लौह संवेदनशीलता समस्या
त्रिसंयोजक क्रोमियम चढ़ाना इलेक्ट्रोलाइट्स हेक्सावलेंट क्रोम स्नान की तुलना में मौलिक रूप से भिन्न रसायन विज्ञान के साथ काम करते हैं। Cr(III) आयन गतिज रूप से स्थिर है लेकिन थर्मोडायनामिक रूप से संदूषण के प्रति संवेदनशील है। 10 पीपीएम जितनी कम सांद्रता वाला आयरन क्रोमियम और कार्बनिक कॉम्प्लेक्सिंग एजेंटों के बीच जटिल संतुलन में हस्तक्षेप करता है। इसका परिणाम यह है कि जमा रंग चमकीले नीले सफेद से हल्के भूरे रंग में प्रगतिशील बदलाव के साथ-साथ चढ़ाना दक्षता में कमी के साथ आता है।
लोहा दो स्रोतों से स्नान में प्रवेश करता है: स्टील वर्कपीस प्रीट्रीटमेंट से खींचें और स्टेनलेस स्टील हीटिंग कॉइल्स से विघटन करें। पूर्व-उपचार स्रोत को बेहतर धुलाई के माध्यम से प्रबंधित किया जा सकता है। धात्विक कुंडलियों के साथ हीट एक्सचेंजर स्रोत निरंतर और अपरिहार्य है। जैसे ही कॉइल गर्म अम्लीय इलेक्ट्रोलाइट में संक्षारित होती है -सामान्य ऑपरेटिंग पीएच 2.5-3.5 40-50 डिग्री पर -आयरन आयन स्थिर दर से स्नान में प्रवेश करते हैं।
त्रिसंयोजक क्रोमियम स्नान लौह संचय दर को सहन नहीं कर सकते हैं जिसे हेक्सावैलेंट स्नान बिना किसी कठिनाई के प्रबंधित करते हैं। हेक्सावलेंट क्रोम उच्च क्रोमिक एसिड सांद्रता के साथ संचालित होता है जो घुले हुए लोहे को कम परेशानी वाली फेरिक अवस्था में ऑक्सीकरण करता है। त्रिसंयोजक स्नान में इस मजबूत ऑक्सीकरण वातावरण का अभाव होता है। आयरन उत्तरोत्तर जमा होता जाता है, और प्रत्येक पीपीएम प्लेटिंग प्रदर्शन को मापनीय रूप से कम कर देता है।
लौह संचय कैनेटीक्स
पीएच 3.0 और 45 डिग्री पर त्रिसंयोजक क्रोमियम इलेक्ट्रोलाइट में स्टेनलेस स्टील 316L लगभग 0.05-0.15 मिमी/वर्ष पर संक्षारण करता है। 1.5 वर्ग मीटर सतह क्षेत्र और 2.0 मिमी दीवार मोटाई वाले एक विशिष्ट विसर्जन कुंडल में लगभग 24 किलोग्राम स्टील होता है। 0.10 मिमी/वर्ष की वार्षिक संक्षारण हानि प्रति वर्ष लगभग 1.2 किलोग्राम धातु के घुलने के बराबर होती है - मुख्य रूप से लोहा, जिसमें थोड़ी मात्रा में निकल और क्रोमियम होता है।
8,000-लीटर प्लेटिंग बाथ में, 1.2 किलोग्राम आयरन आयरन की सांद्रता को प्रति वर्ष 150 पीपीएम या प्रति सप्ताह लगभग 3 पीपीएम तक बढ़ा देता है। जमा गुणवत्ता प्रभाव के लिए महत्वपूर्ण सीमा 10-15 पीपीएम है। यदि कोई सुधारात्मक कार्रवाई नहीं की जाती है, तो कुंडल का संक्षारण अकेले स्नान को 4-5 सप्ताह के भीतर इस सीमा से ऊपर धकेल देता है।
सुधारात्मक कार्रवाई में आम तौर पर स्नान का आंशिक प्रतिस्थापन शामिल होता है। लोहे को नियंत्रित करने के लिए हर महीने स्नान की मात्रा का 20% डंप करने से पर्याप्त रासायनिक लागत और अपशिष्ट उपचार व्यय होता है। लौह हटाने के लिए चयनात्मक आयन एक्सचेंज तकनीकी रूप से संभव है लेकिन परिचालन रूप से जटिल और पूंजी-गहन है। अधिक सीधा समाधान लौह स्रोत को ख़त्म करना है।
तालिका 1: लौह संचय और स्नान जीवन की तुलना (8,000-लीटर त्रिसंयोजक क्रोमियम स्नान, 45 डिग्री)
| पैरामीटर | स्टेनलेस स्टील का तार | टाइटेनियम कुंडल | पीटीएफई हीट एक्सचेंजर |
|---|---|---|---|
| कुंडल संक्षारण दर (मिमी/वर्ष) | 0.05-0.15 | 0.01-0.03 | 0 |
| वार्षिक लौह/टाइटेनियम विघटन (ग्राम) | 900-1,500 (Fe) | 160-480 (टीआई) | 0 |
| साप्ताहिक प्रदूषक वृद्धि (पीपीएम) | 2.2-3.8 | एन/ए (टीआई प्रभाव भिन्न) | 0 |
| 15 पीपीएम Fe सीमा तक पहुंचने का समय | 4-7 सप्ताह | N/A | कभी नहीं |
| Fe नियंत्रण के लिए स्नान डंप आवृत्ति | हर 4-8 सप्ताह में | N/A | कभी नहीं (कोई Fe स्रोत नहीं) |
| वार्षिक स्नान प्रतिस्थापन मात्रा (लीटर) | 48,000-96,000 | N/A | 0 |
| वार्षिक अपशिष्ट उपचार लागत (सापेक्ष) | 1.0 (बेसलाइन) | 0.6 | 0.1 (Fe नियंत्रण से कोई नहीं) |
कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट इंटरेक्शन
त्रिसंयोजक क्रोमियम स्नान में लौह संदूषण रंगहीन जमाव से अधिक होता है। फेरिक आयरन कार्बनिक कॉम्पलेक्सिंग एजेंटों के लिए क्रोमियम के साथ प्रतिस्पर्धा करता है {{1}आम तौर पर फॉर्मेट, एसीटेट, या मालिकाना अमीनो एसिड डेरिवेटिव्स {{2}जो वर्षा के खिलाफ सीआर (III) आयन को स्थिर करते हैं। प्रत्येक फेरिक आयन जो एक जटिल अणु को बांधता है, एक क्रोमियम आयन को उसके परिसर से विस्थापित करता है, जिससे चढ़ाना के लिए उपलब्ध प्रभावी क्रोमियम सांद्रता कम हो जाती है।
विस्थापित क्रोमियम हाइड्रोलाइज हो जाता है और क्रोमियम हाइड्रॉक्साइड कीचड़ के रूप में अवक्षेपित हो जाता है, जिससे स्नान और भी ख़राब हो जाता है। कीचड़ टैंक के तल पर जमा हो जाता है और इसे निस्पंदन या टैंक की सफाई द्वारा हटाया जाना चाहिए। दोहरे नुकसान {{2}क्रोमियम अवक्षेपण और कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट की खपत - लोहे के संदूषण को पेश किए गए लोहे के द्रव्यमान के सापेक्ष असंगत रूप से महंगा बना देता है।
पीटीएफई: जीरो आयरन परिचय
PTFE हीट एक्सचेंजर में कोई लोहा नहीं होता है। फ़्लोरोपॉलीमर टयूबिंग, सपोर्ट प्लेट और हेडर 100% धातु मुक्त हैं। लोहे का विघटन संभव नहीं है। स्नान में लोहे की सांद्रता पूरी तरह से वर्कपीस से खींचकर निर्धारित की जाती है, जिसे प्रीट्रीटमेंट प्रक्रिया नियंत्रण के माध्यम से प्रबंधित किया जा सकता है।
निरंतर लौह स्रोत का उन्मूलन स्नान रखरखाव को प्रतिक्रियाशील से नियोजित में बदल देता है। लौह नियंत्रण के लिए आंशिक डंप समाप्त कर दिए गए हैं। कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट जोड़ दरें संदूषण से प्रेरित नुकसान के बजाय इलेक्ट्रोकेमिकल खपत के आधार पर अनुमानित हो जाती हैं। क्रोमियम कीचड़ का निर्माण स्पष्ट रूप से कम हो जाता है।
स्नान परिचालन लागत में कमी रासायनिक बचत से परे है। सफाई चक्रों के बीच निस्पंदन प्रणालियाँ लंबे समय तक चलती हैं। एनोड जीवन का विस्तार होता है क्योंकि क्रोमियम कीचड़ एनोड सतहों को कवर नहीं करता है। अपशिष्ट उपचार की मात्रा कम हो जाती है क्योंकि कम स्नान डंप किए जाते हैं।
सारांश
त्रिसंयोजक क्रोमियम चढ़ाना स्नान में आवर्ती लौह संदूषण स्टेनलेस स्टील हीटिंग कॉइल्स से निरंतर विघटन से प्रेरित होता है। संदूषण जमा उपस्थिति को ख़राब करता है, जटिल एजेंटों का उपभोग करता है, क्रोमियम कीचड़ को अवक्षेपित करता है, और बार-बार आंशिक स्नान प्रतिस्थापन को मजबूर करता है।
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स लौह स्रोत को पूरी तरह से खत्म कर देते हैं। शून्य धातु सामग्री और शून्य संक्षारण के साथ, कोई भी लोहा हीटिंग सिस्टम से स्नान में प्रवेश नहीं करता है। स्नान रखरखाव संदूषण नियंत्रण से नियमित पुनःपूर्ति की ओर स्थानांतरित हो जाता है, जिससे रासायनिक लागत, अपशिष्ट मात्रा और प्रक्रिया परिवर्तनशीलता कम हो जाती है।
त्रिसंयोजक क्रोमियम चढ़ाना संचालन में पीटीएफई हीट एक्सचेंजर रूपांतरण के लिए इंजीनियरिंग विश्लेषण स्नान की मात्रा, वर्तमान लौह संचय दर, आंशिक डंप आवृत्ति और कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट खपत डेटा प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
