Il-Problema tal-pH Creeping
Banju tal-kisi tar-ram bl-aċidu jaħdem f'pH 0.8-1.2, miżmum b'konċentrazzjoni ta' aċidu sulfuriku ta' 180-220 g/L. Il-pH mhuwiex ikkontrollat b'mod attiv-il-konċentrazzjoni għolja ta' aċidu tbaffers il-banju, u l-pH tipikament jibqa' stabbli ħlief għal telf ta' drag-out. Madankollu, il-laboratorju analitiku jirrapporta li l-pH jonqos 'l isfel minn 1.0 għal 0.7 fuq sitt ġimgħat. Aktar aċidu sulfuriku huwa preżenti milli jammontaw għal żidiet tal-make-up. L-aċidu qed jiġi ġġenerat internament.
Is-sors mhuwiex l-anodi. Anodi tar-ram fosforizzat jinħall bi kważi 100% effiċjenza kurrenti, li jipproduċu joni tar-ram, mhux aċidu. Is-sors mhuwiex ir-rettifikatur. Is-sors huwa l-iskambjatur tas-sħana tal-istainless steel, jissaddad bil-mod fl-aċidu sħun u jirrilaxxa jonji tal-ħadid u tal-kromju li idrolizzaw biex jiġġeneraw aċidu ħieles.
Dan il-mekkaniżmu ta 'ġenerazzjoni ta' aċidu huwa inviżibbli għall-monitoraġġ tal-produzzjoni ta 'kuljum. Il-banju jidher normali. Id-depożiti jissodisfaw l-ispeċifikazzjoni. Iċ-ċaqliq tal-pH jidher bħala xejra gradwali fl-analiżi ta' kull ġimgħa, ħafna drabi attribwita għal żball analitiku jew varjazzjonijiet ta' drag-out sakemm iċ-ċaqliq isir kbir wisq biex titwarrab.
Il-Mekkaniżmu tal-Ġenerazzjoni tal-Aċidu tal-Idroliżi
L-azzar li ma jsaddadx jissaddad f'aċidu sulfuriku sħun b'rata bil-mod iżda li tista' titkejjel. Il-prodotti tal-korrużjoni-ħadid, nikil, u joni tal-kromju-jidħlu fl-elettrolit tal-kisi. Dawn il-joni tal-metall ma jibqgħux bħala melħ sempliċi maħlul. Huma jgħaddu minn reazzjonijiet ta 'idroliżi bl-ilma li jirrilaxxaw joni tal-idroġenu, u jżidu l-konċentrazzjoni tal-aċidu ħieles.
Il-ħadid ferriku idrolizza fi proċess gradwali. Kull jone ferriku jista 'jerħi sa tliet joni idroġenu peress li jifforma kumplessi ta' idrossidu. F'pH 1.0, l-idroliżi hija parzjali, iżda l-ekwilibriju jiffavorixxi r-rilaxx progressiv tal-aċidu hekk kif il-konċentrazzjoni tal-ħadid tinbena. Il-kromju (III) iġib ruħu bl-istess mod, u jirrilaxxa joni ta 'l-idroġenu peress li jifforma kumplessi ta' idrossidu polinukleari.
Il-ġenerazzjoni tal-aċidu hija stojkjometrika. Kull gramma ta' ħadid maħlul mill-iskambjatur tas-sħana u idrolizzat tipproduċi madwar 0.054 ekwivalenti ta' aċidu-ekwivalenti għal 2.6 grammi ta' aċidu sulfuriku. Matul sitt ġimgħat ta 'korrużjoni kontinwa b'rata ta' 0.15 mm/sena fuq wiċċ ta 'coil ta' 2 m², madwar 180 gramma ta 'ħadid jidħlu fil-banju, li jiġġeneraw l-ekwivalenti ta' 470 gramma ta 'aċidu sulfuriku. F'banju ta '8,000 litru, dan ibiddel il-konċentrazzjoni tal-aċidu sulfuriku 'l fuq b'mod li jitkejjel.
Tabella 1: Impatt tal-pH tal-Prodotti tal-Korrużjoni tal-Iskambjatur tas-Sħana f'Banju tar-Ram Aċidu (8,000 Litru, Perjodu ta' 6 Xahar)
| Parametru | Stainless Steel 316L Coil | Kolja tat-titanju | Skambjatur tas-Sħana PTFE |
|---|---|---|---|
| Rata ta' korrużjoni f'H₂SO₄ f'60 grad (mm/sena) | 0.10-0.20 | 0.02-0.08 | 0 |
| Metall maħlul f'6 xhur (grammi) | 160-320 (Fe, Ni, Cr) | 30-120 (Ti) | 0 |
| Ekwivalenti ta' aċidu ġġenerati permezz ta' idroliżi | 8-17 ekwivalenti | 2-8 ekwivalenti | 0 |
| Ekwivalenti H₂SO₄ miżjud mal-banju (grammi) | 390-830 | 100-390 | 0 |
| Ċaqliq imbassar tal-pH wara 6 xhur | -0.15 sa -0.35 unitajiet pH | -0.05 sa -0.15 unitajiet pH | 0 |
| Azzjoni korrettiva meħtieġa | Tnaqqis ta 'aċidu sulfuriku; dilwizzjoni tal-banju | Aġġustament minuri tal-aċidu | Xejn |
L-Interazzjoni Brightener
Il-bidla fil-pH mhix l-unika konsegwenza tal-akkumulazzjoni tal-jone tal-metall. Il-jonji tal-ħadid u l-kromju kumplessi ma 'sustanzi li jdawru u levelers organiċi, li jnaqqsu l-konċentrazzjoni effettiva tagħhom. Ir-rata ta' konsum ta' sustanzi li jleqqu tiżdied hekk kif il-banju jixjieħ, anke meta l-ammont ta' ampere-siegħa jkun kostanti.
L-operaturi jikkumpensaw billi jżidu r-rati ta 'żieda ta' brightener. Il-konċentrazzjoni ogħla ta' brightener tikkumpensa parzjalment it-telf ta' kumplessazzjoni iżda żżid l-ispiża operattiva u tirriskja difetti ta' doża eċċessiva ta' brightener. L-interazzjoni bejn id-drift tal-pH immexxi mill-korrużjoni-u l-konsum ta' sustanzi li jdawru toħloq degradazzjoni progressiva tal-prestazzjoni tal-banju li hija diffiċli biex tiġi djanjostikata minħabba li ż-żewġ effetti jiżviluppaw bil-mod.
PTFE: Korrużjoni Żero, Impatt Żero pH
Skambjatur tas-sħana PTFE jissaddad b'rata ta 'żero fl-aċidu sulfuriku fil-konċentrazzjonijiet u temperaturi kollha taħt il-260 grad. L-ebda joni tal-metall ma jidħol fil-banju. Ma jseħħux reazzjonijiet ta' idroliżi. L-ebda drift tal-pH mill-ġenerazzjoni tal-aċidu intern mhu possibbli.
L-istabbiltà tal-pH tal-banju titjieb b'mod miżurabbli wara l-konverżjoni għal PTFE. L-uniċi fatturi li jaffettwaw il-konċentrazzjoni ta' l-aċidu huma t-telf ta' tkaxkir-out, il--addizzjonijiet ta' make-up, u l-effiċjenza tad-dissoluzzjoni ta' l-anodu-il-varjabbli kollha li jistgħu jiġu mmonitorjati u kkontrollati permezz ta' prattiki ta' produzzjoni standard. Il-kontribuzzjoni imprevedibbli tal-aċidu-immexxi mill-korrużjoni hija eliminata.
Ir-rata ta 'konsum ta' brightener tistabbilizza. Mingħajr l-akkumulazzjoni progressiva ta' joni tal-metall li jikkumplessa, id-domanda għas-sustanza li jdawwal issegwi l-passaġġ ta' ampere-siegħa b'mod prevedibbli. Ir-rati ta 'żieda jistgħu jiġu stabbiliti abbażi ta' esperimenti kkontrollati aktar milli aġġustati b'mod reattiv għall-kundizzjonijiet tal-banju li jinbidlu.
Sommarju
Drift mhux spjegat tal-pH f'banjijiet tal-kisi tar-ram aċiduż huwa skattat mill-idroliżi tal-jone tal-metall minn prodotti tal-korrużjoni tal-iskambjatur tas-sħana. Il-jonji tal-ħadid u tal-kromju li jinħall mill-coils tal-istainless steel jiġġeneraw aċidu ħieles permezz tal-idroliżi, ibaxxu progressivament il-pH tal-banju u jżidu l-konsum tal-aġent li jdawwal permezz tal-kumplessazzjoni.
L-iskambjaturi tas-sħana PTFE jeliminaw kompletament dan il-mekkaniżmu. Korrużjoni żero tfisser jonji tal-metall żero, idroliżi żero, drift tal-pH żero, u konsum stabbli ta' brightener. Il-kimika tal-banju ssir funzjoni ta 'varjabbli ta' produzzjoni kkontrollata aktar milli degradazzjoni ta 'tagħmir mhux ikkontrollat.
L-analiżi tal-inġinerija għall-ispeċifikazzjoni tal-iskambjatur tas-sħana PTFE f'banjijiet tal-kisi tar-ram tal-aċidu hija disponibbli fuq is-sottomissjoni tal-volum tal-banju, id-dejta attwali dwar it-tendenza tal-pH, il-materjal u l-età tal-iskambjatur tas-sħana, u l-istorja tal-konsum tal-aluminanti.
