শিল্প হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড পরিষেবাতে (যেমন, পিকলিং লাইন, আকরিক প্রক্রিয়াকরণ, রাসায়নিক পরিষ্কার), দ্রবীভূত লোহা আয়ন (Fe³⁺) ফেরিক ক্লোরাইড হিসাবে জমা হয়। Fe³⁺ একই ঘনত্ব এবং তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ HCl এর তুলনায় 2–3× দ্বারা PFA পারমিয়েশনকে ত্বরান্বিত করে। প্রক্রিয়াটি অনুঘটক: Fe³⁺ প্রজাতিগুলি PFA এর নিরাকার অঞ্চলে ছড়িয়ে পড়ে, যেখানে তারা আর্দ্রতার সাথে প্রতিক্রিয়া করে FeCl₃·6H₂O গঠন করে। এই হাইড্রেটেড লবণের শুষ্ক পিএফএ-র চেয়ে বড় আণবিক আয়তন রয়েছে, যা স্থানীয় ফোলা এবং মাইক্রোভয়েড তৈরি করে। মাইক্রোভয়েডগুলি এইচসিএল এবং জলের বিস্তারের জন্য কম- প্রতিরোধের পথ হয়ে ওঠে। অতিরিক্তভাবে, Fe³⁺ PFA চেইন শেষের অক্সিডেটিভ অবক্ষয়কে অনুঘটক করে, ফ্রি ভলিউম বাড়ায়। 100 ডিগ্রীতে 30% HCl এ 2 মিমি পিএফএ প্রাচীরের জন্য, 500 পিপিএম Fe³⁺ এর উপস্থিতি 8,000-10,000 ঘন্টা থেকে 3,000-5,000 ঘন্টা পর্যন্ত ক্ষয় হওয়ার সময়কে হ্রাস করে। জটিল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, Fe³⁺ এর মধ্যে সীমাবদ্ধ করুন৷<50 ppm or increase wall thickness to 3 mm.
আয়রন-আয়ন অ্যাক্সিলারেটেড পারমিয়েশনের প্রক্রিয়া
HCl দ্বারা PFA পারমিয়েশন সমাধান-ডিফিউশন মডেল অনুসরণ করে: P=S × D, যেখানে S হল দ্রবণীয়তা এবং D হল প্রসারণ সহগ। বিশুদ্ধ HCl-এ, D পলিমারের মুক্ত আয়তন দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। Fe³⁺ আয়ন (ব্যাসার্ধ 0.06 nm, হাইড্রেটেড ব্যাসার্ধ 0.43 nm) অক্ষত PFA মাধ্যমে ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য খুব বড়। যাইহোক, দ্রবণে Fe³⁺ FeCl₄⁻ কমপ্লেক্স হিসাবে বিদ্যমান যা ফ্লুরোপলিমারে নিরপেক্ষ এবং সামান্য দ্রবণীয়। এই কমপ্লেক্সগুলি PFA পৃষ্ঠের মধ্যে ছড়িয়ে পড়ে, Fe(OH)₃ তে হাইড্রোলাইজ করে এবং ন্যানো-কণা (5-20 এনএম) হিসাবে অবক্ষয় করে। বৃষ্টিপাত যান্ত্রিক চাপ সৃষ্টি করে, মাইক্রোভয়েড গঠন করে। একবার মাইক্রোভয়েড তৈরি হলে, কার্যকরী প্রসারণ সহগ বৃদ্ধি পায় কারণ HCl পলিমার ম্যাট্রিক্সের পরিবর্তে অকার্যকর নেটওয়ার্কের (গ্যাস-ফেজ ডিফিউশন) মাধ্যমে ভ্রমণ করতে পারে। এই শূন্যতা{15}}সুবিধাযুক্ত পারমিয়েশন ম্যাট্রিক্স ডিফিউশনের চেয়ে 10-100× দ্রুত।
অনুঘটক প্রভাব হল ঘনত্ব-নির্ভর। 30% HCl-এ, Fe³⁺ দ্রবণীয়তা 100 ডিগ্রিতে (FeCl₃ হিসাবে) 1,000-2,000 পিপিএম পর্যন্ত সীমাবদ্ধ। পারমিয়েশন অ্যাক্সিলারেশন ফ্যাক্টর (AF) AF=1 + 0.003 × [Fe³⁺] (ppm) 1,000 পিপিএম পর্যন্ত অনুসরণ করে। 500 পিপিএম Fe³⁺ এ, AF=2.5×। 1,000 পিপিএম Fe³⁺, AF=4×। 1,500 পিপিএম-এর উপরে, FeCl₃ স্ফটিকগুলি পিএফএ পৃষ্ঠে বর্ষণ করতে পারে, শারীরিকভাবে খাপকে ক্ষতিগ্রস্ত করে।
পারমিয়েশন ডেটা: বিশুদ্ধ HCl বনাম Fe³⁺-দূষিত HCl (2 মিমি পিএফএ প্রাচীর, 100 ডিগ্রি)
| Fe³⁺ ঘনত্ব (ppm) | স্থির-স্টেট পারমিয়েশন রেট (g/m²·day) | 1.0 মিমি প্রাচীর পাতলা করার সময় (ঘন্টা) | কোর ক্ষয় করার সময় (ঘন্টা) | ত্বরণ ফ্যাক্টর (বনাম বিশুদ্ধ) | সারফেস কন্ডিশন |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 (বিশুদ্ধ) | 0.8–1.2 | 12,000–15,000 | 8,000–10,000 | 1.0× | মসৃণ, স্বচ্ছ |
| 50 | 1.0–1.5 | 10,000–12,000 | 6,000–8,000 | 1.2–1.4× | হালকা কুয়াশা |
| 100 | 1.3–1.8 | 8,000–10,000 | 5,000–7,000 | 1.5–1.8× | কুয়াশা, আমানত ট্রেস |
| 250 | 1.8–2.5 | 5,000–7,000 | 3,500–5,000 | 2.0–2.5× | দৃশ্যমান সাদা আমানত |
| 500 | 2.5–3.5 | 3,500–5,000 | 2,500–3,500 | 2.5–3.5× | সাদা/বাদামী দাগ |
| 1,000 | 4.0–6.0 | 2,000–3,000 | 1,500–2,000 | 4.0–5.0× | স্ফটিক আমানত |
| 2,000 (স্যাচুরেটেড) | 6.0–10.0 | 1,000–1,500 | 800–1,200 | 6.0–10.0× | ভারী স্কেলিং, ক্র্যাকিং |
এইচসিএলে Fe³⁺ এর শিল্প উত্স
আয়রন আয়নগুলি থেকে HCl প্রবাহে প্রবেশ করে:
ইস্পাত পিকলিং থেকে দ্রবীভূত আয়রন অক্সাইড স্কেল (সাধারণ 200-1,000 পিপিএম Fe³⁺)
কার্বন ইস্পাত ট্যাংক বা পাইপিং আপস্ট্রিম জারা
অনুঘটক প্রক্রিয়া (ক্লোরিনেশনে FeCl₃ অনুঘটক)
দূষিত কাঁচা HCl (পুনর্ব্যবহৃত অ্যাসিড)
পিকলিং লাইনের জন্য, Fe³⁺ অনিবার্য। গোসলের বয়স বাড়ার সাথে সাথে ঘনত্ব বাড়ে। তাজা স্নান 0-50 পিপিএম হতে পারে; ব্যয়িত স্নান 2,000-5,000 পিপিএম Fe³⁺ পৌঁছাতে পারে। স্পেন্ড পিকলিং বাথের পিএফএ হিটারগুলি তাজা অ্যাসিডের তুলনায় অনেক দ্রুত ব্যর্থ হয়।
প্রশমন কৌশল
Fe³⁺-ত্বরিত পারমিয়েশন কমাতে:
বর্ষণ এবং ফিল্টার Fe³⁺: Fe³⁺ কে অদ্রবণীয় FePO₄ বা Fe₂(C₂O₄)₃ তে রূপান্তর করতে একটি বৃষ্টিপাত এজেন্ট (যেমন, অক্সালিক অ্যাসিড বা ফসফেট) যোগ করুন। হিটারের আগে ফিল্টার করুন। এটি Fe³⁺কে 1,000 পিপিএম থেকে 50-100 পিপিএমে হ্রাস করে।
একটি বলিদান লোহা এক্সচেঞ্জার ব্যবহার করুন: Fe³⁺ অপসারণ করতে আয়ন-এক্সচেঞ্জ রজন (শক্তিশালী অ্যাসিড ক্যাটেশন) এর বিছানার মধ্য দিয়ে অ্যাসিডটি পাস করুন। রজন অবশ্যই HCl-সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে হবে।
PFA প্রাচীর বেধ বৃদ্ধি: 3 মিমি প্রাচীর একই Fe³⁺ ঘনত্বে 2× দ্বারা আয়ু বাড়ায়। 500 পিপিএম Fe³⁺ এর জন্য, একটি 2 মিমি প্রাচীর 2,500-3,500 ঘন্টা স্থায়ী হয়; একটি 3 মিমি প্রাচীর 5,000-7,000 ঘন্টা স্থায়ী হয়।
কম তাপমাত্রায় কাজ করুন: 100 ডিগ্রী থেকে 80 ডিগ্রী অর্ধেক diffusivity তাপমাত্রা হ্রাস. Fe³⁺ থেকে AFও কমে যায় (নিম্ন তাপমাত্রায় কম মাইক্রোভয়েড তৈরি হয়)।
Fe³⁺ বাধা আবরণ সহ একটি PFA লাইনার ব্যবহার করুন: কার্বন (DLC) এর মতো নিরাকার কার্বন বা হীরার একটি পাতলা (0.1 মিমি) আবরণ Fe³⁺ প্রসারণকে ব্লক করে। বিশেষ নির্মাতাদের কাছ থেকে পাওয়া যায়।
Fe³⁺-জনিত ক্ষতির সনাক্তকরণ
এর জন্য PFA খাপ পরিদর্শন করুন:
সাদা বা ট্যান জমাপৃষ্ঠে (FeCl₃ হাইড্রোলাইসিস পণ্য)
পৃষ্ঠের রুক্ষতা(মাইক্রোভয়েডগুলি 50× বড়করণের নীচে দৃশ্যমান)
বর্ধিত জল শোষণ (weigh a dry sample before and after immersion; >0.2% ওজন বৃদ্ধি মাইক্রোভয়েডিং নির্দেশ করে)
আইআর স্পেকট্রোস্কোপি– 1,040 cm⁻¹ তে একটি শিখর Fe-পৃষ্ঠের আমানতে O বন্ধন নির্দেশ করে।
Fe³⁺ আমানত উপস্থিত থাকলে, হিটারটি ইতিমধ্যেই খারাপ হয়ে গেছে। প্রতিস্থাপন সুপারিশ করা হয়.
ক্ষেত্রের উদাহরণ
একটি ইস্পাত পিকলিং লাইন 100 ডিগ্রিতে 30% HCl সহ 600-800 পিপিএম Fe³⁺ ধারণ করে। PFA হিটার (2 মিমি ওয়াল, স্ট্যান্ডার্ড গ্রেড) 2,000-3,000 ঘন্টা (3-4 মাস) স্থায়ী হয়। প্ল্যান্টটি 20 ডিগ্রিতে অ্যাসিড ঠান্ডা করে FeCl₃·6H₂O স্ফটিক অপসারণের জন্য একটি স্ফটিক ট্যাঙ্ক স্থাপন করেছে। Fe³⁺ 80-120 পিপিএম-এ নেমে এসেছে। হিটারের আয়ু বেড়ে 7,000-9,000 ঘন্টা (10-12 মাস)-3× দীর্ঘ। ক্রিস্টালাইজারের খরচ ($20,000) 8 মাসে কম হিটার প্রতিস্থাপন এবং ডাউনটাইমের মাধ্যমে পুনরুদ্ধার করা হয়েছিল।
উপসংহার: Fe³⁺ 500 পিপিএম-এ 2-3× দ্বারা PFA পারমিয়েশনকে ত্বরান্বিত করে
100 ডিগ্রিতে 30% HCl-এ লোহার আয়ন (Fe³⁺) উপস্থিতি 500 পিপিএম-এ 2-3x ফ্যাক্টর দ্বারা PFA পারমিয়েশনকে ত্বরান্বিত করে এবং 2,000 পিপিএম-এ 10x পর্যন্ত। Fe³⁺ প্রজাতিগুলি PFA-তে ছড়িয়ে পড়ে, হাইড্রেট হিসাবে ক্ষরণ করে, মাইক্রোভয়েড তৈরি করে, এবং HCl এবং জলের জন্য কম- প্রতিরোধ ক্ষমতা বিস্তারের পথ প্রদান করে। Fe³⁺ > 100 পিপিএম সহ শিল্প HCl পরিষেবার জন্য, মোটা পিএফএ দেয়াল (3 মিমি) নির্দিষ্ট করুন বা লোহা অপসারণ সিস্টেম ইনস্টল করুন (ক্রিস্টালাইজেশন, পরিস্রাবণ, আয়ন বিনিময়)। সাপ্তাহিক Fe³⁺ ঘনত্ব নিরীক্ষণ করুন। যদি Fe³⁺ 500 পিপিএম অতিক্রম করে, তবে অন্যান্য পরামিতি নির্বিশেষে হিটারের লাইফ 2,000-4,000 ঘন্টা হবে বলে আশা করুন। বিশুদ্ধ অ্যাসিড আক্রমণাত্মক নয়; আয়রন-লাডেন অ্যাসিড। আয়রন নিয়ন্ত্রণ করুন, প্রবেশ নিয়ন্ত্রণ করুন, আয়ু বাড়ান। হিটার পার্থক্য করতে পারে না; লোহা ব্যর্থতা ত্বরান্বিত. এটি সরান, বা সংক্ষিপ্ত জীবন গ্রহণ করুন। পছন্দ অর্থনৈতিক। হিসাব করুন, তারপর সিদ্ধান্ত নিন।
