เหตุใดอ่างทองแดงไซยาไนด์จึงก่อตัวเป็นตะกอนคาร์บอเนตใกล้กับเครื่องทำความร้อนที่เป็นโลหะ และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE จะหยุดสิ่งนี้ได้อย่างไร

ปัญหาการสะสมคาร์บอเนต

อ่างชุบทองแดงไซยาไนด์จะสะสมเกลือคาร์บอเนตเมื่อเวลาผ่านไป โซเดียมคาร์บอเนตและโพแทสเซียมคาร์บอเนตเกิดขึ้นจากการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศด้วยอ่างที่มีความเป็นด่างสูง (pH 12-13) ปฏิกิริยาคือ: 2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O ความเข้มข้นของคาร์บอเนตจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นผ่านการอาบน้ำตามปกติ

ปัญหาจะเร่งขึ้นที่พื้นผิวเครื่องทำความร้อน เครื่องทำความร้อนแบบจุ่มโลหะที่มีอุณหภูมิผนัง 80-100 องศา จะสร้างโซนเฉพาะที่ซึ่งเกินความสามารถในการละลายของคาร์บอเนต คาร์บอเนตจะตกตะกอนเป็นเกล็ดผลึกแข็งบนพื้นผิวท่อ ตะกรันจะหุ้มฉนวนท่อ ลดการถ่ายเทความร้อน และสุดท้ายต้องอาศัยการขจัดตะกรันเชิงกลหรือทางเคมี ขั้นตอนการขจัดตะกรัน-โดยทั่วไปแล้วการใช้กรดไฮโดรคลอริกจะก่อให้เกิดของเสียอันตรายและใช้เวลานานในการผลิต

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ทำงานที่อุณหภูมิผนังต่ำกว่า (55-70 องศา ) ซึ่งความสามารถในการละลายของคาร์บอเนตจะสูงกว่า ปริมาณน้ำฝนที่ผิวท่อลดลงอย่างมาก คาร์บอเนตยังคงละลายอยู่ในอ่างขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถจัดการได้โดยขั้นตอนการแช่แข็งหรือการตกตะกอนตามปกติ แทนที่จะก่อตัวบนพื้นผิวเครื่องทำความร้อน

กลไกการละลายขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ-

ความสามารถในการละลายของโซเดียมคาร์บอเนตในน้ำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก- ที่ 30 องศา (อุณหภูมิอ่างทั่วไปสำหรับทองแดงไซยาไนด์) ความสามารถในการละลายจะอยู่ที่ประมาณ 50 กรัม/100 มล. ที่อุณหภูมิ 80 องศา (อุณหภูมิผนังเครื่องทำความร้อนโลหะ) ความสามารถในการละลายจะลดลงเหลือประมาณ 45 กรัม/100 มล. ที่อุณหภูมิ 95 องศา (อุณหภูมิผนังเครื่องทำความร้อนไทเทเนียม) ปริมาณจะลดลงเหลือประมาณ 42 กรัม/100 มล.

การอาบน้ำที่อุณหภูมิ 30 องศาอาจต่ำกว่าขีดจำกัดความอิ่มตัวของคาร์บอเนต ชั้นขอบเขตบางๆ ที่พื้นผิวเครื่องทำความร้อนซึ่งได้รับความร้อนถึง 80-95 องศา เกินขีดจำกัดความอิ่มตัวของท้องถิ่น คาร์บอเนตจะตกตะกอนลงบนพื้นผิวท่อโดยตรง การตกตะกอนจะต่อเนื่องตราบใดที่อ่างอาบน้ำมีคาร์บอเนตที่ละลายอยู่ และเครื่องทำความร้อนจะรักษาอุณหภูมิผนังที่สูงขึ้น

อุณหภูมิผนังด้านล่างของ PTFE (55-70 องศา ) ช่วยให้ชั้นขอบเขตใกล้กับอุณหภูมิอ่างเทกองมากขึ้น ความสามารถในการละลายที่ 60 องศาคือประมาณ 47 ก./100 มล. ซึ่งใกล้เคียงกับค่าจำนวนมากและมีโอกาสน้อยที่จะเกินความอิ่มตัว แรงผลักดันการตกตะกอนลดลง 50-70%

การทำงานร่วมกันของพื้นผิว PTFE

พลังงานพื้นผิวต่ำของ PTFE (18-20 mN/m) ช่วยป้องกันระดับคาร์บอเนตในระดับที่สอง แม้ว่าจะมีการตกตะกอน ผลึกก็จะเกาะติดกับพื้นผิว PTFE ที่ไม่ชอบน้ำเล็กน้อย ผลึกหลุดออกเนื่องจากการไหลเวียนของน้ำหรือการปั่นป่วนตามปกติ พวกมันจะไม่สะสมตัวเป็นชั้นเกล็ดแข็งที่เชื่อมต่อกันด้วยกลไกซึ่งก่อตัวบนพื้นผิวโลหะ

การรวมกันของแรงผลักดันการตกตะกอนที่ลดลง (จากอุณหภูมิผนังที่ต่ำกว่า) และการยึดเกาะที่ลดลง (จากพลังงานพื้นผิวต่ำ) ทำให้ PTFE มีความทนทานสูงต่อตะกรันคาร์บอเนตในบริการทองแดงไซยาไนด์ ระยะเวลาการขจัดตะกรันขยายจากสัปดาห์เป็นเดือนหรือหลายปี

ประโยชน์การจัดการเคมีอาบน้ำ

การสะสมคาร์บอเนตในอ่างได้รับการจัดการโดยการแช่แข็ง-ออก-เป็นระยะๆ ทำให้ส่วนหนึ่งของอ่างเย็นลงเพื่อให้ตกผลึกคาร์บอเนต ซึ่งจากนั้นจะถูกกรองออก- หรือโดยการตกตะกอนทางเคมีด้วยแคลเซียมไฮดรอกไซด์ ขั้นตอนเหล่านี้ดำเนินการในอ่างขนาดใหญ่ และไม่ได้รับผลกระทบจากการเลือกใช้วัสดุแลกเปลี่ยนความร้อน

ข้อได้เปรียบของ PTFE ก็คือคาร์บอเนตจะยังคงอยู่ในอ่างขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถจัดการได้โดยขั้นตอนเหล่านี้ แทนที่จะสะสมบนพื้นผิวเครื่องทำความร้อน ซึ่งทำให้เกิดการสูญเสียการถ่ายเทความร้อน และต้องมีการขจัดตะกรันที่เข้มข้นมากขึ้นแยกจากกัน การบำรุงรักษาอ่างอาบน้ำสามารถคาดเดาได้มากขึ้นและความถี่น้อยลง

สรุป

อ่างทองแดงไซยาไนด์จะก่อให้เกิดตะกอนคาร์บอเนตบนพื้นผิวเครื่องทำความร้อนที่เป็นโลหะ เนื่องจากความสามารถในการละลายของคาร์บอเนตลดลงที่อุณหภูมิผนังสูง (80-100 องศา ) เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ที่มีอุณหภูมิผนังต่ำกว่า (55-70 องศา) ช่วยลดแรงผลักดันในการตกตะกอนได้ 50-70% พื้นผิว PTFE พลังงานต่ำยังช่วยยับยั้งการยึดเกาะของคริสตัลอีกด้วย คาร์บอเนตยังคงอยู่ในอ่างขนาดใหญ่ ซึ่งได้รับการจัดการตามขั้นตอนปกติ แทนที่จะสร้างตะกรันฉนวนบนเครื่องทำความร้อน

การสนับสนุนทางวิศวกรรมสำหรับข้อกำหนดคุณลักษณะตัวแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ในอ่างชุบไซยาไนด์และอัลคาไลน์จะมีให้เมื่อส่งเคมีของอ่าง อุณหภูมิการทำงาน ความถี่ในการขจัดตะกรันในปัจจุบัน และขั้นตอนการจัดการคาร์บอเนต