ফ্লোরিন-যুক্ত মিডিয়াতে ইলেক্ট্রোড ব্যর্থতা: কেন?

ফ্লুরোকেমিক্যাল শিল্পে এবং ফ্লোরিন-যুক্ত বর্জ্য জল চিকিত্সার পরিস্থিতি, ইলেক্ট্রোড ব্যর্থতাইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফ্লোমিটার60% এর বেশি সরঞ্জামের ব্যর্থতার জন্য দায়ী। এই নিবন্ধটি, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল জারা প্রক্রিয়া এবং ইঞ্জিনিয়ারিং ব্যর্থতার কেস স্টাডির উপর ভিত্তি করে, পদ্ধতিগতভাবে F⁻ এবং HF সিস্টেমের মধ্যে জারা পার্থক্যগুলিকে আলাদা করে, ছয়টি সাধারণ ইলেক্ট্রোড উপাদানগুলির ব্যর্থতার মোডগুলি বিশ্লেষণ করে এবং তাপমাত্রা সহগ এবং ঘনত্বের থ্রেশহোল্ড সহ পরিমাণগত নির্বাচন নির্দেশিকা প্রদান করে৷

প্রকৌশল নির্বাচনের প্রাথমিক ভুল হল হাইড্রোফ্লোরিক অ্যাসিড (HF) কে "উচ্চ-ঘনত্বের ফ্লোরিন-জলযুক্ত" হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা।
দুটির জারা প্রক্রিয়া মৌলিকভাবে ভিন্ন:

পিএইচ শর্ত যোগ্যতা:ব্যবহারিক প্রকৌশলে, বিচার অবশ্যই pH এর সাথে মিলিত হতে হবে। কম pH অবস্থার অধীনে, F⁻ এবং HF রূপান্তরিত হয়। যখন pH <3, প্রচুর পরিমাণে F⁻ HF তে রূপান্তরিত হয়, এবং ক্ষয়ের ঝুঁকি দ্রুত বৃদ্ধি পায়।

ইঞ্জিনিয়ারিং সতর্কতা:এইচএফ সিস্টেমে, যখন ঘনত্ব 1% থেকে 5% (কক্ষের তাপমাত্রায়) বৃদ্ধি পায়, তখন ক্ষয়ের হার একটি সাধারণ রৈখিক সম্পর্কের পরিবর্তে 5-10 গুণ (ধাতু উপাদানের উপর নির্ভর করে) বৃদ্ধি পেতে পারে। এর মানে হল যে একবার ঘনত্বের সীমা অতিক্রম করা হলে, বস্তুগত আয়ু প্রত্যাশিতভাবে কমে যায়।

1. 316এল স্টেইনলেস স্টিল: প্যাসিভ ফিল্মের ক্রমাগত দ্রবীভূতকরণ

316L সুরক্ষার জন্য একটি Cr₂O₃ প্যাসিভ ফিল্মের উপর নির্ভর করে, কিন্তু ফ্লোরিন{1}}যুক্ত পরিবেশে:

• প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া:Cr₂O₃ + 12HF → 2CrF₃ + 6H₂O বা Cr³⁺ + 6F⁻ → [CrF₆]³⁻ (জটিল দ্রবীভূতকরণ)
• ব্যর্থতার প্রকাশ:প্যাসিভ ফিল্ম স্থিরভাবে বিদ্যমান থাকতে পারে না; সাবস্ট্রেট ক্রমাগত অভিন্ন পাতলা হয়
• সমালোচনামূলক তথ্য:50 পিপিএম F⁻, 60 ডিগ্রি, জারা হার ≈ 0.08 মিমি/এ; যখন F⁻ > 2000 ppm, ক্ষয়ের হার > 2 mm/a

ইলেক্ট্রোড উপাদান হিসাবে আর উপযুক্ত নয়

2. Hastelloy C-276: অক্সিডাইজিং পরিবেশে সীমাবদ্ধতা

• রচনা সুবিধা:Ni-Cr-Mo টারনারি সিস্টেম - Cr অক্সিডেশন প্রতিরোধের প্রদান করে, Mo হ্রাস প্রতিরোধের প্রদান করে
• আবেদনের সীমানা:F⁻ সিস্টেম এবং অক্সিডেন্ট ধারণকারী অম্লীয় পরিবেশের জন্য উপযুক্ত
• HF সীমাবদ্ধ অঞ্চল: Under conditions of HF > 1% or elevated temperature (>60-80 ডিগ্রি), জারা ঝুঁকি উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়

দীর্ঘ-মেয়াদী ব্যবহারের জন্য সুপারিশ করা হয় না

3. টাইটানিয়াম (Gr.2): অক্সিডাইজিং অবস্থার উপর নির্ভরশীল প্যাসিভ সুরক্ষা

টাইটানিয়ামের জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা একটি TiO₂ প্যাসিভ ফিল্মের উপর ভিত্তি করে (আনুমানিক পুরুত্ব. 2–5 এনএম):

• গঠন শর্তাবলী:মাধ্যমটিতে অবশ্যই অক্সিডেন্ট থাকতে হবে (NO₃⁻, O₂, Fe³⁺, ইত্যাদি), সম্ভাব্য হতে হবে > -0.5V (SCE)
• HF ব্যর্থতা:এইচএফ পরিবেশ হ্রাস করার ক্ষেত্রে, ক্ষয়ের হার উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়, সম্ভবত স্টেইনলেস স্টিলের কাছাকাছি বা অতিক্রম করে; অক্সিডেন্ট ছাড়া, TiO₂ দ্রবীভূত হয়: TiO₂ + 6HF → H₂TiF₆ + 2H₂O
• ইঞ্জিনিয়ারিং ভুল বিচার:সাইটের সাধারণ ভুল ধারণা যে "টাইটানিয়াম অ্যাসিড প্রতিরোধ করে" HF অবস্থার ব্যাচ ব্যর্থতার দিকে নিয়ে যায়

উচ্চ ব্যর্থতার সম্ভাবনা

4. টংস্টেন কার্বাইড (WC): বাইন্ডার ফেজের নির্বাচনী দ্রবীভূতকরণ

WC ইলেক্ট্রোড সাধারণত বাইন্ডার ফেজ হিসাবে Co বা Ni ব্যবহার করে (কন্টেন্ট 6-12%):

• ব্যর্থতা প্রক্রিয়া:F⁻ অগ্রাধিকারমূলকভাবে বাইন্ডার ফেজ আক্রমণ করে; WC দানা বন্ধন হারায় এবং বিচ্ছিন্ন হয়, অথবা ইলেক্ট্রোড ছিদ্র সামগ্রিকভাবে বৃদ্ধি পায়
• ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ড্রিফ্ট:বাইন্ডার ফেজ দ্রবীভূত হওয়ার পরে, ইলেক্ট্রোড সম্ভাব্য পদ্ধতিগত বিচ্যুতির মধ্য দিয়ে যায় - দশ থেকে শত শত এমভিতে পরিমাপ করা হয় - যার ফলে প্রবাহ পরিমাপের মানগুলি সত্য মান থেকে বিচ্যুত হয়
• সূক্ষ্মতা:ইলেক্ট্রোড অক্ষত দেখাচ্ছে (কোনও ছিদ্র নেই), কিন্তু পরিমাপের সঠিকতা ইতিমধ্যে হারিয়ে গেছে

লুকানো ব্যর্থতার ঝুঁকি দৃশ্যমান ক্ষয়ের চেয়ে বেশি

5. ট্যানটালাম (Ta): HF পরিবেশে গুরুতর ভুল বিচার

"স্ট্রং অ্যাসিড প্রতিরোধ করার" জন্য ট্যান্টালামের খ্যাতি তার স্থিতিশীল Ta₂O₅ ফিল্ম থেকে আসে, কিন্তু HF-তে:

• রাসায়নিক বিক্রিয়া: Ta₂O₅ + 10HF → 2H₂[TaF₇] + 5H₂O (দ্রবণীয়)
• পরিমাপ করা ডেটা: মাঝারি-থেকে-উচ্চ ঘনত্বের HF (0.01–0.1 মিমি/এ, তাপমাত্রার সাথে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি) উল্লেখযোগ্য ক্ষয় বিদ্যমান
• ইঞ্জিনিয়ারিং উপসংহার: ট্যানটালাম এইচএফ সিস্টেমের জন্য উপযুক্ত নয় - শুধুমাত্র দৃঢ়ভাবে অক্সিডাইজিং অ্যাসিড (যেমন, HNO₃, H₂SO₄) এবং F⁻ সিস্টেমের জন্য প্রযোজ্য

আংশিকভাবে প্রযোজ্য

6. Pt-Ir Alloy (90:10): চরম অবস্থার জন্য চূড়ান্ত সমাধান

• স্থিতিশীলতা:অক্সিডাইজিং অ্যাসিড পরিবেশে রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয় থাকে (সাধারণত অবস্থা হ্রাস করে); HF <0.001 মিমি/এ ক্ষয় হার
• সীমাবদ্ধতা:নিম্ন কঠোরতা (HV≈200), কঠিন কণা থেকে ক্ষয়ের জন্য সংবেদনশীল; WC এর থেকে প্রায় 15-20 গুণ খরচ
• প্রযোজ্য পরিস্থিতি: HF>5% or temperatures>অত্যন্ত ক্ষয়কারী অবস্থায় 120 ডিগ্রী

শর্তসাপেক্ষে ব্যবহারযোগ্য