Pam Mae Presenoldeb Ionau Haearn (Fe³⁺) mewn 30% HCl Yn Cyflymu Treiddiad PFA trwy Ffactor o 2–3 ar 100 gradd?

Mewn gwasanaeth asid hydroclorig diwydiannol (ee llinellau piclo, prosesu mwynau, glanhau cemegol) mae ïonau haearn toddedig (Fe³⁺) yn cronni fel ferric clorid. Mae Fe3+ yn cyflymu amsugniad PFA 2-3 gwaith o'i gymharu â HCl pur ar yr un crynodiad a thymheredd. Mae'r mecanwaith yn gatalytig, lle mae rhywogaethau Fe3+ yn treiddio i ddognau amorffaidd y PFA ac yn adweithio â lleithder hybrin i gynhyrchu FeCl3·6H2O. Mae gan yr halen gwlyb hwn gyfaint moleciwlaidd uwch na PFA sych, sy'n arwain at chwyddo lleol a micro-wactod. Mae'r micro-wactod yn ffurfio sianeli gwrthiant isel ar gyfer tryledu HCl a dŵr. Mae Fe3+ hefyd yn cataleiddio dadansoddiad ocsideiddiol o bennau cadwyn PFA, gan gynyddu'r cyfaint rhydd. Gostyngwyd yr amser i gyrydiad craidd o 8,000-10,000 awr i 3,000-5,000 awr mewn 30% HCl ar 100 gradd, gyda wal PFA 2 mm yn cynnwys 500 ppm Fe3+. Ar gyfer cymwysiadau hanfodol cadwch Fe 3+ < 50 ppm neu cynyddwch drwch wal i 3 mm.

Mecanwaith treiddiad carlam ïonau haearn
Mae treiddiad HCl trwy PFA yn dilyn yr ateb-model trylediad P=SD, lle mae S yn cynrychioli'r hydoddedd a D y cyfernod trylediad. Mewn HCl pur, caiff D ei bennu gan gyfaint rhydd y polymer. Mae ïonau Fe3+ (radiws 0.06 nm, radiws hydradol 0.43 nm) yn rhy fawr i'w tryledu trwy PFA cyflawn. Fodd bynnag, mae Fe3+ yn bodoli mewn hydoddiant fel cyfadeiladau gyda FeCl4-, sy'n niwtral ac sydd â hydoddedd isel mewn fflworopolymerau. Mae'r cyfadeiladau hyn yn tryledu i wyneb y PFA ac yn hydrolysu i Fe(OH)3 ac yn gwaddodi fel gronynnau nano (5-20 nm). Mae straen mecanyddol y dyddodiad yn achosi micro-wactod. Mae ffurfio micro-wactod yn gwella'r cyfernod trylediad effeithiol, oherwydd gall HCl wasgaru trwy'r rhwydwaith gwagleoedd (trylediad cyfnod nwy) yn hytrach na thrwy'r matrics polymer. Mae'r treiddiad hwn â chymorth gwag 10-100X yn gyflymach na thrylediad matrics.

Mae'r weithred catalytig yn dibynnu ar ganolbwyntio. Mae Fe 3+ ond yn hydawdd ar 1,000-2,000 ppm ar 100 gradd (fel FeCl 3 ) ar 30% HCl. Y ffactor cyflymiad treiddiad (AF) yw AF=1 + 0.003 × [ Fe 3+ ] (ppm) (i 1,000 ppm). 500 ppm Fe 3+ AF=2.5× . 1000 ppm Fe 3+ AF=4× . Gall crisialau FeCl₃ waddodi ar wyneb PFA mewn crynodiadau o fwy na 1,500 ppm, gan niweidio'r wain yn gorfforol.

Data treiddiad: Fe3+ yn erbyn HCl Pur-HCl Halogedig (wal PFA 100 gradd , 2 mm)
Fe3+ Crynodiad (ppm) Sefydlog-Cyfradd Treiddiad Cyflwr (g/m2.day) Amser i 1.0 mm Teneuo Wal (oriau) Amser i Gyrydiad Craidd (oriau) Ffactor Cyflymu (vs. pur) Cyflwr Arwyneb
0 (pur) 0.8–1.2 12,000–15,000 8,000–10,000 1.0× Llyfn, tryloyw 50 1.0–1.5 10,000–12,000 6,000–8,000 1.2–1.4 × Niwl bach
100 1.3-1.8 8,000-10,000 5,000-7,000 1.5-1.8x Haze, olrhain blaendaliadau 250 1.8-2.5 5,000-7,000 3,500-5,000 2.0-2.5x Blaendal gwyn gweladwy 500 2.5-3.5 3,500-5,000 2,5/4-brown} 1,000 4.0-6.0 2,000-3,000 1,500-2,000 4.0-5.0x Blaendal crisialog 2,000 (dirlawn) 6.0-10.0 1,000-1,500 800-1,200 6.0-10.0x Sgennu trwm, cracio
Ffynonellau Diwydiannol Fe 3+ yn HCl
Mae ïonau haearn yn dod i mewn i ffrydiau HCl o:

Graddfa haearn ocsid piclo dur (fel arfer 200-1,000 ppm Fe3+) wedi'i hydoddi

Cyrydiad y tanciau neu'r pibellau dur carbon i fyny'r afon

Prosesau catalytig (catalydd FeCl3 mewn cloriniadau)

Asid wedi'i adennill (HCl amrwd wedi'i halogi)

Mae Fe³+ yn anochel mewn llinellau piclo. Mae'r crynodiad yn cynyddu gydag oedran y bath. Gall bath ffres fod yn 0-50 ppm. Gall bath wedi'i dreulio gyrraedd 2,000-5,000 ppm Fe3+. Mae gan wresogyddion PFA mewn baddonau piclo a ddefnyddir oes llawer byrrach nag mewn asid ffres.

Dewisiadau Lliniaru Amgen
I leihau treiddiad a gyflymir gan Fe3+:

Gwodiad Fe3+ a hidlydd Ychwanegu cyfrwng dyddodiad (ee asid ocsalig neu ffosffad) i drosi Fe3+ yn FePO4 neu Fe2(C2O4) anhydawdd3. Hidlo cyn y gwresogydd. Mae Fe3+ yn cael ei ostwng o 1000 ppm i 50-100 ppm.

Defnyddio cyfnewidydd haearn aberthol Rhedeg asid dros wely o ïon-cyfnewid resin (cation asid cryf) i dynnu Fe3+. Rhaid i resin fod yn gydnaws â HCl.

Cynyddu trwch wal PFA: Oes dwbl ar gyfer wal 3 mm gyda chrynodiad Fe3+ cyfartal. Mae wal 2 mm yn para 2,500-3,500 awr am 500 ppm Fe3+. Mae wal 3 mm yn para 5,000-7,000 awr.

Lleihau tymheredd gweithredu: Os yw'r tymheredd yn cael ei ostwng o 100 gradd i 80 gradd, mae'r trylededd yn cael ei leihau gan ffactor o ddau. Mae AF o Fe 3+ hefyd yn lleihau (ychydig o ficrovoidau sy'n cael eu ffurfio ar dymheredd is).

Defnyddiwch leinin PFA gyda gorchudd rhwystr Fe³⁺. Mae haen denau (0.1 mm) o garbon amorffaidd neu garbon tebyg i ddiemwnt (DLC) yn atal trylediad Fe³⁺. Ar gael gan wneuthurwyr arbenigol.

Synhwyro Difrod trwy Fe³⁺ Sbardun
Gwiriwch y wain PFA am:

- Dyddodion arwyneb, gwyn neu liw haul (cynhyrchion hydrolysis FeCl₃)

Garwedd yr wyneb (micro-oidau a welir ar chwyddhad 50x)

Increased water absorption (weigh dry sample before and after immersion; weight rise >0.2% yn dangos microvoiding)

Sbectrosgopeg IR - Mae signal ar 1040 cm-1 yn awgrymu bondio Fe-O mewn dyddodion arwyneb.

Os oes dyddodion Fe³⁺, mae'r gwresogydd eisoes wedi'i ddiraddio. Argymhellir ei ddisodli.

Achos Maes
Gweithredwyd llinell piclo dur ar 100 gradd gyda 30% HCl a 600-800 ppm Fe3+. gwresogyddion PFA (gradd safonol, wal 2 mm) yn para 2,000-3,000 awr (3-4 mis). Mae'r planhigyn a godwyd tanc crisialu oeri yr asid i 20 gradd i fyny'r afon Fe3+ gostwng i 80-120 ppm ar gyfer tynnu crisialau o FeCl3.6H2O. Mae oes y gwresogydd wedi'i ymestyn i 7,000-9,000 awr (10-12 mis), 3 × yn hirach. Talwyd y crisialwr ($ 20,000) yn ôl mewn 8 mis gan lai o ailosod gwresogyddion ac amser segur.

Casgliad Mae{0}} yn cynyddu treiddiad PFA 2-3 × ar 500 ppm
Mewn 30% HCl ar 100 gradd, mae'r ïonau haearn (Fe³⁺) yn cynyddu athreiddedd PFA 2-3 × ar 500 ppm a hyd at 10 × ar 2,000 ppm. Mae 3+ o rywogaethau yn treiddio i'r PFA, yn gwaddodi fel hydradau, yn ffurfio micro-wactod ac yn darparu sianeli tryledu gwrthiant isel ar gyfer HCl a dŵr. Nodwch fwy trwchus ar gyfer gwasanaeth HCl diwydiannol gyda Fe3+ > 100 ppm PFA waliau (3mm) neu gosodwch system tynnu haearn (crisialu, hidlo, cyfnewid ïon) Gwiriwch Fe³+ yn wythnosol. Fe³⁺ > 500 ppm: amcangyfrif oes gwresogydd o 2,000-4,000 awr waeth beth fo'r ffactorau eraill. Nid yw asid pur yn dreisgar, asid â haearn yw. Rheoli'r haearn, rheoli'r treiddiad, ymestyn y bywyd. Ni all y gwresogydd ddweud y gwahaniaeth ac mae'r haearn yn cyflymu methiant. Cael gwared ohono, neu gael llai o fywyd. Mae'n opsiwn economaidd. Cyfrifo, yna penderfynu.