferriku li jorbot molekula kumplessa jissostitwixxi jone tal-kromju mill-kumpless tiegħu, u jnaqqas il-konċentrazzjoni effettiva tal-kromju disponibbli għall-kisi.
Il-kromju spostat idrolizza u jippreċipita bħala ħama tal-idrossidu tal-kromju, u jkompli jbattal il-banju. Il-ħama jakkumula fuq il-qiegħ tat-tank u għandu jitneħħa permezz ta 'filtrazzjoni jew tindif tat-tank. It-telf doppju-preċipitazzjoni tal-kromju flimkien mal-konsum tal-aġent kumplessi-tagħmel il-kontaminazzjoni tal-ħadid tiswa b'mod sproporzjonat meta mqabbel mal-massa tal-ħadid introdott.
PTFE: Żero Ħadid Introduzzjoni
Skambjatur tas-sħana PTFE ma fih l-ebda ħadid. It-tubi tal-fluworopolimeru, il-pjanċi ta' appoġġ, u l-headers huma 100% ħielsa mill-metall-. L-ebda dissoluzzjoni tal-ħadid mhi possibbli. Il-konċentrazzjoni tal-ħadid fil-banju hija determinata biss bi drag-in mill-biċċiet tax-xogħol, li jistgħu jiġu ġestiti permezz ta 'kontroll tal-proċess ta' trattament minn qabel.
L-eliminazzjoni tas-sors kontinwu tal-ħadid tittrasforma l-manutenzjoni tal-banju minn reattiv għal ippjanat. Miżbliet parzjali għall-kontroll tal-ħadid huma eliminati. Ir-rati ta' żieda ta' aġenti kumplessi jsiru prevedibbli bbażati fuq konsum elettrokimiku aktar milli telf immexxi mill-kontaminazzjoni-. Il-formazzjoni tal-ħama tal-kromju tonqos b'mod notevoli.
It-tnaqqis fl-ispiża operattiva tal-banju jestendi lil hinn mill-iffrankar kimiku. Is-sistemi tal-filtrazzjoni jdumu aktar bejn iċ-ċikli tat-tindif. Il-ħajja ta 'l-anodu testendi minħabba li l-ħama tal-kromju ma tiksi l-uċuħ ta' l-anodi. Il-volum tat-trattament tal-iskart jonqos minħabba li jsiru inqas miżbliet tal-banju.
Sommarju
Il-kontaminazzjoni rikorrenti tal-ħadid f'banjijiet tal-kisi tal-kromju trivalenti hija mmexxija minn dissoluzzjoni kontinwu minn kolji tat-tisħin tal-istainless steel. Il-kontaminazzjoni tiddegrada l-apparenza tad-depożitu, tikkonsma aġenti kumplessi, tippreċipita ħama tal-kromju, u ġġiegħel sostituzzjoni frekwenti tal-banju parzjali.
L-iskambjaturi tas-sħana PTFE jeliminaw kompletament is-sors tal-ħadid. B'kontenut ta 'metall żero u korrużjoni żero, l-ebda ħadid ma jidħol fil-banju mis-sistema tat-tisħin. Il-manutenzjoni tal-banju tinbidel mill-kontroll tal-kontaminazzjoni għal riforniment ta 'rutina, tnaqqas l-ispiża kimika, il-volum tal-iskart, u l-varjabbiltà tal-proċess.
Analiżi tal-inġinerija għall-konverżjoni tal-iskambjatur tas-sħana PTFE f'operazzjonijiet ta 'kisi tal-kromju trivalenti hija disponibbli fuq is-sottomissjoni tal-volum tal-banju, ir-rata attwali tal-akkumulazzjoni tal-ħadid, il-frekwenza parzjali tad-dump, u d-dejta tal-konsum tal-aġent kumpless.
