Anviwònman dyoksid klò
Dyoksid klò se ajan klowòks dominan nan moulen kaka ak papye modèn. Li se yon oksidan pwisan ak yon potansyèl rediksyon nan 0.95 V, ki kapab oksidasyon lignin pandan y ap konsève seluloz. Li se tou agresif korozivite nan pifò polymères ak metal yo.
Pwosesis klowòks la ekspoze echanjeur chalè a ClO₂ nan konsantrasyon 5-15 g / L, tanperati 50-75 degre, ak pH ki sòti nan 2 a 4. Konbinezon an nan gwo pouvwa oksidasyon, tanperati ki wo, ak pH asid kreye yon anviwònman egzijan pou materyèl konstriksyon.
De fluoropolymers kandida pou sèvis sa a: PTFE ak ECTFE. Tou de yo commercialisés kòm rezistan chimikman. Estrikti molekilè yo diferan nan fason ki afekte rezistans yo nan diyoksid klò sou sèvis pwolonje.
Diferans nan estrikti molekilè
PTFE se poly (tetrafluoroethylene): yon zo rèl do kabòn konplètman satire ak atòm fliyò. Chak lyezon kabòn-idwojèn ki ta ka soksid yo te ranplase ak yon lyezon kabòn-fluorin. Enèji disosyasyon lyezon C-F se apeprè 485 kJ/mol. Dyoksid klò, malgre gwo pouvwa oksidasyon li yo, pa ka kraze kosyon sa a.
ECTFE se poly(etilèn-ko-chlorotrifluoroetilèn): yon kopolimè altène 1:1 nan etilèn ak klorotrifluoroetilèn. Mwatye atòm kabòn ki nan zo rèl la pote atòm idwojèn olye ke fliyò oswa klò. Enèji disosyasyon lyezon C-H a apeprè 410 kJ/mol-siyifikativman pi ba pase lyen C{-F.
Nan sèvis diyoksid klò, lyezon C-H nan ECTFE se pwen atak oksidatif. Dyoksid klorin abstrè atòm idwojèn ki soti nan zo rèl polymère a, kreye radikal kabòn. Radikal yo reyaji ak oksijèn oswa dlo pou fòme gwoup karbonil ak karboksil. Chain scission swiv. Pwa molekilè polymère sifas la diminye. Materyèl la frajil, mikwo-fè fant, epi finalman sifas la erode.
Tablo 1: Konparezon rezistans dyoksid klò (10 g/L ClO₂, pH 3, 70 degre)
| Paramèt rezistans | ECTFE | PTFE |
|---|---|---|
| Lyezon C-H nan zo rèl polymère | Wi (50% nan kabòn) | Okenn |
| Mekanis atak oksidatif | Abstraksyon idwojèn → sisyon chèn | Pa gen chemen reyaksyon |
| To oksidasyon sifas nan 70 degre (μm / ane) | 5-20 | 0 |
| Retansyon fòs rupture apre 2 ane (%) | 60-80 | > 95 |
| Retansyon elongasyon apre 2 zan (%) | 40-70 | > 90 |
| Mikwo-kòmansman fann | 12-18 mwa | Pa rive |
| Tanperati maksimòm sèvis rekòmande nan ClO₂ | 60 degre (limite pa oksidasyon) | 260 degre (chimi-endepandan) |
| Espere lavi sèvis nan blanchi | 2-5 ane | 10+ ane |
Akselerasyon Tanperati a
Degradasyon oksidatif ECTFE nan diyoksid klò swiv sinetik Arrhenius: to a apeprè double pou chak ogmantasyon tanperati 10 degre. Nan 50 degre, ECTFE ka bay 5-8 ane sèvis. Nan 70 degre, lavi sèvis la vin pi kout a 2-4 ane. Nan 80 degre, echèk ka rive nan 12-18 mwa.
Pousantaj oksidasyon PTFE a se zewo nan tout tanperati ki anba a 260 degre. Lavi sèvis la se endepandan de konsantrasyon dyoksid klò ak tanperati. Faktè ki limite lavi a se fluaj mekanik ki soti nan presyon vapè, pa degradasyon chimik.
Pou moulen kaka ak papye ki opere liy klowòks nan fen anwo ranje tanperati a pou maksimize sinetik reyaksyon, PTFE bay sèvis serye alontèm -kote ECTFE ap konsome progresivman.
Kalkil ekonomik la
ECTFE koute mwens pase PTFE pou chak kilogram e li gen yon ti kras pi wo konduktiviti tèmik, sa ki pèmèt pi piti sifas echanjeur chalè pou yon devwa bay yo. Pri ekipman inisyal la pou ECTFE se tipikman 60-80% ekivalan PTFE.
Sepandan, lavi sèvis fini ECTFE nan diyoksid klò vle di ranplasman chak 2-5 ane. Pri ranplasman an gen ladan pa sèlman nouvo echanjeur a, men tou travay enstalasyon ak pwodiksyon D '. Plis pase yon sik fonksyònman moulen 10 ane, echanjeur ECTFE yo ranplase 2-4 fwa. Echanjeur PTFE yo ranplase zewo fwa.
Pri total lavi -ekipman inisyal ak evènman ranplasman-favè PTFE pa yon faktè de 2-3 nan sèvis blanchi kontinyèl nan tanperati ki pi wo a 60 degre.
Rezime
PTFE depase ECTFE nan sèvis blanchi diyoksid klò paske PTFE pa gen okenn lyezon kabòn-idwojèn pou oksidan an atake. Konomomè etilèn ECTFE a bay lyezon C-H ki soksid pwogresifman, ki mennen nan frajilman sifas, mikwo-fann, ak echèk evantyèlman nan 2-5 ane nan tanperati nòmal klowòks.
Pi gwo pri inisyal PTFE a refè atravè eliminasyon evènman ranplasman sou lavi fonksyone liy blanchi a. Pou moulen opere pi wo pase 60 degre, PTFE se fluoropolymer pi pito pou sèvis diyoksid klò.
Analiz jeni pou seleksyon materyèl echanjeur chalè klowòks disponib sou soumèt konsantrasyon ClO₂, tanperati opere, pH, done aktyèl lavi sèvis echanjeur, ak kontrent orè pwodiksyon moulen.
