ফেরিক সালফেট সলিউশনে কোয়ার্টজের অ্যাসিডিক হাইড্রোলাইসিস-চালিত ক্ষয়
ফেরিক সালফেট (Fe₂(SO₄)₃) ব্যাপকভাবে ধাতু পিকলিং (স্টেইনলেস স্টীল এবং তামা), জল চিকিত্সা (ফসফেট অপসারণের জন্য জমাট বাঁধা) এবং প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড উত্পাদনে একটি এচ্যান্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয়। সাধারণ শিল্পের ঘনত্ব ওজন অনুসারে 10-20% Fe₂(SO₄)₃ থেকে, পিকলিং ট্যাঙ্ক এবং জমাট চুল্লিতে 60-90 ডিগ্রি অপারেটিং তাপমাত্রা সহ। ফেরিক আয়নের ব্যাপক হাইড্রোলাইসিসের কারণে দ্রবণটি দৃঢ়ভাবে অম্লীয়: Fe³⁺ + H₂O ⇌ FeOH²⁺ + H⁺; FeOH²⁺ + H₂O ⇌ Fe(OH)₂⁺ + H⁺; এবং আরও Fe(OH)₃ পর্যন্ত। নেট প্রভাব হল 10-20% Fe₂(SO₄)₃ এ 0.05-0.2 M H₂SO₄ এর সমতুল্য একটি বিনামূল্যে সালফিউরিক অ্যাসিড ঘনত্ব। কোয়ার্টজ নিমজ্জন উনানগুলি প্রায়শই ফেরিক সালফেট পরিষেবাতে ব্যবহৃত হয় কারণ ফিউজড সিলিকা সালফিউরিক অ্যাসিড পাতলা করার জন্য দুর্দান্ত প্রতিরোধের প্রস্তাব দেয়। যাইহোক, ফেরিক সালফেট একটি দ্বৈত অবক্ষয় প্রক্রিয়া উপস্থাপন করে: উৎপন্ন H₂SO₄ থেকে অভিন্ন অ্যাসিড ক্ষয় এবং ফেরিক হাইড্রোক্সাইড (Fe(OH)₃) বৃষ্টিপাত থেকে জমা গঠন। জমা ফেরিক হাইড্রক্সাইড তাপ নিরোধক এবং হট স্পট তৈরি করতে পারে। উপরন্তু, ফেরিক আয়ন একটি অক্সিডাইজার (যেমন FeCl₃ কিন্তু কম আক্রমনাত্মক), কিন্তু সালফেট আয়ন কোয়ার্টজকে আক্রমণ করে না। এই বিশ্লেষণটি কিভাবে Fe₂(SO₄)₃ ঘনত্ব (10-20%), তাপমাত্রা (60-90 ডিগ্রি), এবং দ্রবণীয় অম্লতা ফিউজড সিলিকার উপর অভিন্ন ক্ষয় এবং জমা গঠনকে প্রভাবিত করে তা পরিমাপ করে।
গরম ফেরিক সালফেট সলিউশনে ফিউজড সিলিকার জারা গতিবিদ্যা
ফেরিক সালফেটে কোয়ার্টজের ক্ষয় ফেরিক হাইড্রোলাইসিস থেকে উৎপন্ন মুক্ত সালফিউরিক অ্যাসিড দ্বারা চালিত হয়। 80 ডিগ্রিতে 15% Fe₂(SO₄)₃ (প্রায় 0.25 M Fe³⁺), বিনামূল্যে H₂SO₄ ঘনত্ব প্রায় 0.1–0.15 M (pH 0.8–1.0)। এই অম্লতায়, কোয়ার্টজের অভিন্ন ক্ষয় হার 0.0003–0.0006 মিমি/ঘন্টা। 90 ডিগ্রীতে, হার 0.0006-0.001 মিমি/ঘণ্টায় বৃদ্ধি পায়। 60 ডিগ্রিতে, হার 0.0001–0.0002 মিমি/ঘণ্টা। তুলনা করার জন্য, 80 ডিগ্রিতে 0.1 M H₂SO₄ 0.0002–0.0004 মিমি/ঘন্টায় কোয়ার্টজকে ক্ষয় করে। ফেরিক আয়ন মুক্ত অ্যাসিডের প্রভাবের বাইরে আক্রমণকে উল্লেখযোগ্যভাবে ত্বরান্বিত করে না। 80 ডিগ্রীতে, একটি 2.0 মিমি কোয়ার্টজ শীথ 0.0005 মিমি/ঘন্টা × 4,000 ঘন্টা=2.0 মিমি হারাতে পারে, যা প্রায় 4,000 ঘন্টা (5.5 মাস) জীবন দেয়। একটি 2.5 মিমি প্রাচীর 5,000 ঘন্টা প্রদান করে; একটি 3.0 মিমি প্রাচীর 6,000 ঘন্টা প্রদান করে। এই জীবনকালগুলি ত্রৈমাসিক থেকে আধা-বার্ষিক রক্ষণাবেক্ষণ সহ অবিচ্ছিন্ন শিল্প পরিষেবার জন্য ব্যবহারিক৷
ফেরিক হাইড্রক্সাইড থেকে জমা গঠন
হাইড্রোলাইসিস বিক্রিয়া যা বিনামূল্যে অ্যাসিড তৈরি করে তা ফেরিক হাইড্রক্সাইডও তৈরি করে, বিশেষ করে কোয়ার্টজ পৃষ্ঠের কাছাকাছি যেখানে তাপমাত্রা সর্বোচ্চ: Fe³⁺ + 3H₂O → Fe(OH)₃ + 3H⁺। Fe(OH)₃ হল একটি জেলটিনাস, বাদামী-লাল অবক্ষেপ যা কোয়ার্টজ পৃষ্ঠের সাথে লেগে থাকে। এই আমানত তাপ নিরোধক; একটি 0.1 মিমি স্তর তাপ স্থানান্তর 10-15% কমাতে পারে। আমানত ঘন হওয়ার সাথে সাথে, নীচের কোয়ার্টজটি আরও গরম হতে থাকে, যা হাইড্রোলাইসিস এবং যে কোনও অন্তর্নিহিত অ্যাসিড ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করে। গুরুতর ক্ষেত্রে, আমানত ছোট কোয়ার্টজ টুকরা বহন করে ছড়িয়ে যেতে পারে। আমানত পৃষ্ঠের অন্তরক দ্বারা কার্যকরী প্রাচীর বেধ হ্রাস করে। পাতলা সালফিউরিক অ্যাসিড (5-10%) দিয়ে নিয়মিত পরিষ্কার করা কোয়ার্টজকে আক্রমণ না করে ফেরিক হাইড্রক্সাইড জমা দ্রবীভূত করে।
দেওয়ালের বেধ কীভাবে পরিষেবা জীবনকে পরিবর্তন করে
ইউনিফর্ম অ্যাসিড জারা জন্য, প্রাচীর বেধ সঙ্গে রৈখিকভাবে জীবন দাঁড়িপাল্লা. 80 ডিগ্রিতে, একটি 2.0 মিমি প্রাচীর 4,000 ঘন্টা প্রদান করে; একটি 3.0 মিমি প্রাচীর 6,000 ঘন্টা প্রদান করে। ডিপোজিট-জনিত তাপীয় চাপের জন্য, মোটা দেয়াল ফাটল প্রতিরোধ করে কিন্তু জমা গঠনে বাধা দেয় না। উল্লেখযোগ্য ফেরিক হাইড্রক্সাইড বৃষ্টিপাত সহ স্নানের জন্য একটি 2.5-3.0 মিমি প্রাচীর সুপারিশ করা হয়।
মোটা দেয়ালের তাপীয় শাস্তি
15% এবং 80 ডিগ্রিতে ফেরিক সালফেট দ্রবণের তাপ পরিবাহিতা প্রায় 0.55-0.60 W/(m·K) থাকে। একটি 1.5 মিমি প্রাচীরের জন্য, R_cond=0.00109; একটি 3.0 মিমি প্রাচীরের জন্য, R_cond=0.00217. সঙ্গে h=800 W/(m²·K), U 427 থেকে 292 W/(m²·K), একটি 32% হ্রাস।
দৃশ্যকল্প-ভিত্তিক নির্বাচন ম্যাট্রিক্স
| অ্যাপ্লিকেশন দৃশ্যকল্প এবং অপারেটিং পরামিতি | প্রস্তাবিত প্রাচীর বেধ | মূল যুক্তি |
|---|---|---|
| মেটাল পিকলিং (15% Fe₂(SO₄)₃, 80 ডিগ্রি, একটানা, সাপ্তাহিক পরিষ্কার করা) | 2.0 – 2.5 মিমি, স্ট্যান্ডার্ড গ্রেড, শিখা-পালিশ | অভিন্ন জারা হার ~0.0005 মিমি/ঘন্টা। ঘন প্রাচীর আমানত তাপ চাপের বিরুদ্ধে নিরাপত্তা মার্জিন প্রদান করে। U ≈ 380 W/(m²·K)। |
| জল চিকিত্সা জমাট বাঁধা (10% Fe₂(SO₄)₃, 70 ডিগ্রি, বিরতিহীন) | 2.0 মিমি, যেমন-আঁকা | নিম্ন তাপমাত্রা এবং মাঝে মাঝে ব্যবহার। গ্রহণযোগ্য। U ≈ 420 W/(m²·K)। |
| উচ্চ-তাপমাত্রা পিকলিং (90 ডিগ্রি, 20% Fe₂(SO₄)₃) | 2.5 - 3.0 মিমি | উচ্চ জারা হার. ঘন প্রাচীর জীবন প্রসারিত করে। |
পরিপূরক নকশা পরিবর্তন:কম দ্রবণ pH বজায় রাখা (ফ্রি H₂SO₄ যোগ করা) ফেরিক হাইড্রোলাইসিস এবং জমা গঠনকে দমন করে। ভাল আন্দোলন কণা নিষ্পত্তি বাধা দেয়. 10% H₂SO₄ দিয়ে পর্যায়ক্রমিক পরিষ্কার করা Fe(OH)₃ জমা দ্রবীভূত করে। একটি পালিশ পৃষ্ঠ আমানত আনুগত্য হ্রাস.
