কেন কোয়ার্টজ কস্টিক স্নানে PTFE নিমজ্জন হিটার প্রতিস্থাপন হিসাবে অনুপযুক্ত?

একটি মেটাল ফিনিশিং শপ একটি ব্যর্থ PTFE নিমজ্জন হিটারকে একই ওয়াটেজ এবং মাত্রার কোয়ার্টজ ইউনিট দিয়ে প্রতিস্থাপিত করেছে। কোয়ার্টজ হিটারটি কম ব্যয়বহুল ছিল এবং আরও ভাল তাপ স্থানান্তর প্রস্তাব করেছিল। টিউবটি খোদাই করা এবং উপাদানটি ছোট হওয়ার আগে এটি 75 ডিগ্রিতে একটি গরম ক্ষারীয় পরিষ্কারের স্নানে এগারো দিন স্থায়ী হয়েছিল। ব্যর্থতা একটি উত্পাদন ত্রুটি ছিল না. কোয়ার্টজ এবং ক্ষারীয় রসায়ন মৌলিকভাবে বেমানান।

কোয়ার্টজ-ফিউজড সিলিকা-অম্লীয় পরিষেবার জন্য একটি চমৎকার উপাদান। এটি বেশিরভাগ খনিজ অ্যাসিডকে প্রতিরোধ করে, ভাল তাপীয় শক প্রতিরোধের প্রস্তাব দেয় এবং ইনফ্রারেড শক্তি দক্ষতার সাথে প্রেরণ করে। এই বৈশিষ্ট্যগুলি এটিকে অ্যাসিড স্নানের জন্য একটি সাধারণ পছন্দ করে তোলে, বিশেষত সেমিকন্ডাক্টর এবং পরীক্ষাগার অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে। কিন্তু কোয়ার্টজ হল সিলিকা, এবং সিলিকা ক্ষারীয় দ্রবণে দ্রবীভূত হয়। দ্রবীভূত হওয়ার হার তাপমাত্রা, পিএইচ এবং সময়ের সাথে বৃদ্ধি পায়। একটি গরম ক্ষারীয় পরিষ্কারের স্নানে, কোয়ার্টজ খাওয়া হয়।

কোয়ার্টজ দ্রবীভূত করার রসায়ন

কোয়ার্টজ হল সিলিকন ডাই অক্সাইড (SiO₂)। হাইড্রক্সাইড আয়ন (OH⁻) এর উপস্থিতিতে, সিলিকা দ্রবীভূত হয়ে দ্রবণীয় সিলিকেট গঠন করে:

SiO₂ + 2OH⁻ → SiO₃²⁻ + H₂O

কক্ষ তাপমাত্রা এবং নিরপেক্ষ pH এ প্রতিক্রিয়া ধীর। 75 ডিগ্রী এবং pH 12 বা তার বেশি, এটি স্থিরভাবে এগিয়ে যায়। একটি 2 মিমি প্রাচীর সহ একটি কোয়ার্টজ টিউব একটি গরম ক্ষারীয় স্নানে প্রতি মাসে 0.1-0.3 মিমি হারাতে পারে। পাতলা হওয়া প্রথমে অভিন্ন হয়, তারপর প্রাচীর দুর্বল হওয়ার সাথে সাথে ত্বরান্বিত হয়। ব্যর্থতা ঘটে যখন টিউবটি আর প্রয়োগের তাপীয় এবং যান্ত্রিক চাপ সহ্য করতে পারে না।

PTFE নিমজ্জন হিটার হাইড্রক্সাইড আয়নগুলির সাথে প্রতিক্রিয়া করে না। পলিমার সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড, পটাসিয়াম হাইড্রক্সাইড এবং অন্যান্য ক্ষারীয় প্রজাতির সমস্ত শিল্প ঘনত্ব এবং তাপমাত্রা জুড়ে নিষ্ক্রিয়। একই ক্ষারীয় স্নানের একটি PTFE হিটার কয়েক বছর ধরে চলবে, দিন নয়।

PTFE উপযুক্ততার তুলনায় ক্ষারীয় স্নানে কোয়ার্টজ জারা হার

কেন কোয়ার্টজ অ্যাসিড পরিষেবা ব্যবহার করা হয়

কোয়ার্টজ অ্যাসিডে ভালো কাজ করে কারণ সিলিকা কম-পিএইচ পরিবেশে স্থিতিশীল। হাইড্রোক্লোরিক, সালফিউরিক, নাইট্রিক, এবং ফসফরিক অ্যাসিড সাধারণ নিমজ্জন হিটার তাপমাত্রায় কোয়ার্টজকে আক্রমণ করে না। হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড হল ব্যতিক্রম-এটি সিলিকাকে দ্রুত দ্রবীভূত করে, যে কারণে কোয়ার্টজ হিটার HF পরিষেবাতে ব্যবহার করা হয় না।

কোয়ার্টজের তাপীয় বৈশিষ্ট্যগুলিও অ্যাসিড পরিষেবার জন্য অনুকূল। এর তাপ পরিবাহিতা প্রায় 1.4 W/m·K-PTFE-এর চেয়ে বেশি কিন্তু ধাতুর চেয়ে কম। এর তাপীয় সম্প্রসারণ সহগ খুবই কম, যা এটিকে ভালো তাপীয় শক প্রতিরোধ ক্ষমতা দেয়। এই বৈশিষ্ট্যগুলি কোয়ার্টজ হিটারগুলিকে সামঞ্জস্যপূর্ণ রসায়নে PTFE-এর তুলনায় উচ্চ ওয়াট ঘনত্বে কাজ করার অনুমতি দেয়।

অ্যাসিড এবং ক্ষারীয় পরিষেবায় নিমজ্জন হিটার সামগ্রীর জন্য ওয়াটের ঘনত্বের সীমা এবং খরচ তুলনা

ক্ষারীয় স্নানে কোয়ার্টজ ব্যবহারের ব্যবহারিক পরিণতি

একটি ক্ষারীয় স্নানে কোয়ার্টজ ব্যর্থতার প্রথম চিহ্নটি সাধারণত টিউবের চেহারাতে পরিবর্তন হয়। সিলিকা দ্রবীভূত হওয়ার সাথে সাথে পৃষ্ঠটি হিমায়িত বা খোদাই করা হয়। দেয়াল পাতলা। টিউবটি আরও ভঙ্গুর এবং যান্ত্রিক ক্ষতির জন্য সংবেদনশীল হতে পারে।

প্রাচীর পাতলা হওয়ার সাথে সাথে তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস পায় এবং খাপের তাপমাত্রা সামান্য হ্রাস পায়। হিটারটি প্রাথমিকভাবে ভাল পারফর্ম করতে পারে বলে মনে হতে পারে। কিন্তু পাতলা হওয়া অব্যাহত থাকে যতক্ষণ না প্রাচীর আর উপাদানটি ধারণ করতে পারে না। ব্যর্থতা প্রায়ই হঠাৎ করে-একটি ফাটল বা একটি গর্ত যা ক্ষারীয় দ্রবণকে গরম করার উপাদানের সাথে যোগাযোগ করতে দেয়।

ব্যর্থতা বিপজ্জনক হতে পারে। ক্ষারীয় দ্রবণ পরিবাহী। যখন সমাধান শক্তিযুক্ত উপাদানে পৌঁছায়, একটি শর্ট সার্কিট ঘটে। গ্রাউন্ড ফল্ট সুরক্ষা ট্রিপ করা উচিত, কিন্তু যদি এটি না হয়, হিটার এবং ট্যাঙ্ক ক্ষতিগ্রস্ত হতে পারে।

যখন কোয়ার্টজ সঠিক পছন্দ

কোয়ার্টজ হল অ্যাসিড বাথের জন্য সঠিক পছন্দ যেখানে এর উচ্চ ওয়াট ঘনত্ব এবং কম খরচ একটি সুবিধা প্রদান করে। এটি সাধারণত ব্যবহৃত হয়:

সালফিউরিক অ্যাসিড পাতলা ট্যাংক ধুয়ে

এইচএফ ছাড়া নাইট্রিক অ্যাসিড পিকলিং বাথ

ফসফরিক অ্যাসিড পরিষ্কারের সমাধান

ডিওনাইজড ওয়াটার রিস ট্যাঙ্ক

অম্লীয় রসায়ন সহ সেমিকন্ডাক্টর ভেজা বেঞ্চ

এই অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, কোয়ার্টজ ভাল কাজ করে এবং PTFE এর চেয়ে কম খরচ করে। সীমাবদ্ধতা হল ক্ষারীয় রসায়ন এবং HF-যেখানে বাথ থাকে, যেখানে কোয়ার্টজ দ্রবীভূত হয় বা খোঁচা যায়।

যখন PTFE হল সবচেয়ে ভালো পছন্দ

পিটিএফই হল ক্ষারীয় স্নান, এইচএফ-সমৃদ্ধ স্নান এবং মিশ্র রসায়ন যেখানে pH অ্যাসিড এবং ক্ষারকের মধ্যে দুলতে পারে তার জন্য ভাল পছন্দ। এটি উচ্চ দ্রবীভূত কঠিন পদার্থের সাথে স্নানের জন্যও ভাল, যেখানে হিটার পৃষ্ঠে জমা হয় এবং ক্ষারীয় বা অ্যাসিড দ্রবণ দিয়ে পর্যায়ক্রমিক পরিষ্কারের প্রয়োজন হয়।

PTFE এর কম ওয়াটের ঘনত্ব মানে একই শক্তির জন্য আরও বেশি সারফেস এরিয়ার প্রয়োজন। কমপ্যাক্ট ট্যাঙ্কে, এটি একটি সীমাবদ্ধতা হতে পারে। কিন্তু পর্যাপ্ত স্থান সহ ট্যাঙ্কগুলিতে, PTFE এর দীর্ঘ পরিষেবা জীবন এবং বিস্তৃত রাসায়নিক সামঞ্জস্যতা আকারের অসুবিধাকে ছাড়িয়ে যায়।

যখন কোন উপাদানই অ্যাপ্লিকেশনের সাথে খাপ খায় না

কিছু অ্যাপ্লিকেশন রসায়ন উপস্থাপন করে যা কোয়ার্টজ বা PTFE উভয়ই ভালভাবে পরিচালনা করে না। একটি স্নান যা শক্তিশালী অ্যাসিড এবং শক্তিশালী ক্ষারীয়-এর মধ্যে পরিবর্তিত হয় যেমন অ্যাসিড এবং কস্টিক উভয় স্তরের একটি সাধারণ হিটার ভাগ করে একটি পরিষ্কার লাইনের জন্য-একটি উপাদান প্রয়োজন যা উভয়কেই প্রতিরোধ করে। PTFE একমাত্র সাধারণ নিমজ্জন হিটার উপাদান যা করে।

একটি কাস্টম PTFE নিমজ্জন হিটার কনফিগারেশন কম ওয়াট ঘনত্ব, একটি বৃহৎ পৃষ্ঠ এলাকা, এবং সিল করা টার্মিনাল ঘের অ্যাপ্লিকেশন যেখানে কোয়ার্টজ ব্যর্থ হয় এবং স্টেইনলেস স্টীল ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। স্পেসিফিকেশন প্রক্রিয়ার জন্য স্নানের রসায়ন, পিএইচ পরিসীমা, অপারেটিং তাপমাত্রা, ট্যাঙ্কের মাত্রা এবং প্রয়োজনীয় ওয়াটেজ প্রয়োজন। ক্ষারীয় বা মিশ্রিত-রসায়ন স্নানের সুবিধার জন্য, এই অ্যাপ্লিকেশন-নির্দিষ্ট পদ্ধতি নির্ভরযোগ্য পরিষেবা প্রদান করে যেখানে মানক উপাদানের অভাব হয়।