Kuvars cam neden alkali sıvı erozyonuna karşı koruyucu bir film oluşturamıyor?

# Kuvars camın alkali sıvıların erozyonuna dayanabilecek koruyucu bir film oluşturması neden imkansızdır? Asit ve florür erozyonuna dirençli kuvars ısıtma tüplerinin stabil silikon dioksit kristal yapısı, onları yüksek klorür ve hidroflorik asit içeren fermantasyon işlemleri için popüler bir seçim haline getirir. Bununla birlikte, kuvars camı, yenilenebilir korozyon önleyici pasivasyon filmleri üreten 316 paslanmaz çelik ve Derece 2 titanyum gibi metal ısıtma borularının aksine, alkalin deterjanla temas ettiğinde herhangi bir kendini-koruyucu katman oluşturma yeteneğine sahip değildir. Alkali bir sıvı tüp duvarına temas ettiğinde kalıcı aşındırma hasarına neden olur ve bu da mikrobiyal kirlenme ve ardından tüpün yırtılması gibi gizli tehlikeler oluşturur. Aşağıdaki tablo, dört adet korozyon önleyici-ısıtma tüpü malzemesi arasındaki koruyucu mekanizma farklarını incelemektedir.|Isıtma Borusu Malzemesi|Koruyucu Film Tipi|Film Yenilenme Durumu|Alkali Sıvı ile Reaksiyon|Hasarın Geri Dönebilirliği|| ----|----|----|----|----|| 316 Paslanmaz Çelik|Krom açısından zengin oksit pasif film|Asitleme yoluyla pasivasyon yoluyla kurtarılır|60 derece alkalinin altında geçici film çözünmesi|Yeniden pasifleştirme yoluyla onarılabilir|| Sınıf 2 Titanyum|Titanyum dioksit pasif film|Çözünmüş oksijenle kendi kendine onarım|Zayıf alkali altında hafif film incelmesi|Oksijen açısından zengin dolaşımla kurtarılabilir|| Kuvars Cam|İkincil koruyucu film yok, kristalin kendisi bariyer görevi görüyor|Yenilenme mekanizması yok|SiO₂ kristalinin kimyasal ayrışması|Geri dönüşü olmayan kalıcı gravür|| PFA Kaplamalı Isıtıcı|Floropolimer kaplama bariyeri|Kendi kendini onarma fonksiyonu yok|Kaplamanın yavaş moleküler zincir kırılması|Hasar sonrasında kısmi değiştirme gerekli|Yüksek saflıkta endüstriyel kuvars camının temel kimyasal bileşimi, %99,99'un üzerinde saflığa sahip silikon dioksittir ve iç yapısı, silikon-oksijen kovalent bağlarından oluşan stabil bir üç boyutlu ağdır. Bu kapsamlı kristal ağın kimyasal eylemsizliği, asit direncinin kaynağıdır. Kristal yüzeyi asidik veya florür ortamına maruz bırakıldığında hiçbir kimyasal yer değiştirme reaksiyonu meydana gelmez ve kristal yüzeyi doğal olarak bozulmadan kalır. Dolayısıyla izolasyon için ilave bir koruyucu film yapılmasına gerek yoktur. Alkali çözeltilerde, sodyum hidroksit ile temsil edilen büyük miktarlarda hidroksit iyonları bulunur. Kuvars yüzeyindeki stabil silikon-oksijen kovalent bağı, CIP sirkülasyonunun ısıtma sıcaklığında hidroksit iyonları tarafından kırılacak ve bunun sonucunda çözünebilir sodyum silikat üretimi meydana gelecektir. Kuvarsın kristal gövdesi, yalnızca ince bir yüzey filmine zarar vermek yerine, çözünebilir ürünü sürekli olarak yıkayan, dolaşımdaki sıvı tarafından doğrudan tüketilir. Kuvars, kazınmış çukurları doldurmak için yeni silikon dioksit sentezleyemediğinden, hasar görmüş buzlu tabaka temizleme, nötralizasyon veya bakım işlemiyle onarılamaz. Filmin altındaki birincil metal matris etkilenmeden kalır ve metal ısıtma tüpleri koruma için ince yüzey filmlerine ihtiyaç duyar. Temel malzeme, film kısmen hasar görse bile, belirli koşullar altında yeni film üretme kapasitesine sahiptir. Ancak kuvarsta "matris" ve "koruyucu tabaka" arasında bir ayrım yoktur. Isıtma borusunun ana yatak yapısı görünür pürüzsüz yüzeydir. Borunun duvarı düzensiz bir şekilde incelecek, kristal içinde görünmez mikro çatlaklar oluşacak ve sonuçta sürekli alkali erozyonu nedeniyle üretim sırasında soğuk ve sıcak alternatif stres altında ani kopma meydana gelecektir. Asit ve alkali sirkülasyon döngülerinin tamamen ayrıldığından emin olmak için kuvars ısıtma tüpleriyle donatılmış fermantasyon laboratuvarlarındaki alkali boru hatlarına mekanik sert kilitler takılmalıdır. Operatörler, iki haftada bir yapılan ışık iletimi denetimleri sırasında, kazara alkali sızıntısından kaynaklanan tüp duvarındaki donma ve mat alanların incelenmesine odaklanmalıdır. Yapısal dayanıklılık güvensiz bir seviyeye düştüğünden, buzlu alan toplam yüzeyin %30'unu aştığında boru demeti derhal hurdaya çıkarılmalıdır. Özetle, kuvarsın kendine özgü kristal yapısı, alkali erozyona dayanabilecek, yenilenebilir bir koruyucu film oluşturma kabiliyetini ortadan kaldırmaktadır. Kuvars ısıtma tüplerinin güvenli çalışmasını ve uzun servis ömrünü sağlamanın tek güvenilir yöntemi, alkalin deterjanın tamamen izolasyonudur.