ट्रेस अमोनिया के साथ उच्च शुद्धता वाली जल प्रणाली में, कौन सा टाइटेनियम मिश्र धातु ग्रेड (1, 2, 7, या 12) सबसे कम धातु आयन रिलीज दर प्रदान करता है?

फार्मास्युटिकल विनिर्माण, अर्धचालक निर्माण और बिजली उत्पादन में, उच्च शुद्धता वाली जल प्रणालियों में कुल घुलनशील ठोस पदार्थ (टीडीएस) बहुत कम होते हैं, जो अक्सर 0.1 µS/सेमी चालकता से कम होते हैं। जब ऐसी प्रणालियों को जलमग्न हीटिंग की आवश्यकता होती है, तो हीटर सामग्री धातु आयनों का उत्सर्जन नहीं करेगी जो उत्पाद को दूषित करती है या पानी की गुणवत्ता को नुकसान पहुंचाती है। ट्रेस अमोनिया (0.5-5 पीपीएम) अक्सर अपस्ट्रीम उपचार संचालन से या पीएच समायोजक के रूप में पाया जाता है; शुद्ध पानी में सभी टाइटेनियम ग्रेड के लिए बहुत अच्छा समग्र संक्षारण प्रतिरोध होता है, हालांकि अमोनिया की उपस्थिति सतह इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री और निष्क्रिय फिल्म स्थिरता को बदल देती है, जिसके परिणामस्वरूप ग्रेड 1, 2, 7 और 12 के लिए धातु आयन रिलीज दरों में उल्लेखनीय भिन्नता होती है। उपयुक्त ग्रेड का चुनाव ऊंचे तापमान (60-95 डिग्री) पर अमोनिया के संपर्क में मिश्र धातु तत्वों के व्यवहार के ज्ञान और टाइटेनियम की लीचिंग को कम करने पर निर्भर करता है। आयन।

अमोनियाकृत उच्च शुद्धता वाले पानी में टाइटेनियम आयन रिलीज के तंत्र

तटस्थ से हल्के क्षारीय पीएच के उच्च शुद्धता वाले पानी में, टाइटेनियम बहुत कम घुलनशीलता, स्थिर TiO 2 निष्क्रिय फिल्म का उत्पादन करता है। हालाँकि अमोनिया (NH$_{3}$) टाइटेनियम आयनों के लिए एक जटिल एजेंट है। जैसे-जैसे हीटर की सतह गर्म होती जाती है, निम्नलिखित प्रतिक्रिया अनुकूल होती जाती है: Ti⁴⁺ + nNH3 → [Ti(NH3)n]4+ कॉम्प्लेक्स। ये घुलनशील कॉम्प्लेक्स सतह से टाइटेनियम को हटाते हैं, लगातार नई धातु को ऑक्सीकरण के लिए उजागर करते हैं, और रिलीज की एक स्थिर दर बनाए रखते हैं। रिलीज़ दर तीन तत्वों द्वारा नियंत्रित होती है। ये हैं; निष्क्रिय फिल्म में दोष घनत्व (मिश्र धातु संरचना का एक कार्य), जटिल गठन स्थिरांक (तापमान का एक कार्य) और ट्यूब की सतह पर स्थानीय पीएच ढाल। ग्रेड 1, जिसमें व्यावसायिक रूप से शुद्ध वर्गों के बीच ऑक्सीजन और लोहे की सबसे कम सांद्रता होती है, आमतौर पर सबसे अधिक स्टोइकोमेट्रिक और दोष मुक्त निष्क्रिय फिल्म का उत्पादन करती है। ग्रेड 2 में काफी अधिक आयरन शामिल है (ग्रेड 1 में 0.20% अधिकतम बनाम 0.12% अधिकतम) जिसके परिणामस्वरूप स्थानीयकृत कैथोडिक साइटें और अधिक निष्क्रिय वर्तमान घनत्व होता है। ग्रेड 7 (0.12-0.25% पैलेडियम) और ग्रेड 12 (0.3% मोलिब्डेनम, 0.8% निकल) में उत्कृष्ट और संक्रमण धातु के जोड़ हैं जो फिल्म की विद्युत विशेषताओं को काफी हद तक बदल देते हैं।

प्रत्येक टाइटेनियम ग्रेड के लिए मात्रात्मक आयन रिलीज़ दरें

इंडक्टिवली कपल्ड प्लाज़्मा मास स्पेक्ट्रोमेट्री (ICP{1}}MS) द्वारा मापी गई निम्नलिखित स्थिर {{0}स्टेट टाइटेनियम रिलीज दरें 85 डिग्री पर 2 पीपीएम NH3 और 0.5 μS/सेमी से कम की चालकता वाले सिम्युलेटेड उच्च {2}शुद्धता वाले पानी में नियंत्रित विसर्जन परीक्षणों में स्थापित की गई हैं।

ग्रेड 1 टाइटेनियम: टाइटेनियम रिलीज़ दर 0.8-1.2 एनजी/सेमी2·दिन। उच्च शुद्धता वाली आधार धातु (99.5% Ti न्यूनतम) सबसे कम दोष घनत्व के साथ सबसे समान निष्क्रिय फिल्म उत्पन्न करती है। गैल्वेनिक विविधता के बिना अल्फा चरण का स्थिरीकरण ऑक्सीजन (0.10–0.15%) के साथ सह-डोपिंग द्वारा प्राप्त किया जाता है।

ग्रेड 2 टाइटेनियम टाइटेनियम निक्षालन दर 2.5 - 4.0 एनजी/सेमी2 . दिन। लौह (Ti2Fe) से भरपूर इंटरमेटेलिक कण सूक्ष्म कैथोड होते हैं और निष्क्रिय धारा घनत्व को ग्रेड 1 के 2-3 गुना तक बढ़ा देते हैं। औद्योगिक जल प्रणालियों के लिए स्वीकार्य लेकिन अर्धचालक या फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों के लिए आदर्श नहीं।

ग्रेड 7 टाइटेनियम: टाइटेनियम रिलीज दर 1.0 से 1.8 एनजी/सेमी2·दिन। ऑक्सीकरण के दौरान पैलेडियम सतह पर जमा हो जाता है, कैथोडिक कटौती प्रक्रियाओं को उत्तेजित करता है और ग्रेड 1 स्तर से नीचे निष्क्रिय वर्तमान घनत्व को कम करता है। हालाँकि, 0.2-0.4 एनजी/सेमी2·दिन पर पैलेडियम की लीचिंग एक महान धातु संदूषण का परिचय देती है।

ग्रेड 12 टाइटेनियम: टाइटेनियम की रिलीज दर 1.5-2.2 एनजी/सेमी 2·दिन। स्थिर ऑक्साइड (MoO3, NiO) निष्क्रिय फिल्म में Mo और Ni द्वारा बनते हैं। कुल धातु विमोचन (Ti + Mo + Ni) 2.0-3.0 ng/cm2day है। 0.3–0.5 ng/cm2•दिन की निकल उत्सर्जन दर कई जैविक या उत्प्रेरक प्रक्रियाओं के लिए परेशानी वाली हो सकती है।

एप्लिकेशन द्वारा टाइटेनियम ग्रेड चयन गाइड

निम्नलिखित तालिका जल गुणवत्ता मानकों और अंतिम उपयोग संवेदनशीलता के आधार पर सर्वोत्तम टाइटेनियम ग्रेड का चयन करने में सहायता के लिए एक निर्णय मैट्रिक्स प्रस्तुत करती है।

उच्च-शुद्धता जल प्रणाली और संदूषण संवेदनशीलता अनुशंसित टाइटेनियम ग्रेड तर्क और धातु लीचिंग विशेषताएँ
सेमीकंडक्टर रिंसिंग (10 एनएम नोड से कम या उसके बराबर), पीपीटी डिटेक्शन ग्रेड 1 से नीचे धातु आयन, इलेक्ट्रोपॉलिश सतह सबसे कम टाइटेनियम आयन रिलीज (1.2 एनजी/सेमी2/दिन से कम या उसके बराबर)। कोई भी मिश्रधातु तत्व प्रदूषण नहीं करता। इलेक्ट्रोपॉलिशिंग से सतह का क्षेत्रफल और कम हो जाता है। उच्चतम लागत प्रीमियम
इंजेक्शन के लिए फार्मास्युटिकल पानी - यूएसपी<643>न्यूनतम योगात्मक लीच के लिए कुल कार्बनिक कार्बन मॉनिटरिंग ग्रेड 1 या 7 ग्रेड 1 को प्राथमिकता दी जाती है। ग्रेड 7 स्वीकार्य है, यह मानते हुए कि पैलेडियम सीमित नहीं है। निकेल ग्रेड 12 का उपयोग न करें
बिजली उत्पादन बॉयलर फीडवाटर (सबक्रिटिकल, 1000 पीएसआई) अमोनिया> 2 पीपीएम ग्रेड 2 (नियमित) निरंतर ब्लोडाउन और कंडेनसेट पॉलिशिंग के साथ स्वीकार्य मध्यम रिलीज दर। सबसे ख़राब ग्रेड.
खाद्य प्रसंस्करण (पेय मिश्रण) के लिए उच्च शुद्धता वाला पानी, कीटाणुशोधन उपोत्पादों से प्राप्त अमोनिया, ग्रेड 12 मोलिब्डेनम का मिश्रण, अगर क्लोराइड छिटपुट रूप से मौजूद हो, तो गड्ढों के प्रति और अधिक प्रतिरोध प्रदान करता है। उत्पाद के लिए <0.5 पीपीबी निकल रिलीज़ स्वीकार करें।
टाइप I प्रयोगशाला विश्लेषणात्मक जल प्रणाली (18.2 एमΩ·सेमी प्रतिरोधकता) निष्क्रिय फिल्म स्थिरीकरण के साथ न्यूनतम संभव पृष्ठभूमि ग्रेड 7 पैलेडियम का जोड़ वास्तव में 1 ग्रेड से नीचे टाइटेनियम रिलीज को कम कर देता है। इस बात की पुष्टि आवश्यक है कि पैलेडियम विश्लेषणात्मक प्रक्रियाओं में हस्तक्षेप नहीं करेगा।
इंजीनियरिंग में मिश्र धातु ग्रेड की पसंद से परे

मिश्र धातु ग्रेड एकमात्र पैरामीटर नहीं है जो धातु आयन उत्सर्जन को नियंत्रित करता है। रिलीज दर सतह खत्म करने के लिए काफी संवेदनशील हैं: एक इलेक्ट्रोपॉलिश सतह (आरए <0.2 µm) में समान ज्यामितीय आयामों के साथ खींची गई ट्यूब (आरए ≈ 1.0 µm) की तुलना में 30{3}}40% कम सतह क्षेत्र होता है, और इसलिए अनुपात में पूर्ण रिलीज दर कम होती है। निष्क्रिय फिल्म प्रीकंडीशनिंग (सेवा से पहले 72 घंटे के लिए उच्च शुद्धता वाले पानी में हीटर को 70 डिग्री पर बनाए रखना) फिल्म को स्थिर स्थिति प्राप्त करने की अनुमति देता है और प्रारंभिक रिलीज दरों को 50-60% तक कम कर देता है। दीवार की मोटाई का चुनाव सीधे तौर पर प्रति यूनिट क्षेत्र में रिलीज दर को प्रभावित नहीं करता है, हालांकि मोटी दीवारें एकसमान पतलेपन (आमतौर पर) के कारण अंतिम प्रतिस्थापन से पहले उपयोगी जीवन का विस्तार करेंगी<0.01 mm/yr in high purity water).

एक सूचित विशिष्टता तैयार करना

यदि आप ट्रेस अमोनिया के साथ उच्च शुद्धता वाली जल प्रणाली के लिए टाइटेनियम हीटर निर्दिष्ट कर रहे हैं, तो आपूर्तिकर्ता से प्रमाणित सामग्री परीक्षण रिपोर्ट (एमटीआर) के लिए पूछें जो विशेष मिश्र धातु ग्रेड और ट्रेस तत्व प्रतिबंधों को निर्दिष्ट करते हैं। सेमीकंडक्टर या फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों के लिए, जहां सबसे कम धातु रिलीज महत्वपूर्ण है, 0.2 µm से कम या उसके बराबर इलेक्ट्रोपॉलिश फिनिश के साथ ग्रेड 1 टाइटेनियम निर्दिष्ट करें और 24 घंटे के लिए 80 डिग्री पर विआयनीकृत पानी में फैक्ट्री निष्क्रियता निर्दिष्ट करें। बिजली या औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए लागत प्रभावी संतुलन ग्रेड 2 द्वारा पेश किया जाता है। निर्दिष्ट ग्रेड को हमेशा एक कमीशनिंग फ्लश रूटीन के साथ जोड़ें जो हीटर के सेवा में आने से पहले निर्माण से सतह की अशुद्धियों को हटा देता है। यह व्यवस्थित पद्धति यह सुनिश्चित करती है कि टाइटेनियम हीटर इकाई के जीवनकाल में उच्च शुद्धता वाले जल प्रणाली में बहुत कम धातु आयन जोड़ेगा।