फेरिक सल्फेट पर्यावरण
फेरिक सल्फेट समाधान का उपयोग स्टील अचार बनाने, टाइटेनियम डाइऑक्साइड वर्णक उत्पादन और धातु परिष्करण में नक़्क़ाशी के रूप में किया जाता है। घोल में Fe₂(SO₄)₃ के रूप में 50-200 g/L की सांद्रता पर फेरिक आयरन होता है, 20-100 g/L के मुक्त सल्फ्यूरिक एसिड के साथ, 60-90 डिग्री पर काम करता है। फेरिक आयन से मजबूत ऑक्सीकरण शक्ति और सल्फ्यूरिक एसिड की अम्लता का संयोजन कई सामग्रियों के लिए एक आक्रामक वातावरण बनाता है।
सरंध्रता को ख़त्म करने के लिए फ़ेनोलिक या फ्यूरान रेज़िन के साथ संसेचित अभेद्य ग्रेफ़ाइट{{0}ग्रेफ़ाइट का इस सेवा में हीट एक्सचेंजर्स के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ग्रेफाइट स्वयं सल्फ्यूरिक एसिड और फेरिक सल्फेट दोनों का प्रतिरोध करता है। हालाँकि, राल संसेचन इस प्रतिरोध को साझा नहीं करता है। ऊंचे तापमान पर समय के साथ, फेरिक सल्फेट समाधान राल को ऑक्सीकरण करता है, जिससे प्रगतिशील गिरावट होती है।
PTFE में निम्नीकृत करने के लिए कोई राल संसेचन नहीं है। पूरी सामग्री फेरिक सल्फेट और सल्फ्यूरिक एसिड के लिए रासायनिक रूप से निष्क्रिय है। इस सेवा में अभेद्य ग्रेफाइट और पीटीएफई के बीच तुलना एक मिश्रित सामग्री के बीच है जिसका बाइंडर धीरे-धीरे विफल हो जाता है और एक सजातीय सामग्री जो प्रक्रिया द्रव के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया नहीं कर सकती है।
राल क्षरण तंत्र
अभेद्य ग्रेफाइट का निर्माण झरझरा ग्रेफाइट को वैक्यूम और दबाव के तहत थर्मोसेटिंग रेजिन {{0}आमतौर पर फेनोलिक या फ्यूरान {{1} के साथ संसेचित करके किया जाता है। राल परस्पर जुड़े छिद्रों को भर देता है, जिससे सामग्री तरल पदार्थों को संसाधित करने के लिए अभेद्य हो जाती है। ग्रेफाइट तापीय चालकता और रासायनिक प्रतिरोध प्रदान करता है। राल अभेद्यता प्रदान करता है।
फेरिक सल्फेट ऑक्सीकरण के माध्यम से राल पर हमला करता है। फेरिक आयन (Fe³⁺) एक प्रबल ऑक्सीकारक है। यह रेज़िन पॉलिमर से हाइड्रोजन को अलग करता है, मुक्त कणों का निर्माण करता है जो घुलित ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके कार्बोनिल और कार्बोक्सिल समूह बनाते हैं। ऑक्सीकृत राल भंगुर हो जाता है। सूक्ष्म दरारें विकसित होती हैं। दरारें ताजा राल की सतह को घोल में उजागर करती हैं, जिससे हमला कायम रहता है।
जैसे-जैसे रेज़िन ख़राब होता है, कई विफलता मोड विकसित होते हैं। रेज़िन-ग्रेफाइट बंधन कमजोर हो जाता है, और ग्रेफाइट कणों को प्रक्रिया धारा में छोड़ा जा सकता है। सतह से राल के नष्ट होने से सतह में सरंध्रता पैदा होती है, जिससे वास्तविक सतह क्षेत्र बढ़ जाता है और आगे के हमले में तेजी आती है। अंततः, ट्यूब की दीवार के माध्यम से परस्पर जुड़ी हुई सरंध्रता विकसित होती है, और प्रक्रिया द्रव हीट एक्सचेंजर की दीवार के माध्यम से लीक हो जाता है।
| ह्रास पैरामीटर | अभेद्य ग्रेफाइट (फेनोलिक राल) | अभेद्य ग्रेफाइट (फ्यूरान राल) | पीटीएफई |
|---|---|---|---|
| बाइंडर/सामग्री संरचना | ग्रेफाइट मैट्रिक्स में फेनोलिक राल | ग्रेफाइट मैट्रिक्स में फुरान राल | सजातीय फ्लोरोपॉलीमर |
| बाइंडर ऑक्सीकरण प्रतिरोध | गरीब (Fe³⁺ द्वारा हमला) | मध्यम (फेनोलिक से बेहतर) | एन/ए (कोई बाइंडर नहीं) |
| Fe₂(SO₄)₃ में 80 डिग्री पर रेज़िन क्षरण दर | 0.1-0.3 मिमी/वर्ष (सतह मंदी) | 0.05-0.15 मिमी/वर्ष | 0 |
| ग्रेफाइट कण विमोचन | हाँ (जैसे राल ख़राब हो जाती है) | हाँ (कम दर) | कोई नहीं |
| 2 साल बाद सतह की स्थिति | झरझरा, खुरदुरा | मध्यम रूप से खुरदुरा | चिकना, अपरिवर्तित |
| 3-5 वर्षों के बाद पारगम्यता | दीवार में रिसाव के कारण विकसित हो सकता है | दीवार में रिसाव के कारण विकसित हो सकता है | कभी नहीं (शून्य पारगम्यता) |
| Fe₂(SO₄)₃ में 80 डिग्री पर सेवा जीवन (वर्ष) | 3-6 | 5-8 | 15+ |
कटाव-समग्र गिरावट प्रतिक्रिया
राल के क्षरण से सतह में सरंध्रता पैदा होती है। छिद्रपूर्ण सतह यांत्रिक रूप से मूल राल {{1}संसेचित सतह की तुलना में कमजोर होती है। बहते हुए फेरिक सल्फेट घोल में, छिद्रपूर्ण सतह चिकनी, अभेद्य सतह की तुलना में अधिक तेज़ी से नष्ट हो जाती है। कटाव नष्ट हुए राल और आंशिक रूप से अलग हुए ग्रेफाइट कणों को हटा देता है, जिससे ताजा सामग्री रासायनिक हमले के संपर्क में आ जाती है।
यह फीडबैक लूप {{0}रासायनिक हमले से सरंध्रता पैदा होती है, सरंध्रता क्षरण को तेज करती है, क्षरण ताजी सतह को उजागर करती है{{1}इसका मतलब है कि अभेद्य ग्रेफाइट की क्षरण दर अकेले रासायनिक ऑक्सीकरण दर की भविष्यवाणी से तेज है। संयुक्त कीमो-यांत्रिक गिरावट वास्तविक सेवा जीवन निर्धारित करती है।
पीटीएफई के पास ऐसी कोई प्रतिक्रिया नहीं है। सजातीय बहुलक सतह प्रवाह के तहत धीरे-धीरे और समान रूप से नष्ट हो जाती है, सामग्री के नुकसान में कोई रासायनिक योगदान नहीं होता है। क्षरण दर पूरी तरह से द्रव के वेग और किसी भी निलंबित ठोस पदार्थों के घर्षण से निर्धारित होती है -कारक जो दोनों सामग्रियों को प्रभावित करते हैं लेकिन केवल ग्रेफाइट में रासायनिक हमले से मिश्रित होते हैं।
सारांश
पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स गर्म फेरिक सल्फेट समाधानों में अभेद्य ग्रेफाइट से बेहतर प्रदर्शन करते हैं क्योंकि पीटीएफई एक सजातीय सामग्री है जिसमें ऑक्सीकरण के लिए कोई राल बाइंडर नहीं होता है। अभेद्य ग्रेफाइट एक फेनोलिक या फ्यूरान राल संसेचन पर निर्भर करता है जिस पर ऑक्सीकरण करने वाले फेरिक आयन द्वारा उत्तरोत्तर हमला किया जाता है, जिससे सतह पर छिद्र पैदा होता है जो क्षरण को तेज करता है और अंततः दीवार के माध्यम से रिसाव की ओर ले जाता है। पीटीएफई एक चिकनी, रासायनिक रूप से निष्क्रिय सतह प्रदान करता है जो केवल धीमी गति से यांत्रिक क्षरण से नष्ट हो जाती है, जो अभेद्य ग्रेफाइट के लिए 3-8 वर्षों की तुलना में 15+ वर्ष की सेवा जीवन प्रदान करती है।
फेरिक सल्फेट और अन्य ऑक्सीकरण समाधान अनुप्रयोगों में पीटीएफई हीट एक्सचेंजर विनिर्देश के लिए इंजीनियरिंग समर्थन समाधान संरचना, तापमान, प्रवाह वेग और वर्तमान उपकरण सेवा जीवन डेटा प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
