ओजोन एक शक्तिशाली, संक्षारक गैस है, जो प्राकृतिक रूप से बिजली गिरने से और जानबूझकर जल शुद्धिकरण के लिए कोरोना डिस्चार्ज ओजोन जनरेटर जैसे औद्योगिक उपकरणों द्वारा बनाई जाती है। प्राकृतिक रबर की तरह कई प्लास्टिक और इलास्टोमर्स पर परिवेशी ओजोन की थोड़ी सी मात्रा भी तेजी से हमला करती है और टूट जाती है। लेकिन एक PTFE विसर्जन हीटर म्यान, चाहे वह एक ओजोनयुक्त पानी की टंकी में बैठा हो या बस एक बड़े विद्युत स्विचयार्ड के पास काम कर रहा हो, जहां ओजोन एक उपोत्पाद है, इस आक्रामक, अदृश्य गैस का पूरी तरह से और पूरी तरह से रासायनिक उदासीनता के साथ सामना करता है। यह आलेख पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन (पीटीएफई) पर ओजोन के दीर्घकालिक प्रभावों की जांच करता है और बताता है कि सामग्री को पूरी तरह से प्रतिरोधी क्यों माना जाता हैओजोन पीटीएफई हीटर म्यान का क्षरण.
ओजोन के प्रति अधिकांश पॉलिमर की रासायनिक भेद्यता
ओजोन (O₃) ऑक्सीजन का एक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील अपरूप है। यह एक शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है, जो कार्बनिक अणुओं पर आसानी से हमला करता है। प्राकृतिक रबर, ब्यूटाइल रबर, नाइट्राइल रबर और यहां तक कि कुछ इंजीनियरिंग प्लास्टिक सहित कई सामान्य पॉलिमर और इलास्टोमर्स {{2}में उनके आणविक बैकबोन में कार्बन {{4}कार्बन डबल बॉन्ड (सी=सी) होते हैं। ओजोन इन दोहरे बंधनों को तोड़ता है, एक प्रक्रिया जिसे ओजोनोलिसिस कहा जाता है। परिणाम एक विशिष्ट, भंगुर सतह दरार है जिसे "ओजोन क्रैकिंग" कहा जाता है। परिवेशीय ओजोन की कम सांद्रता (प्रति बिलियन रेंज के हिस्से) के तहत भी, असुरक्षित रबर के हिस्सों में कुछ हफ्तों या महीनों के भीतर गहरी दरारें विकसित हो सकती हैं, जिससे यांत्रिक विफलता हो सकती है।
पीटीएफई ओजोन हमले के प्रति प्रतिरक्षित क्यों है?
पीटीएफई में मौलिक रूप से भिन्न आणविक संरचना होती है। इसकी रीढ़ की हड्डी में पूरी तरह से एकल कार्बन -कार्बन बांड (सी-सी) होते हैं, प्रत्येक कार्बन परमाणु फ्लोरीन परमाणुओं से पूरी तरह से संतृप्त होता है। कार्बन - फ्लोरीन (सी-एफ) बंधन पूरे कार्बनिक रसायन विज्ञान में सबसे मजबूत और रासायनिक रूप से निष्क्रिय संबंधों में से एक है। इसमें कोई कमजोर कार्बन {{5}कार्बन डबल बॉन्ड नहीं हैं, रीढ़ की हड्डी से जुड़े कोई हाइड्रोजन परमाणु नहीं हैं, और कोई ऑक्सीकरण योग्य कार्यात्मक समूह नहीं हैं।
ओजोन पीटीएफई के साथ प्रतिक्रिया नहीं कर सकता। गैस में पॉलिमर श्रृंखला को जोड़ने या तोड़ने की कोई व्यवस्था नहीं है। जहां ओजोन एक मूक, रबर के टूटने का ख़तरा है, वहां पीटीएफई हीटर पूरी तरह से प्रतिरक्षित है। मानक रासायनिक प्रतिरोध तालिकाओं में, पीटीएफई को इसके अधिकतम निरंतर सेवा तापमान (लगभग 260 डिग्री) तक सभी सांद्रता और तापमान पर ओजोन के प्रतिरोध के लिए "उत्कृष्ट" दर्जा दिया गया है। यह रेटिंग लागू होती है कि क्या ओजोन कुछ भागों प्रति बिलियन (परिवेशीय शहरी वायु) में मौजूद है या एक वाणिज्यिक ओजोन जनरेटर के अंदर हजारों भागों प्रति मिलियन पर मौजूद है।
लंबी अवधि के एक्सपोजर: कोई अवक्रमण नहीं देखा गया
दीर्घकालिक एक्सपोज़र अध्ययन इस बात की पुष्टि करते हैं कि ओजोन के साथ वर्षों के निरंतर संपर्क के बाद पीटीएफई तन्य शक्ति, बढ़ाव, सतह कठोरता या ढांकता हुआ गुणों में कोई मापने योग्य परिवर्तन नहीं दिखाता है। त्वरित उम्र बढ़ने के परीक्षण {{2}जहां पीटीएफई नमूनों को ऊंचे तापमान पर अत्यधिक केंद्रित ओजोन (100 पीपीएम या अधिक) के संपर्क में लाया जाता है, {{4}कोई क्रैकिंग नहीं होती है, कोई वजन में बदलाव नहीं होता है, और विशुद्ध रूप से थर्मल उम्र बढ़ने से अपेक्षा से अधिक सतह खुरदरी नहीं होती है।
तकनीकी साहित्य में पहचाना गया एकमात्र संभावित मुद्दा हैपीटीएफई शीथ के माध्यम से धातु हीटिंग कोर तक ओजोन का प्रवेश. ओजोन एक छोटा, ध्रुवीय अणु है जो फ्लोरोपॉलिमर के माध्यम से कम लेकिन मापने योग्य दर पर फैल सकता है। जल उपचार में पाए जाने वाले परिवेशीय या मध्यम रूप से ऊंचे सांद्रता पर (उदाहरण के लिए, पानी में 1-10 पीपीएम भंग ओजोन) या विद्युत उपकरण (प्रति अरब वायुवाहित भाग) के पास, पारगम्य प्रवाह नगण्य है। एक दशक से अधिक की निरंतर सेवा के बाद भी, धातु कोर तक पहुंचने वाली ओजोन की मात्रा प्रतिरोध तार या आंतरिक इन्सुलेशन के मापनीय ऑक्सीकरण का कारण बनने के लिए अपर्याप्त है। बहुत अधिक सांद्रता वाले अनुप्रयोगों (उदाहरण के लिए, कई प्रतिशत पर केंद्रित ओजोन गैस का सीधा संपर्क) के लिए, एक मोटे पीटीएफई आवरण या द्वितीयक अवरोध पर विचार किया जा सकता है, लेकिन ऐसे मामले दुर्लभ हैं।
व्यावहारिक अनुप्रयोग जहां ओजोन प्रतिरोध मायने रखता है
ओजोनेटेड पानी के टैंक
जल शुद्धिकरण और अपशिष्ट जल उपचार में, कार्बनिक संदूषकों को कीटाणुरहित करने और तोड़ने के लिए ओजोन को संपर्क टैंकों में इंजेक्ट किया जाता है। इन टैंकों में पानी का तापमान बनाए रखने के लिए अक्सर PTFE इमर्शन हीटर का उपयोग किया जाता है। हीटर पूरी तरह से पानी में डूबे रहने पर काम करते हैं जिसमें 1-10 पीपीएम की सांद्रता में घुली हुई ओजोन हो सकती है। पीटीएफई का पूर्ण प्रतिरोध यह सुनिश्चित करता है कि हीटर शीथ कभी भी ख़राब, दरार या यांत्रिक अखंडता नहीं खोता है। सील, गास्केट, या हीटर कोटिंग्स में उपयोग किए जाने वाले कई अन्य पॉलिमर या इलास्टोमर्स के लिए भी ऐसा नहीं कहा जा सकता है।
सेमीकंडक्टर वेफर सफाई
अर्धचालक निर्माण में, ओजोनीकृत विआयनीकृत पानी का उपयोग कार्बनिक फोटोरेसिस्ट और अन्य दूषित पदार्थों को हटाने के लिए गर्म सल्फ्यूरिक एसिड के स्वच्छ, अवशेष मुक्त विकल्प के रूप में किया जाता है। सफाई स्नान को 60-80 डिग्री तक गर्म किया जाता है और इसमें सटीक सांद्रता में घुलित ओजोन होता है। इन उपकरणों में पीटीएफई शीथेड हीटर मानक हैं, जो ओजोनयुक्त पानी के लिए रासायनिक प्रतिरोध और पूर्ण शुद्धता (कोई धातु आयन रिलीज नहीं) दोनों प्रदान करते हैं। किसी भी ओजोन प्रेरित क्षरण की अनुपस्थिति उपकरण के कई वर्षों के सेवा जीवन में लगातार हीटिंग प्रदर्शन सुनिश्चित करती है।
उच्च-वोल्टेज विद्युत वातावरण
ओजोन का उत्पादन स्विचयार्ड, ट्रांसफार्मर और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स सहित उच्च वोल्टेज विद्युत उपकरणों से कोरोना डिस्चार्ज के उपोत्पाद के रूप में होता है। ऐसे वातावरण में, पृष्ठभूमि स्तर की तुलना में वायुजनित ओजोन सांद्रता को बढ़ाया जा सकता है, हालांकि वे आम तौर पर 0.1 पीपीएम से नीचे रहते हैं। इन स्थानों में उपयोग किए जाने वाले पीटीएफई हीटर शीथ्स, उदाहरण के लिए, उपकरण के बाड़ों को गर्म करने या पाइपिंग को प्रोसेस करने के लिए, {{5}ट्रेस ओजोन से कोई प्रतिकूल प्रभाव का अनुभव नहीं करते हैं।
अन्य फ़्लोरोपॉलीमर और वैकल्पिक सामग्रियों के साथ तुलना
पीटीएफई ओजोन के प्रति प्रतिरोधी एकमात्र फ्लोरोपॉलीमर नहीं है। पीएफए (पेरफ्लुओरोअल्कोक्सी), एफईपी (फ्लोरिनेटेड एथिलीन प्रोपलीन), और ईटीएफई (एथिलीन टेट्राफ्लुओरोएथिलीन) भी अपनी उच्च फ्लोरीन सामग्री के कारण उत्कृष्ट ओजोन प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं। हालाँकि, ओजोन सेवा में हीटर शीथ के लिए PTFE सबसे आम और लागत प्रभावी विकल्प बना हुआ है। इसके विपरीत, पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी), पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी), और यहां तक कि पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड (पीवीडीएफ) जैसी सामग्रियों में दीर्घकालिक ओजोन प्रतिरोध सीमित होता है और समय के साथ सतह में गिरावट या भंगुरता दिखाई दे सकती है।
निष्कर्ष: ओजोन हमले के प्रति पूर्ण प्रतिरक्षा
पीटीएफई का प्रसिद्ध रासायनिक प्रतिरोध ओजोन हमले के प्रति पूर्ण प्रतिरक्षा तक फैला हुआ है, एक ऐसी संपत्ति जो इसे किसी भी ओजोन समृद्ध औद्योगिक या जल उपचार वातावरण के लिए सुरक्षित, डिफ़ॉल्ट सामग्री विकल्प बनाती है। पूरी तरह से संतृप्त कार्बन -फ्लोरीन बैकबोन में कोई कमजोर दोहरा बंधन नहीं होता है, जिससे ओजोन में प्रतिक्रिया के लिए कोई जगह नहीं बचती है। लंबे समय तक एक्सपोज़र से कोई दरार नहीं पड़ती, यांत्रिक गुणों का कोई नुकसान नहीं होता, और हीटर शीथ का कोई मापने योग्य क्षरण नहीं होता। जल उपचार और औद्योगिक सेटिंग्स में आने वाली सभी व्यावहारिक सांद्रता के लिए पॉलिमर के माध्यम से ओजोन का प्रवेश नगण्य है।
वह सामग्री जो लगभग हर चीज़ के साथ प्रतिक्रिया करने से इंकार करती है, सबसे आक्रामक वायुजनित ऑक्सीडाइज़र में से एक को भी अस्वीकार कर देती है। ओजोनयुक्त जल स्नान, अर्धचालक सफाई उपकरण, या उच्च -वोल्टेज संयंत्र वातावरण के लिए हीटर निर्दिष्ट करने वाले प्रक्रिया इंजीनियरों के लिए, पीटीएफई थर्मल स्थिरता, रासायनिक जड़ता और ओजोन के लिए विशिष्ट प्रतिरोध का एक अद्वितीय संयोजन प्रदान करता है। ओजोन सेवा में स्थापित एक पीटीएफई हीटर शीथ बाकी उपकरणों से अधिक समय तक चलेगा, साथ ही गैस इसकी चिकनी, सफेद, अभेद्य सतह पर कोई निशान नहीं छोड़ेगी।
