একটি রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণ প্ল্যান্ট 92 ডিগ্রিতে 30% নাইট্রিক অ্যাসিড স্নানে একটি PTFE নিমজ্জন হিটার ইনস্টল করেছে৷ তাপমাত্রা এবং রসায়নের জন্য হিটারটি রেট করা হয়েছিল। এটি চার মাস পরে ব্যর্থ হয়-একা পারমিয়েশন থেকে নয়, কিন্তু পারমিয়েশন এবং অক্সিডেশনের একটি সংমিশ্রণ থেকে যা পলিমারকে দ্রুত ক্ষয় করে যেটি যেকোন একটি মেকানিজমের চেয়ে দ্রুত। খাপটি সূক্ষ্ম ফাটলের একটি প্যাটার্ন এবং একটি স্বতন্ত্র হলুদ দেখায় যা অক্সিডেটিভ আক্রমণের বৈশিষ্ট্য।
অক্সিডাইজিং অ্যাসিড-নাইট্রিক অ্যাসিড, ক্রোমিক অ্যাসিড, উচ্চ ঘনত্বে সালফিউরিক অ্যাসিড, এবং পারক্সাইড বা পারসালফেটযুক্ত মিশ্রণগুলি-পিটিএফই নিমজ্জন হিটারের জন্য একটি নির্দিষ্ট চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে। পলিমার মাঝারি তাপমাত্রায় অক্সিডেশন প্রতিরোধ করে। 90 ডিগ্রির উপরে, অক্সিডেশন এবং তাপীয় চাপের সংমিশ্রণ পলিমারের প্রতিরোধ ক্ষমতাকে ছাড়িয়ে যায়।
PTFE উপর অক্সিডেশন প্রক্রিয়া
PTFE অক্সিডেশন প্রতিরোধী কারণ কার্বন-ফ্লোরিন বন্ধন শক্তিশালী এবং ফ্লোরিন পরমাণু কার্বন মেরুদণ্ডকে রক্ষা করে। যাইহোক, উচ্চ তাপমাত্রায়, অক্সিজেন বা অক্সিডাইজিং প্রজাতিগুলি দুর্বল পয়েন্টে পলিমারকে আক্রমণ করতে পারে-শৃঙ্খল প্রান্ত, অবশিষ্ট অমেধ্য, এবং উত্পাদনের সময় প্রবর্তিত কাঠামোগত ত্রুটিগুলি।
আক্রমণ কার্বনাইল ফ্লোরাইড এবং অন্যান্য অক্সিডাইজড প্রজাতি তৈরি করে যা পলিমার চেইনকে ব্যাহত করে। ফলাফল হল চেইন সিশন, যা আণবিক ওজন এবং যান্ত্রিক শক্তি হ্রাস করে। পৃষ্ঠ ভঙ্গুর হয়ে যায় এবং সূক্ষ্ম ফাটল তৈরি করে। ফাটলগুলি আরও প্রবেশ এবং আক্রমণের জন্য পথ সরবরাহ করে।
জারণ হার তাপমাত্রা, অক্সিডাইজিং প্রজাতির ঘনত্ব এবং ধাতব আয়নের মতো অনুঘটকের উপস্থিতির উপর নির্ভর করে। লোহা, তামা, এবং অন্যান্য রূপান্তর ধাতু PTFE এর অক্সিডেশনকে অনুঘটক করতে পারে, অবনতিকে ত্বরান্বিত করে।
| অক্সিডাইজিং অ্যাসিড | একাগ্রতা | তাপমাত্রা | জারণ হার | PTFE সেবা জীবন |
|---|---|---|---|---|
| নাইট্রিক এসিড | 20% | 70 ডিগ্রী | কম | 3-5 বছর |
| নাইট্রিক এসিড | 30% | 90 ডিগ্রী | পরিমিত | 6-14 মাস |
| নাইট্রিক এসিড | 30% | 95 ডিগ্রী | উচ্চ | 3-8 মাস |
| নাইট্রিক এসিড | 50% | 90 ডিগ্রী | অনেক উঁচুতে | 2-6 মাস |
| ক্রোমিক অ্যাসিড | 20% | 90 ডিগ্রী | উচ্চ | 4-10 মাস |
| সালফিউরিক এসিড | 70% | 95 ডিগ্রী | মাঝারি-উচ্চ | 6-14 মাস |
| পারক্সাইড-ধারণ করে | 5% | 80 ডিগ্রী | উচ্চ | 4-10 মাস |
90 ডিগ্রির উপরে অক্সিডাইজিং অ্যাসিড পরিষেবাতে অক্সিডেশন হার এবং PTFE পরিষেবা জীবন
অক্সিডেশন এবং পারমিয়েশনের সম্মিলিত প্রভাব
অক্সিডেশন এবং পারমিয়েশন স্বাধীন নয়। অক্সিডেশন পৃষ্ঠের ফাটল সৃষ্টি করে এবং পলিমারের ব্যাপ্তিযোগ্যতা বাড়ায়। পারমিয়েশন পলিমারের গভীরে আর্দ্রতা এবং রসায়ন নিয়ে আসে, যেখানে তারা অক্সিডাইজড সাইটগুলির সাথে প্রতিক্রিয়া করতে পারে। দুটি প্রক্রিয়া একে অপরকে শক্তিশালী করে।
90 ডিগ্রির উপরে একটি অক্সিডাইজিং অ্যাসিডের একটি হিটার কয়েক সপ্তাহ ধরে নিরোধক প্রতিরোধের ধীরে ধীরে হ্রাস দেখাতে পারে, তারপরে যখন একটি ফাটল সম্পূর্ণ খাপের পুরুত্বে প্রবেশ করে তখন হঠাৎ করে কমে যায়। হঠাৎ ড্রপ প্রায়ই প্রথম ইঙ্গিত হয় যে কিছু ভুল। ততক্ষণে, পলিমার কয়েক সপ্তাহ ধরে অবনমিত হচ্ছে।
সংমিশ্রণটি একা প্রক্রিয়ার চেয়ে বেশি ক্ষতিকারক। একই তাপমাত্রায় একটি নন-অক্সিডাইজিং অ্যাসিডের একটি হিটার দ্বিগুণ দীর্ঘস্থায়ী হতে পারে কারণ পলিমার রাসায়নিকভাবে ক্ষয়প্রাপ্ত হয় না-শুধুমাত্র।
তাপমাত্রা: প্রভাবশালী পরিবর্তনশীল
প্রতি 10 ডিগ্রি তাপমাত্রা বৃদ্ধির জন্য জারণ হার প্রায় দ্বিগুণ হয়। 95 ডিগ্রীতে কাজ করা একটি হিটার 75 ডিগ্রীতে একটির চেয়ে প্রায় চারগুণ বেশি অক্সিডেশনের জন্য এবং 65 ডিগ্রীতে একটির চেয়ে আট গুণ বেশি সংবেদনশীল।
খাপের তাপমাত্রা বাল্ক তাপমাত্রার চেয়েও বেশি গুরুত্বপূর্ণ। 110 ডিগ্রী একটি খাপ তাপমাত্রা সহ 92 ডিগ্রী বাল্ক এ চালিত একটি হিটার পলিমারকে অক্সিডেশন হারে উন্মুক্ত করছে যা বাল্ক তাপমাত্রার পরামর্শের চেয়ে দুই থেকে চার গুণ বেশি। খাপের তাপমাত্রা কমাতে ওয়াটের ঘনত্ব হ্রাস করা পরিষেবা জীবন বাড়ানোর সবচেয়ে কার্যকর উপায়।
90 ডিগ্রির উপরে অ্যাসিড অক্সিডাইজ করার জন্য ব্যবহারিক নির্দেশিকা
20% এর নিচে এবং 70 ডিগ্রীর নিচে তাপমাত্রায় নাইট্রিক অ্যাসিডের জন্য, একটি PTFE নিমজ্জন হিটার ভাল কাজ করে এবং গ্রহণযোগ্য পরিষেবা জীবন প্রদান করে। 30% ঘনত্ব বা 90 ডিগ্রী উপরে, পরিষেবা জীবন ছোট, এবং বিকল্প উপকরণ বিবেচনা করা উচিত।
20% ঘনত্ব বা 90 ডিগ্রির উপরে ক্রোমিক অ্যাসিডের জন্য, অক্সিডেশন হার বেশি, এবং হিটার কয়েক মাসের মধ্যে ব্যর্থ হতে পারে। রসায়নের উপর নির্ভর করে সিলিকন কার্বাইড বা কোয়ার্টজ আরও উপযুক্ত হতে পারে।
70% ঘনত্ব এবং 95 ডিগ্রির উপরে সালফিউরিক অ্যাসিডের জন্য, উচ্চ তাপমাত্রা, উচ্চ ঘনত্ব এবং অক্সিডাইজিং অবস্থার সমন্বয় পলিমারকে তার ব্যবহারিক সীমার বাইরে ঠেলে দেয়।
| পরিষেবার শর্ত | PTFE উপযুক্ততা | প্রস্তাবিত ওয়াট ঘনত্ব | প্রত্যাশিত পরিষেবা জীবন |
|---|---|---|---|
| 10-20% নাইট্রিক অ্যাসিড,<70°C | চমৎকার | 1.2-1.5 W/cm² | 3-5 বছর |
| 20-30% নাইট্রিক অ্যাসিড, 70-90 ডিগ্রি | প্রান্তিক | 0.8-1.0 W/cm² | 8-18 মাস |
| 30–50% nitric acid, >90 ডিগ্রী | উপযুক্ত নয় | - | <6 months |
| 10-20% ক্রোমিক অ্যাসিড, 70-90 ডিগ্রি | প্রান্তিক | 0.8-1.0 W/cm² | 6-14 মাস |
| >20% chromic acid, >90 ডিগ্রী | উপযুক্ত নয় | - | <6 months |
| >70% sulfuric acid, >95 ডিগ্রী | প্রান্তিক | 0.8-1.0 W/cm² | 6-14 মাস |
90 ডিগ্রির উপরে অক্সিডাইজিং অ্যাসিডের জন্য PTFE উপযুক্ততা এবং স্পেসিফিকেশন পরামিতি
যখন PTFE তার সীমায় পৌঁছে যায়
যখন তাপমাত্রা 90 ডিগ্রি ছাড়িয়ে যায় এবং ঘনত্ব বেশি হয় তখন PTFE অক্সিডাইজিং অ্যাসিড পরিষেবাতে তার সীমাতে পৌঁছে যায়। এই অবস্থায়, অক্সিডেশন হার পলিমারের প্রতিরোধের ক্ষমতাকে ছাড়িয়ে যায় এবং পরিষেবা জীবন এক বছরের নিচে পড়ে।
এই অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, বিকল্প উপকরণ বিবেচনা করা উচিত। সিলিকন কার্বাইড উচ্চ তাপমাত্রার ক্ষমতা এবং অক্সিডেশন প্রতিরোধের প্রস্তাব দেয়। কোয়ার্টজ নাইট্রিক এবং ক্রোমিক অ্যাসিডের জন্য উপযুক্ত কিন্তু ক্ষারীয় অবস্থার জন্য নয়। টাইটানিয়াম নাইট্রিক অ্যাসিডে ভাল কাজ করে কিন্তু অ্যাসিড কমাতে নয়।
যখন একটি কাস্টম কনফিগারেশন PTFE কর্মক্ষমতা প্রসারিত করে
একটি কাস্টম PTFE নিমজ্জন হিটার কনফিগারেশন খুব কম ওয়াট ঘনত্ব, একটি পুরু খাপ, এবং উন্নত প্রবাহ অ্যাক্সেস শীথ তাপমাত্রা এবং অক্সিডেশন হার হ্রাস করে। প্রান্তিক অক্সিডাইজিং অ্যাসিড পরিস্থিতিতে উন্নতি মাস থেকে এক বছরেরও বেশি সময় পর্যন্ত পরিষেবা জীবনকে বাড়িয়ে দিতে পারে। স্পেসিফিকেশন প্রক্রিয়ার জন্য অ্যাসিড রসায়ন, ঘনত্ব, অপারেটিং তাপমাত্রা এবং প্রয়োজনীয় ওয়াটেজ প্রয়োজন। 90 ডিগ্রির উপরে অক্সিডাইজিং অ্যাসিড স্নানের সুবিধাগুলির জন্য, এই অ্যাপ্লিকেশন-নির্দিষ্ট পদ্ধতিটি এমন একটি সমাধান প্রদান করে যেখানে স্ট্যান্ডার্ড হিটার নাও হতে পারে।
