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酸洗钝化在制药工程中的应用

发布时间:2022-06-19 11:17:51点击:535

在设计制药设备和高纯水系统时,有必要确保其与产品的接触面不会发生反应、增加和吸收。高纯水系统基本由铬镍不锈钢材料组成,考虑到铬镍不锈钢(SS)的耐腐蚀性和耐污染性。钝化应尽量提高材料的耐腐蚀性。不锈钢被浸泡在硫酸/硝酸/氢氟酸中,以去除硫化锰、污垢、杂质和钢表面的缺陷。

当从浸泡过的钢材中取出时,它的表面会立即形成一层薄薄的氧化物。氧化物层可使不锈钢表面不活跃,无反应,不易腐蚀。在300系列铬钢中,任何一个系列都含有17%或更多经过处理或焊接的铬。在钝化之前,这些铬钢应该被钝化并适当清洗。

钝化是一种强化钢表面的强化化学试剂,如硝酸。酸能降低钢表面的酸溶性物质,使表面的高反应铬成为复合氧化物。

钝化的优点。

铬镍不锈钢系统建立后,焊接处理会破坏现有的钝化膜,降低材料的耐腐蚀性。特别是,它会出现在以下几个区域:需要延长与材料表面接触的热侵入物或残留物。通过这种方式,钝化将修复受损耐腐蚀材料表面的完整性。

化学加工

表面面膜过多的电力排除和氧化剂(O2分子)供应不足会导致表面腐蚀产物。当这种情况发生时,铬(Crn+)会与表面分离,接触到氧化物筛网下层的铁(Fe)和镍(Ni)。

在铬镍不锈钢表面形成钝化表面或形成非常重要,这样可以限度地提高材料的耐腐蚀性。这些材料在暴露在氧化环境中时会自发形成钝化表面。氧气的来源包括空气、充氧水和其他氧化气体。钝化的结果是形成均匀的耐腐蚀表面或薄膜通过氧化。

除了自发钝化外,化学和电化学处理也可以用来形成氧化膜。硝酸溶液(HNO3)是一种可以腐蚀材料的氧化酸(去除材料表面的电子)。在化学反应之前,初始反应或氧化作用可以抵抗材料的表面。这种状态的材料被称为钝化,这种现象本身被称为钝化。

铬氧化物中铬与铁的一般为0.5-5.0nm,平均为2.0-3.0nm。铬与铁在铬氧化物中的比例至少为1:2(或超过2)。

钝化操作

钝化的操作有很多种,但是它们有主要的步骤:

1)清洗(去油溶剂)

2)水冲洗

3)酸洗(钝化步骤)

4)的水洗。

材料表面需要彻底清洁,无有机或无机污垢,自由金属离子污染物或腐蚀性产品,以形成均匀、无缺陷的钝化膜。

步(去除油脂):去除污垢、灰尘和油脂。这一步是用水溶性去污剂或溶剂完成的。

第二步(水冲洗):清除溶解和游离的污垢,清除洗涤剂本身。

第三步(酸洗):去除金属表面的自由离子、金属残留物、氧化物和其他腐蚀性产品。钝化膜和钝化是在去除金属表面的污垢并提供氧化环境后形成的。这一步中通常使用无机酸。

第四步(用水冲洗)冲洗掉酸性溶液,在出水和进水性质相同之前,不断冲洗系统。

关于钝化的数据是美国测试和材料协会、ASTMA380-96、不锈钢零件、设备和系统清洗和除垢的标准程序。它包括清洗和钝化程序、化学试剂、方法和测试程序的应用。这个标准对于建立一个特定的钝化程序和其他特殊的清洁程序非常有价值。

钝化选择化学试剂。

硝酸是一种强氧化酸,也是常用的钝化酸。它不仅能产生游离铁表面,还能提供钝化所需的氧化环境。因为硝酸是一种腐蚀性的化学试剂,所以在装卸、储存和使用时必须小心。

对于各种合金不锈钢应用硝酸,QQ-P-35C(1988)是一个极好的参考指南。

考虑到废液流动的安全性、成本和环境问题,虽然传统上硝酸是钝化酸的,但钝化溶液的应用趋势是减少化学侵占。

柠檬酸和铵柠檬酸(合氨酸柠檬酸)逐渐被用作硝酸的替代品。这些化学试剂为人员和工作环境提供了理想的安全性。ASTM标准A380(1996)将这些酸归类为清洁酸,而不是钝化酸。造成这种差异的原因可能是这些酸不像硝酸那样是氧化剂。

标准除游离铁及其它金属污染物和轻表面污染物时,标准声明:柠檬酸-硝酸钠风险小。

磷酸是一种弱氧化酸,有时用于特定的钝化操作;然而,没有官方文件表明磷酸可以用作钝化酸。

含有三聚磷酸钠(STPP)、氮基三乙酸(NTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)等标准水软化化合物的螯合剂,也称为隔离剂或配位化合物,可与酸钝化溶液复合,以加强金属离子的浸出。


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