Zašto kvarcno staklo ne može formirati zaštitni film kako bi se oduprlo alkalnoj tečnoj eroziji?

# Zašto je nemoguće da kvarcno staklo stvori zaštitni film koji može izdržati eroziju alkalnih tekućina? Stabilna kristalna struktura silicijum dioksida kvarcnih grejnih cevi, koja je otporna na eroziju kiseline i fluora, čini ih popularnim izborom za procese fermentacije koji uključuju visoku količinu hlorida i fluorovodonične kiseline. Međutim, kvarcno staklo nije u stanju da formira bilo kakav samozaštitni sloj kada dođe u kontakt sa alkalnim deterdžentom, za razliku od metalnih cijevi za grijanje kao što su nehrđajući čelik 316 i titan 2, koji proizvode regenerabilne anti- pasivne filmove protiv korozije. Jednom kada alkalna tečnost dođe u kontakt sa zidom cevi, ona izaziva trajno oštećenje jetkanja, što predstavlja skrivenu opasnost od mikrobne kontaminacije i naknadnog pucanja cevi. Sljedeća tabela ispituje razliku u zaštitnim mehanizmima između četiri materijala za grijanje protiv korozije.|Materijal cijevi za grijanje|Vrsta zaštitne folije|Stanje regeneracije filma|Reakcija sa alkalnom tečnošću|Reverzibilnost oštećenja|| ----|----|----|----|----|| 316 nerđajući čelik|Pasivni film bogat hromom|Oporavlja putem pasivizacije kiseljenja|Privremeno otapanje filma ispod 60 stepeni alkalije|Popravljivo ponovnom pasivizacijom|| Grade 2 Titanium|Pasivni film titanijum dioksida|Samopopravke sa otopljenim kiseonikom|Blago stanjivanje filma pod slabom lužinom|Nadoknadiva cirkulacijom bogatom kiseonikom|| Kvarc staklo|Nema sekundarnog zaštitnog filma, sam kristal služi kao barijera|Nema mehanizma regeneracije|Hemijska razgradnja kristala SiO₂|Nepovratno trajno jetkanje|| PFA obložen grijač|Fluoropolimer premaz barijera|Bez funkcije samopopravke|Lom prevlake sporog molekularnog lanca|Potrebna djelomična zamjena nakon oštećenja|Osnovni hemijski sastav industrijskog kvarcnog stakla visoke čistoće je silicijum dioksid čistoće preko 99,99%, a njegova unutrašnja struktura je stabilna trodimenzionalna mreža konstruisana kovalentnim vezama silicijum-kiseonik. Hemijska inertnost ove sveobuhvatne kristalne mreže je izvor njene otpornosti na kiseline. Ne dolazi do kemijske reakcije pomicanja kada je površina kristala izložena kiselom ili fluoridnom mediju, a površina kristala ostaje prirodno netaknuta. Shodno tome, nema potrebe za proizvodnjom dodatnog zaštitnog filma za izolaciju. Velike količine hidroksidnih jona prisutne su u alkalnim rastvorima, koji su predstavljeni natrijum hidroksidom. Stabilna kovalentna veza silicijum-kiseonik na površini kvarca će biti prekinuta hidroksidnim jonima na temperaturi grejanja CIP cirkulacije, što će rezultirati proizvodnjom rastvorljivog natrijum silikata. Kristalno tijelo kvarca direktno se troši tekućinom koja kruži, koja kontinuirano ispire rastvorljivi proizvod, umjesto da samo oštećuje tanak površinski film. Oštećeni zamrznuti sloj ne može se obnoviti čišćenjem, neutralizacijom ili tretmanom održavanja, jer kvarc nije u stanju sintetizirati novi silicijum dioksid da bi ispunio urezane jame. Primarna metalna matrica ispod filma ostaje nepromijenjena, a metalne cijevi za grijanje ovise o zaštiti od tankih površinskih filmova. Osnovni materijal ima sposobnost proizvodnje novog filma pod određenim okolnostima, čak i ako je film djelomično oštećen. Međutim, ne postoji razlika između "matrice" i "zaštitnog sloja" u kvarcu. Primarna nosiva konstrukcija cijevi za grijanje je vidljiva glatka površina. Zid cijevi će se neravnomjerno istanjiti, nevidljive mikropukotine će se formirati unutar kristala, a na kraju će doći do iznenadnog pucanja pod hladnim i toplim naizmjeničnim stresom tokom proizvodnje, a sve zbog kontinuirane alkalne erozije. Mehaničke tvrde blokade moraju se instalirati na alkalnim cjevovodima u fermentacijskim laboratorijama koje su opremljene kvarcnim cijevima za grijanje kako bi se osiguralo da su cirkulacione petlje kiseline i alkalije potpuno odvojene. Operateri se moraju koncentrirati na inspekciju leda na zidovima cijevi i mat područja koja su rezultat slučajnog curenja lužine tokom dvonedjeljnih inspekcija prijenosa svjetlosti. Snop cijevi se mora odmah ukloniti kada površina smrzavanja prijeđe 30% ukupne površine, jer je strukturna čvrstoća pala na nesigurni nivo. Ukratko, prepoznatljiva kristalna struktura kvarca čini ga nesposobnim za stvaranje regenerabilnog zaštitnog filma koji može izdržati alkalnu eroziju. Jedina pouzdana metoda osiguravanja sigurnog rada i produženog vijeka trajanja kvarcnih cijevi za grijanje je potpuna izolacija alkalnog deterdženta.