Πώς μπορεί ένας εναλλάκτης θερμότητας PTFE να σταματήσει την επαναλαμβανόμενη μόλυνση σιδήρου σε λουτρά τρισθενούς επιχρωμίωσης;

Το πρόβλημα ευαισθησίας σιδήρου

Οι ηλεκτρολύτες τρισθενούς επιχρωμίωσης λειτουργούν με θεμελιωδώς διαφορετική χημεία από τα λουτρά εξασθενούς χρωμίου. Το ιόν Cr(III) είναι κινητικά σταθερό αλλά θερμοδυναμικά ευαίσθητο στη μόλυνση. Ο σίδηρος σε συγκεντρώσεις τόσο χαμηλές όσο 10 ppm παρεμβαίνει στην ισορροπία του συμπλόκου μεταξύ του χρωμίου και των οργανικών παραγόντων συμπλοκοποίησης. Το αποτέλεσμα είναι μια προοδευτική αλλαγή του χρώματος απόθεσης από το έντονο μπλε-λευκό σε θαμπό γκρι, σε συνδυασμό με μειωμένη απόδοση επιμετάλλωσης.

Ο σίδηρος εισέρχεται στο λουτρό από δύο πηγές: έλξη-από την προεπεξεργασία τεμαχίου κατεργασίας από χάλυβα και διάλυση από θερμαντικά πηνία από ανοξείδωτο χάλυβα. Η πηγή προεπεξεργασίας μπορεί να αντιμετωπιστεί μέσω βελτιωμένου ξεβγάλματος. Η πηγή εναλλάκτη θερμότητας είναι συνεχής και αναπόφευκτη με μεταλλικά πηνία. Καθώς το πηνίο διαβρώνεται στον καυτό όξινο ηλεκτρολύτη-τυπικό pH λειτουργίας 2,5-3,5 στους 40-50 βαθμούς -ιόντα σιδήρου εισέρχονται στο λουτρό με σταθερό ρυθμό.

Τα λουτρά τρισθενούς χρωμίου δεν μπορούν να ανεχθούν τους ρυθμούς συσσώρευσης σιδήρου που διαχειρίζονται τα εξασθενή λουτρά χωρίς δυσκολία. Το εξασθενές χρώμιο λειτουργεί με υψηλές συγκεντρώσεις χρωμικού οξέος που οξειδώνουν τον διαλυμένο σίδηρο στη λιγότερο ενοχλητική κατάσταση του σιδήρου. Τα τρισθενή λουτρά δεν διαθέτουν αυτό το ισχυρό οξειδωτικό περιβάλλον. Ο σίδηρος συσσωρεύεται προοδευτικά και κάθε ppm μειώνει μετρήσιμα την απόδοση επιμετάλλωσης.

Η κινητική της συσσώρευσης σιδήρου

Ο ανοξείδωτος χάλυβας 316L σε ηλεκτρολύτη τρισθενούς χρωμίου σε pH 3,0 και 45 μοίρες διαβρώνεται σε περίπου 0,05-0,15 mm/έτος. Ένα τυπικό πηνίο εμβάπτισης με επιφάνεια 1,5 m² και πάχος τοιχώματος 2,0 mm περιέχει περίπου 24 kg χάλυβα. Η ετήσια απώλεια διάβρωσης 0,10 mm/έτος μεταφράζεται σε περίπου 1,2 kg μετάλλου διαλυμένο ετησίως, κυρίως σίδηρο, με μικρότερες ποσότητες νικελίου και χρωμίου.

Σε ένα λουτρό επιμετάλλωσης 8.000 λίτρων, 1,2 kg σιδήρου αυξάνει τη συγκέντρωση σιδήρου κατά 150 ppm ετησίως, ή περίπου 3 ppm την εβδομάδα. Το κρίσιμο όριο για τον αντίκτυπο στην ποιότητα των καταθέσεων είναι 10-15 ppm. Η διάβρωση από μόνη της σπρώχνει το λουτρό πάνω από αυτό το όριο εντός 4-5 εβδομάδων εάν δεν ληφθούν διορθωτικά μέτρα.

Η διορθωτική ενέργεια συνήθως περιλαμβάνει μερική αντικατάσταση μπάνιου. Η απόρριψη του 20% του όγκου του μπάνιου κάθε μήνα για τον έλεγχο του σιδήρου συνεπάγεται σημαντικό χημικό κόστος και έξοδα επεξεργασίας απορριμμάτων. Η επιλεκτική ανταλλαγή ιόντων για την αφαίρεση σιδήρου είναι τεχνικά εφικτή, αλλά λειτουργικά πολύπλοκη και{3}}εντάσεως κεφαλαίου. Η πιο απλή λύση είναι η εξάλειψη της πηγής σιδήρου.

Πίνακας 1: Συσσώρευση σιδήρου και σύγκριση ζωής στο μπάνιο (Λουτρό τρισθενούς χρωμίου 8.000 λίτρων, 45 μοίρες)

Η αλληλεπίδραση του σύνθετου παράγοντα

Η μόλυνση με σίδηρο στα λουτρά τρισθενούς χρωμίου κάνει περισσότερα από το να αποχρωματίζει τις εναποθέσεις. Ο σίδηρος σιδήρου ανταγωνίζεται το χρώμιο για τους οργανικούς συμπλοκοποιητικούς παράγοντες-συνήθως μυρμηκικό, οξικό ή ιδιόκτητα παράγωγα αμινοξέων-που σταθεροποιούν το ιόν Cr(III) έναντι της καθίζησης. Κάθε ιόν σιδήρου που δεσμεύει ένα μόριο συμπλοκοποίησης εκτοπίζει ένα ιόν χρωμίου από το σύμπλοκό του, μειώνοντας την αποτελεσματική συγκέντρωση χρωμίου που είναι διαθέσιμη για επιμετάλλωση.

Το εκτοπισμένο χρώμιο υδρολύεται και καθιζάνει ως λάσπη υδροξειδίου του χρωμίου, εξαντλώντας περαιτέρω το λουτρό. Η λάσπη συσσωρεύεται στον πυθμένα της δεξαμενής και πρέπει να αφαιρεθεί με διήθηση ή καθαρισμό της δεξαμενής. Η διπλή απώλεια-καθίζησης χρωμίου συν την κατανάλωση συμπλοκοποιητικού παράγοντα-καθιστά τη μόλυνση από σίδηρο δυσανάλογα ακριβή σε σχέση με τη μάζα του σιδήρου που εισάγεται.

PTFE: Zero Iron Εισαγωγή

Ένας εναλλάκτης θερμότητας PTFE δεν περιέχει σίδηρο. Οι σωλήνες φθοριοπολυμερούς, οι πλάκες στήριξης και οι κεφαλές είναι 100% χωρίς μέταλλα-. Δεν είναι δυνατή η διάλυση του σιδήρου. Η συγκέντρωση σιδήρου στο λουτρό προσδιορίζεται αποκλειστικά με έλξη-από τα τεμάχια εργασίας, η οποία μπορεί να αντιμετωπιστεί μέσω του ελέγχου της διαδικασίας προεπεξεργασίας.

Η εξάλειψη της συνεχούς πηγής σιδήρου μετατρέπει τη συντήρηση του μπάνιου από αντιδραστική σε προγραμματισμένη. Οι μερικές χωματερές για τον έλεγχο του σιδήρου εξαλείφονται. Τα ποσοστά προσθήκης συμπλοκοποιητικών παραγόντων γίνονται προβλέψιμα με βάση την ηλεκτροχημική κατανάλωση και όχι τις απώλειες που προκαλούνται από μόλυνση-. Ο σχηματισμός λάσπης χρωμίου μειώνεται σημαντικά.

Η μείωση του λειτουργικού κόστους μπάνιου εκτείνεται πέρα ​​από την εξοικονόμηση χημικών. Τα συστήματα φιλτραρίσματος διαρκούν περισσότερο μεταξύ των κύκλων καθαρισμού. Η διάρκεια ζωής της ανόδου παρατείνεται επειδή η λάσπη χρωμίου δεν επικαλύπτει τις επιφάνειες της ανόδου. Ο όγκος επεξεργασίας απορριμμάτων μειώνεται επειδή εκτελούνται λιγότερες χωματερές στο μπάνιο.

Περίληψη

Η επαναλαμβανόμενη μόλυνση σιδήρου στα λουτρά τρισθενούς επιχρωμίωσης προκαλείται από τη συνεχή διάλυση από τα πηνία θέρμανσης από ανοξείδωτο χάλυβα. Η μόλυνση υποβαθμίζει την εμφάνιση εναποθέσεων, καταναλώνει συμπλοκοποιητικούς παράγοντες, καθιζάνει τη λάσπη χρωμίου και αναγκάζει τη συχνή μερική αντικατάσταση του λουτρού.

Οι εναλλάκτες θερμότητας PTFE εξαλείφουν εντελώς την πηγή σιδήρου. Με μηδενική περιεκτικότητα σε μέταλλα και μηδενική διάβρωση, δεν εισέρχεται σίδηρος στο μπάνιο από το σύστημα θέρμανσης. Η συντήρηση του μπάνιου μετατοπίζεται από τον έλεγχο της μόλυνσης στην τακτική αναπλήρωση, μειώνοντας το χημικό κόστος, τον όγκο των απορριμμάτων και τη μεταβλητότητα της διαδικασίας.

Η μηχανική ανάλυση για τη μετατροπή του εναλλάκτη θερμότητας PTFE σε εργασίες επιμετάλλωσης τρισθενούς χρωμίου είναι διαθέσιμη με την υποβολή δεδομένων όγκου λουτρού, τρέχοντος ρυθμού συσσώρευσης σιδήρου, συχνότητας μερικής απόρριψης και κατανάλωσης παράγοντα συμπλοκοποίησης.