When a Titanium Immersion Heater Is Installed in a 10% Sodium Metasilicate Solution at 80°C, Why Does the Silicate Ion Form a Protective, Non-Porous Film Only at pH >11, এবং pH 9 এ কি হয়?
একটি বার্তা রেখে যান
80 ডিগ্রিতে সোডিয়াম মেটাসিলিকেট (Na₂SiO₃) এর দ্রবণে, সিলিকেট আয়ন টাইটানিয়াম পৃষ্ঠের উপর পলিমারাইজ করে। 11-এর উপরে pH মানগুলিতে, সিলিকেট থেকে 0.5-2 µm পুরুত্বের একটি অবিচ্ছিন্ন, অ{3}}ছিদ্রহীন, প্রতিরক্ষামূলক ফিল্ম তৈরি হয়। pH 9-এ, আবরণটি ছিদ্রযুক্ত, ফাটলযুক্ত এবং অ{8}}প্রতিরক্ষামূলক এবং ক্লোরাইড বা অন্যান্য আক্রমণাত্মক প্রজাতির অনুপ্রবেশ এবং পিটিংকে অনুমতি দেয়। পার্থক্যটি সিলিকেট আয়নগুলির পলিমারাইজেশন অবস্থার কারণে। উচ্চ pH-এ, সিলিকেট মনোমেরিক SiO₄⁴⁻ আয়ন হিসাবে ঘটে, যা একটি ঘন গ্লাসযুক্ত স্তর তৈরি করে। কম পিএইচ-এ, সিলিকেট পলিমারাইজ করে কোলয়েডাল চেইন দেয় যা একটি ছিদ্রযুক্ত ফ্র্যাকচারযুক্ত কাঠামো তৈরি করে।
পিএইচ-নির্ভরশীল সিলিকেট ফিল্ম গঠনের প্রক্রিয়া
The polymerization of silicate ions SiO4 4- + H2O HSiO4 3- + OH- At high pH (>11) ভারসাম্য মনোমেরিক আয়নে চলে যায় যা একটি পুরু নিরাকার সিলিকা স্তর হিসাবে জমা হয়। pH 9-10 এ আয়নগুলি শৃঙ্খলের মতো কাঠামোতে পলিমারাইজ করে যা একটি ছিদ্রযুক্ত নেটওয়ার্ক তৈরি করে। ফিল্মটি সোডিয়াম সিলিকেট গ্লাস তৈরি করতে সোডিয়াম আয়ন ব্যবহার করে। সুরক্ষার ক্ষমতা ফিল্মের ঘনত্ব এবং মাইক্রোক্র্যাকের অনুপস্থিতি দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয়।
pH এর একটি ফাংশন হিসাবে পরিমাণগত ফিল্মের গুণমান।
500 ঘন্টার জন্য 80 ডিগ্রিতে 10% Na2SiO3 এ নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষার মাধ্যমে গ্রেড 2 টাইটানিয়ামের জন্য নিম্নলিখিতগুলি প্রতিষ্ঠিত হয়েছে: pH 8 এ ফিল্মের পুরুত্ব 0.1-0.3 µm, ফিল্মের ছিদ্রতা যথেষ্ট, ক্ষয় হার 0.15-0.30 মিমি এবং প্রতি বছর পিটিং বিদ্যমান। pH 9-এ, পুরুত্ব 0.2–0.5 µm, পোরোসিটি বেশি, ক্ষয়ের হার প্রতি বছর 0.08–0.20 মিমি, এবং পিটিং মাঝে মাঝে হয়। pH 10 এ, পুরুত্ব 0.5–1.0 µm, ছিদ্র মাঝারি, ক্ষয়ের হার 0.04–0.10 মিমি/বছর এবং পিটিং কদাচিৎ। pH 11 এ, পুরুত্ব 1.0–1.5 µm, ছিদ্রতা ন্যূনতম, ক্ষয় হার 0.02–0.05 মিমি/বছর এবং পিটিং অনুপস্থিত। পুরুত্ব 1.5-2.5 μm, ছিদ্র খুব কম, ক্ষয়ের হার 0.01-0.03 মিমি/বছর এবং pH 12-তে কোনও পিটিং ঘটে না। pH 13-এ, পুরুত্ব 2.0–3.0 μm, ছিদ্র খুব কম, ক্ষয় হার 0.01-5 মিমি, এবং 5-05 মিমি পিটিং পালন করা হয়
পিএইচ প্রয়োজনীয়তার উপর তাপমাত্রার প্রভাব
প্রতিরক্ষামূলক ফিল্মের জন্য গুরুত্বপূর্ণ পিএইচ হল তাপমাত্রা নির্ভর। সর্বনিম্ন pH হল 60 o C-এ 10.5 যখন প্রস্তাবিত pH হল 11.0৷ 80 ডিগ্রিতে, সর্বনিম্ন 11.0 এবং প্রস্তাবিত 11.5। 100 ডিগ্রিতে সর্বনিম্ন 11.5 এবং প্রস্তাবিত হল 12.0। ন্যূনতম হল 12.0 এবং প্রস্তাবিত হল 12.5 120 ডিগ্রি সেলসিয়াসে। বেশি তাপমাত্রা সিলিকেট পলিমারাইজেশনের পক্ষে থাকে এবং তাই সিলিকেটগুলিকে মনোমেরিক আকারে রাখার জন্য আরও বেশি pH প্রয়োজন।
সোডিয়াম মেটাসিলিকেট সার্ভিস পিএইচ কন্ট্রোল গাইড
নীচের টেবিলটি 80 ডিগ্রিতে 10% সোডিয়াম মেটাসিলিকেটের গ্রেড 2 টাইটানিয়াম হিটারে একটি প্রতিরক্ষামূলক সিলিকেট ফিল্ম বজায় রাখার জন্য pH নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি নির্দেশিকা।
pH of Operation Film Quality Corrosion Rate (mm/year)Pitting Risk Recommended Action >11 প্রতিরক্ষামূলক<0.05 None None 10–11 Marginal 0.05–0.10 Low Increase pH with NaOH 9–10 Poor, porous 0.10–0.20 Moderate Add NaOH to increase to >11 8–9 অ-প্রতিরক্ষামূলক 0.15–0.30 হাই রিডিজাইন সমাধান<8 Unstable >0.30 গুরুতর গ্রহণযোগ্য নয়
পিএইচ কন্ট্রোল ওভার ইঞ্জিনিয়ারিং
প্রয়োজনীয় pH টাইটানিয়াম গ্রেড দ্বারা নির্ধারিত হয়। গ্রেড 7 (প্যালাডিয়াম-স্থিতিশীল) pH 10.5 থেকে 11.0 তে একটি প্রতিরক্ষামূলক সিলিকেট আবরণ তৈরি করে, গ্রেড 2 থেকে কিছুটা কম। গ্রেড 2 গ্রেড 12 এর মতোই। যদি ফিল্মটি পুরোপুরি প্রতিরক্ষামূলক না হয় তবে দেয়ালের বেধ একটি জারা ভাতা প্রদান করে। ফিল্ম গঠন সিলিকেট সামগ্রী দ্বারা প্রভাবিত হয়. 5% Na 2 SiO 3 এর pH 11.5 প্রয়োজন। 15% Na2SiO3 এ প্রয়োজনীয় pH 10.5। ক্লোরাইড (অমেধ্য থেকে) pH এর প্রয়োজনীয়তা 0.5 থেকে 1.0 pH ইউনিট বাড়ায়। উচ্চ pH এর জন্য ক্যালিব্রেট করা একটি pH মিটার সমাধানটি পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহার করা উচিত।
জ্ঞানের সাথে একটি বিশেষত্ব তৈরি করা
80 ডিগ্রিতে 10% সোডিয়াম মেটাসিলিকেটের টাইটানিয়াম নিমজ্জন হিটারের জন্য 11.0-এর উপরে pH বজায় রাখতে সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড যোগ করুন। 10.8 এ অ্যালার্ম সহ একটি pH কন্ট্রোলার ইনস্টল করুন এবং 10.5 এ ইন্টারলক করুন। pH 11.5 এ উন্নীত করার জন্য 11 এর নিচে pH সহ বিদ্যমান সিস্টেমে NaOH যোগ করুন। যদি পিএইচ বাড়ানো না যায় তবে গ্রেড 7 টাইটানিয়াম ব্যবহার করুন বা তাপমাত্রা 60 ডিগ্রি কমিয়ে দিন। অপারেশন চলাকালীন হিটার পৃষ্ঠের উপর pitting পরীক্ষা করুন. পিটিং দেখা গেলে অবিলম্বে পিএইচ বাড়ান। টাইটানিয়ামের উপরে একটি প্রতিরক্ষামূলক, অ{14}}ছিদ্রহীন সিলিকেট আবরণ তৈরি করতে ইঞ্জিনিয়ার 11-এর উপরে pH বজায় রাখেন।
