1,000 घंटों के बाद पीएफए हीटर की सतह की कठोरता पर पानी में घुली क्लोरीन गैस का क्या प्रभाव पड़ता है?
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पानी में, क्लोरीन गैस (Cl₂) एक बहुत शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट है और इसका उपयोग कई कीटाणुशोधन प्रणालियों, स्विमिंग पूल और नगरपालिका जल उपचार संयंत्रों में किया जाता है। समय के साथ, क्लोरीन पीएफए सतहों को नष्ट कर देगा। सामान्य मात्रा (1-10 पीपीएम) पर घुली हुई क्लोरीन गैस प्रगतिशील सतह परिवर्तन पैदा करती है, जबकि हाइपोक्लोराइट घोल (ब्लीच) तेजी से गिरावट का कारण बनता है। 40 डिग्री (औसत पूल तापमान) पर 5 पीपीएम घुले हुए सीएल 2 . के साथ 1,000 घंटे तक लगातार रहने के बाद पीएफए सतह की कठोरता 5-10 शोर डी इकाइयों (65-68 से 70-75) तक बढ़ जाती है। सतह अधिक भंगुर हो जाती है, टूटने पर बढ़ाव 300% से घटकर 150-200% हो जाता है। कठोरता में वृद्धि 50-150 µm की बाहरी परत तक सीमित है, थोक सामग्री अपरिवर्तित रहती है। उच्च तापमान (60 से 80 डिग्री) या अधिक क्लोरीन सांद्रता (20 से 50 पीपीएम) पर क्रिया तेज हो जाती है, और 500 घंटों के भीतर सतह में दरार पड़ सकती है।
पीएफए क्लोरीन हमले का तंत्र
पानी में घुली क्लोरीन गैस हाइड्रोलाइज होकर हाइपोक्लोरस एसिड (HOCl) और हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl) बनाती है। सीएल 2 + एच 2 ओ एचओसीएल + एचसीएल। 'HOCl और HCl दोनों शत्रु हैं। HOCL एक मजबूत ऑक्सीडाइज़र है जो पीएफए श्रृंखला के सिरों से हाइड्रोजन परमाणुओं को निकालता है (हालांकि पीएफए में अपेक्षाकृत कम हाइड्रोजन होते हैं, कुछ अवशिष्ट -CF2H अंत समूह होते हैं)। फ्लोरीन को ऑक्सीजन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिससे कार्बोनिल फ्लोराइड (-COF) और कार्बोक्सिल (-COOH) समूह बनते हैं। ये ध्रुवीय समूह सतह ऊर्जा को बढ़ाते हैं (18-20 एमएन/एम से 25-35 एमएन/एम तक), जिसके परिणामस्वरूप विरोधाभासी रूप से जल संपर्क कोण में कमी आती है, और इसलिए, वेटेबिलिटी बढ़ सकती है। अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि ऑक्सीकृत सतह परत आपस में जुड़ती है और सख्त हो जाती है। कठोरता में वृद्धि सतह परत की क्रिस्टलीयता में वृद्धि (45% से 55-60%) से संबंधित है क्योंकि अनाकार क्षेत्रों को प्राथमिकता से लक्षित और पुनर्गठित किया जाता है।
यह प्रतिक्रिया तापमान पर निर्भर . 25 डिग्री है। 1,000 घंटों के बाद 5 पीपीएम सीएल2 पर कठोरता 2-4 शोर डी इकाइयों तक बढ़ जाती है। 40 डिग्री पर, यह 5-10 इकाई है। 60 डिग्री पर यह 10-15 यूनिट होती है। सतह पर माइक्रोक्रैक बनते हैं। 80 डिग्री पर 5 पीपीएम क्लोरीन पानी में पीएफए 200-500 घंटों के बाद सतह की गंभीर दरार और भंगुरता के कारण विफल हो जाता है। इस प्रकार, क्लोरीन कीटाणुशोधन प्रणालियों में पीएफए हीटर का उपयोग 50 डिग्री से नीचे किया जाना चाहिए।
1000 घंटे के बाद सतह की कठोरता में परिवर्तन
तापमान (डिग्री) क्लोरीन सांद्रता (पीपीएम) कठोरता, प्रारंभिक (तट डी) 1,000 घंटे के बाद कठोरता (तट डी) वृद्धि (तट डी) सतह की उपस्थिति ब्रेक रिटेंशन पर बढ़ाव (%)
0 (नियंत्रण) 40 66 66 0 चिकना, चमकदार 100% 1 40 66 68-69 2-3 थोड़ा सुस्त 90-95% 5 40 66 70-73 4-7 सुस्त, थोड़ा खुरदुरा 70-80%
10 40 66 72-75 6-9 सुस्त, ध्यान देने योग्य सूक्ष्म {{1}खुरदरापन 60-70%
5 25 66 68–70 2–4 मामूली सुस्ती 85-90% 5 50 66 72–76 6–10 सुस्त, बारीक पागलपन 65–75% 5 60 66 75–80 9–14 माइक्रोक्रैक 10× 40-60% पर स्पष्ट
5 80 66 एन/ए (असफल) एन/ए सतह का टूटना, भंगुर होना<20% 20 40 66 74-78 8-12 Crazing, white surface layer 50-65% 50 40 66 78-82 12-16 Cracking, surface powdering 30-50%
हीटर चलाने के लिए व्यावहारिक निहितार्थ
स्विमिंग पूल हीटर (25-30 डिग्री, 1-5 पीपीएम सीएल2) के लिए, 1,000 घंटे के बाद कठोरता में वृद्धि छोटी थी (2-5 शोर डी)। हीटर अभी भी चालू है और सामान्य थर्मल साइक्लिंग (ΔT=10-20 डिग्री) के दौरान सतह के भंगुर होने से दरार नहीं पड़ती है। जीवन काल 5-10 वर्ष है। 40-50 डिग्री तापमान वाले नगरपालिका जल उपचार प्रणालियों के लिए, कठोरता में वृद्धि महत्वपूर्ण है (5-10 शोर डी)। हीटर की सतह कुंद हो जाती है और अपनी लोच खो देती है। 2-3 साल की थर्मल साइक्लिंग (दैनिक चालू/बंद) के बाद सतह पर बारीक फ्रैक्चर दिखाई दे सकते हैं। 3-5 वर्षों में प्रतिस्थापन की सलाह दी गई।
उच्च तापमान (50-80 डिग्री) पर क्लोरीन के औद्योगिक कीटाणुशोधन के लिए पीएफए की सिफारिश नहीं की जाती है, चाहे उसकी सांद्रता कुछ भी हो। उच्च तापमान और क्लोरीन के संयोजन से सतह तेजी से खराब होती है और टूटती है और अंततः धातु के कोर में प्रवेश कर जाती है। उच्च तापमान क्लोरीन सेवा के लिए अन्य सामग्री टाइटेनियम (क्लोरीन पानी में निष्क्रिय) या ईसीटीएफई (हैलर) हैं जो क्लोरीन प्रतिरोध के संबंध में पीएफए से बेहतर है।
स्थिति मूल्यांकन सतह कठोरता परीक्षण
क्लोरीन सेवा में पीएफए हीटरों के लिए, वार्षिक सतह कठोरता परीक्षण शेष जीवन का अनुमान लगाता है। पोर्टेबल शोर डी ड्यूरोमीटर (एएसटीएम डी2240) का उपयोग करें। पानी में डूबे हिस्से पर तीन स्थितियों (नीचे, मध्य, ऊपर) पर माप लें। यदि कठोरता मूल मान (66-68) से 5{16}}10 यूनिट बढ़ गई है तो यह मध्यम गिरावट का संकेत है। हीटर के पास संभवतः 2-3 वर्ष शेष होंगे। कठोरता में 10-15 इकाई की वृद्धि महत्वपूर्ण गिरावट का संकेत है और प्रतिस्थापन 12 महीनों के भीतर होना चाहिए। यदि कठोरता 15 इकाइयों से अधिक बढ़ जाती है या यदि कोई स्पष्ट सतह दरार होती है, तो प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है। शेष जीवन और कठोरता में वृद्धि के बीच संबंध अनुभवजन्य है। हालाँकि, यह क्लोरीन-क्षतिग्रस्त पीएफए के लिए विश्वसनीय है।
यदि हीटर पहले से ही कठोरता में वृद्धि प्रदर्शित कर रहे हैं, तो यदि संभव हो तो काम करने का तापमान कम करें। प्रत्येक 5 डिग्री की कमी के साथ गिरावट की दर आधी हो जाती है (अरहेनियस व्यवहार)। 50 डिग्री पर एक हीटर, कठोरता में 10-यूनिट की वृद्धि के साथ, 40 डिग्री तक नीचे जाने पर, शेष जीवन दोगुना होकर 4 साल हो जाता है।
निष्कर्ष: 1,000 घंटों के बाद 40 डिग्री/5पीपीएम सीएल2 पर कठोरता 5-10 इकाइयों तक बढ़ जाती है
The surface hardness of PFA heater increased by 5–10 Shore D units (from 66–68 to 70–75) after exposure to dissolved chlorine gas (5 ppm) in water at 40°C for 1,000 hours. The surface was embrittled, the elongation at break decreased from 300 % to 70-80 %. The degradation is confined to the outer 50–150 ?m layer and does not cause immediate failure, but it weakens the resistance of the heater to thermal cycling and mechanical stress. For normal pool and municipal water disinfection (25 to 40 deg C, 1 to 5 ppm), PFA heaters have adequate 5-10 year life. PFA is not recommended for industrial usage above 50°C. Annual tests of Shore D hardness offer an easy, non-destructive way to measure degradation and forecast replacement dates. Replacement of heater required if hardness increases >15 इकाइयाँ या कोई स्पष्ट सतह दरार। कठोरता की निगरानी कैसे करें, तापमान बनाए रखें और विफल होने से पहले कैसे बदलें क्लोरीन और उच्च तापमान पीएफए के दुश्मन हैं। दोनों को प्रबंधित करें और आपका हीटर जीवित रहेगा।
