Какие различия в химическом составе делают кварц полностью устойчивым к фторидным средам?

# Каковы различия в химическом составе, которые делают кварц полностью устойчивым к фторидным средам? Кварцевые нагревательные трубки способны выдерживать высокую -концентрацию фторида-, содержащую ферментативную культуру и травильные растворы, несмотря на то, что фторидные вещества вызывают сильную коррозию большинства металлических нагревательных трубок. Исключительные анти-фторидные характеристики плавленого кварца высокой-чистоты являются прямым результатом его особого химического состава, который отличает его от нержавеющей стали 316, титана Grade 2 и материалов покрытия PFA. Устойчивость кварца к фторидной коррозии можно выяснить, исследовав его молекулярный состав и характеристики химических реакций. В прилагаемой таблице представлено интуитивное сравнение состава и стойкости к фтору четырех популярных анти-материалов для нагревательных трубок, защищающих от коррозии.|Материал нагревательной трубки|Основной химический состав|Особенность реакции с ионами фтора|Максимально допустимая концентрация фторида|Риск постоянного повреждения|| ----|----|----|----|----|| Плавленый кварц высокой чистоты|Кристалл диоксида кремния SiO₂|Никакой самопроизвольной химической реакции при нормальной температуре|Неограниченная концентрация|Разъедается только высокотемпературной концентрированной плавиковой кислотой|| Нержавеющая сталь 316|Железо, хром, никель, молибден|Быстрая питтинговая коррозия|Ниже 10 частей на миллион|Утечка через стену в течение нескольких недель|| Чистый титан 2 класса|Титан металлический простое вещество|Необратимое равномерное истончение|Ниже 1 частей на миллиард|Утилизация всей трубки после загрязнения|| Нагреватель с покрытием PFA|Подложка из углеродистой стали + покрытие из фторполимера|Медленное набухание и старение покрытия|Ниже 50 частей на миллион|Проникновение покрытия после длительного контакта|Основным компонентом квалифицированных промышленных кварцевых трубок является диоксид кремния с чистотой более 99,99%. В кристаллической структуре диоксида кремния устанавливаются стабильные ковалентные связи. Рабочие температуры 20–90 градусов по Фаренгейту типичны для обычного брожения. Ионы фторида не способны разрушить прочную связь Si-O при степени 100°С, что приводит к отсутствию растворимых побочных продуктов фторида металлов и отсутствию следов травления на поверхности трубки. В отличие от металлических нагревательных трубок, защита поверхности которых зависит от пассивирующих пленок, антикоррозионные свойства кварца обусловлены его внутренней молекулярной структурой, а не хрупким поверхностным защитным слоем. Это исключает риск разрушения защитной пленки из-за средней эрозии или очистки. Кварц совершенно устойчив к фториду; однако у него есть явная уязвимость: кристаллическая структура диоксида кремния будет разрушена сильным щелочным моющим средством CIP, что приведет к образованию необратимых слоев инея, склонных к росту биопленки. Это означает, что кварцевые нагревательные трубки можно использовать только с технологическими потоками, содержащими кислоты и фториды, а для полной изоляции щелочной очищающей жидкости необходимо устанавливать механические блокировки. Трубки из титана и нержавеющей стали совершенно недоступны в ферментационных лабораториях, где часто используются фторидсодержащие реагенты, а нагреватели из PFA могут функционировать только как временное переходное оборудование из-за их ограниченной толерантности к фториду. Единственным долгосрочным стабильным решением для обогрева являются кварцевые трубки. Чтобы в полной мере воспользоваться уникальным антифторидным преимуществом его специального химического состава, операторы производства должны строго разделять трубопроводы кислоты и щелочи и регулировать скорость нагрева ниже 0,4 градуса/мин в рабочих условиях, содержащих фторид. Это снизит затраты на замену оборудования и средние риски загрязнения.