Dėl kokių cheminės sudėties skirtumų kvarcas yra visiškai atsparus fluoro terpėms?

# Kokie yra cheminės sudėties skirtumai, dėl kurių kvarcas yra visiškai atsparus fluoro terpėms? Kvarciniai šildymo vamzdžiai gali atlaikyti didelės -koncentracijos fluoro-turinčius fermentacijos kultūros ir ėsdinimo tirpalus, nepaisant to, kad fluoro medžiagos yra labai ėsdinančios daugumą metalinių šildymo vamzdžių. Išskirtinis didelio-grynumo lydyto kvarco anti-fluoridas yra tiesioginis jo išskirtinės cheminės sudėties, išskiriančios jį iš 316 nerūdijančio plieno, 2 klasės titano ir PFA dangos medžiagų, rezultatas. Kvarco atsparumą fluorido korozijai galima išsiaiškinti ištyrus jo molekulinę sudėtį ir cheminės reakcijos charakteristikas. Pateiktoje lentelėje pateikiamas intuityvus keturių populiarių antikorozinių šildymo vamzdžių medžiagų sudėties ir atsparumo fluoridui palyginimas.|Šildymo vamzdžio medžiaga|Pagrindinė cheminė sudėtis|Reakcijos funkcija su fluoro jonais|Didžiausia leistina fluoro koncentracija|Nuolatinės žalos rizika|| ----|----|----|----|----|| Aukšto grynumo lydytas kvarcas|SiO2 silicio dioksido kristalas|Normalioje temperatūroje nevyksta spontaniškos cheminės reakcijos|Neribota koncentracija|Koroduoja tik aukštos temperatūros koncentruota vandenilio fluorido rūgštis|| 316 nerūdijantis plienas|Geležis, chromas, nikelis, molibdenas|Greita taškinė korozija|Mažiau 10 ppm|Pratekėjimas per sieną per savaites|| 2 laipsnio grynas titanas|Titano metalo paprasta medžiaga|Negrįžtamas vienodas retinimas|Mažiau 1 ppb|Užteršto vamzdžio išmetimas į metalo laužą|| PFA padengtas šildytuvas|Anglies plieno pagrindas + fluoropolimero danga|Lėtas dangos brinkimas ir senėjimas|Mažiau 50 ppm|Dangos prasiskverbimas po ilgalaikio kontakto|Pagrindinis kvalifikuotų pramoninių kvarcinių vamzdžių komponentas yra silicio dioksidas, kurio grynumas didesnis nei 99,99%. Silicio dioksido kristalinėje struktūroje susidaro stabilūs kovalentiniai ryšiai. Įprastai fermentacijai būdinga 20–90 laipsnių F darbinė temperatūra. Fluoro jonai negali nutraukti glaudaus Si-O jungties laipsniu, todėl nėra tirpių metalo fluorido šalutinių produktų, o vamzdelio paviršiuje nėra ėsdinimo žymių. Skirtingai nuo metalinių šildymo vamzdžių, kurių apsauga priklauso nuo paviršiaus pasyvavimo plėvelių, kvarco antikorozinės savybės atsiranda dėl jo vidinės molekulinės struktūros, o ne dėl trapaus apsauginio paviršiaus sluoksnio. Tai pašalina apsauginės plėvelės gedimo riziką dėl vidutinės erozijos ar valymo. Kvarcas puikiai atsparus fluorui; tačiau jis turi aiškų pažeidžiamumą: silicio dioksido kristalinę struktūrą sunaikins stiprus šarminis CIP ploviklis, todėl susidarys negrįžtami apšalę sluoksniai, linkę į bioplėvelės augimą. Tai reiškia, kad kvarcinius šildymo vamzdžius galima derinti tik su rūgšties ir fluoro turinčiais proceso srautais, o norint visiškai izoliuoti šarminį valymo skystį, turi būti įrengti mechaniniai blokai. Titano ir nerūdijančio plieno vamzdžių visiškai negalima įsigyti fermentacijos laboratorijose, kuriose dažnai naudojami fluoro turintys reagentai, o PFA šildytuvai gali veikti tik kaip laikina pereinamojo laikotarpio įranga dėl riboto fluoro toleravimo. Vienintelis ilgalaikis stabilus šildymo sprendimas yra kvarciniai vamzdžiai. Kad visiškai išnaudotų unikalų antifluorido pranašumą dėl ypatingos cheminės sudėties, gamybos operatoriai turi griežtai atskirti rūgščių ir šarmų vamzdynus ir reguliuoti šildymo greitį žemiau 0,4 laipsnio per minutę darbo sąlygomis, kuriose yra fluoro. Tai sumažins įrangos keitimo išlaidas ir vidutinės taršos riziką.