ویژگیهای ساختاری، مکانیزمهای ضد خوردگی و محدودیتهای کاربردی کوارتز ضد خوردگی{1} لولههای گرمایشی
لولههای گرمایش کوارتز، اجزای ویژهای غیر آلی ضد خوردگی هستند که به طور گسترده در تخمیر شیمیایی آزمایشگاهی و دستهای کوچک استفاده میشوند. شیشه کوارتز با خلوص بالا، متفاوت از لولههای گرمایش فلزی و فلوروپلاستیک،-شیشههای کوارتز{4}}بی اثر شیمیایی فوقالعاده{4}}بالا دارند و آن را قادر میسازند در برابر اسیدهای قوی و محیطهای خورنده اکسیداتیو که به لولههای فولادی ضد زنگ و تیتانیوم 316 لیتری آسیب میرسانند، مقاومت کند. بخاریهای کوارتز با سطح صاف غیر فلزی، بارندگی یون صفر و مقاومت عالی در دمای بالا، فاصله کاربرد لولههای حرارتی فلزی را در محیطهای اسیدی شدید پر میکنند. با این حال، ساختار شکننده و مقاومت قلیایی ضعیف آنها محدودیت های استفاده آشکاری را به همراه دارد. این مقاله اصول ضد خوردگی، مزایای{12}}سایت و خطرات خرابی لولههای گرمایش کوارتز را تجزیه و تحلیل میکند.
مزیت اصلی ضد خوردگی لوله های کوارتز از ساختار مولکولی دی اکسید سیلیکون پایدار آنها ناشی می شود. کوارتز ذوب شده با خلوص بالا با اسید سولفوریک رقیق، اسید هیدروکلریک، اسید سیتریک و اسیدهای تخمیر آلی مختلف تحت دماهای گرمایش معمولی واکنش نمی دهد. بر خلاف فولاد ضد زنگ که به محافظ فیلم غیرفعال و لولههای تیتانیوم وابسته به لایه اکسید خود{4}}متکی است، کوارتز خود یک ماده ذاتاً مقاوم در برابر خوردگی-بدون لایه محافظ سطحی است. هیچ خطری برای آسیب فیلم، خوردگی حفره ای یا انحلال یون فلزی وجود ندارد، که می تواند خلوص شیمیایی پایدار را در-محیط های گرمایش اسیدی طولانی مدت حفظ کند و از آلودگی متقاطع- متوسط جلوگیری کند.
لوله های گرمایش کوارتز دارای مزایای ضد رسوب{0} و استریل سطح منحصر به فردی هستند. سطح فوق العاده صاف غیر متخلخل-از چسبندگی بیوفیلم میکروبی و رسوب تبلور مقیاس جلوگیری می کند. در سناریوهای تخمیر و گرم کردن معرف های شیمیایی، متابولیت های باقیمانده و رسوبات نمک به راحتی نمی توانند محکم به هم متصل شوند. شستشوی معمولی آب و تمیز کردن گردشی CIP میتواند بدون آلودگیزدایی کامل بدون باقیمانده زوایای مرده کثیفی انجام شود. این ویژگی باعث میشود لولههای کوارتز برای گرم کردن معرف با خلوص بالا و آزمایشهای تخمیر استریل در مقیاس کوچک که به باقیماندههای ناخالصی بسیار کم نیاز دارند، مناسب باشند.
از نظر سازگاری با دمای{0}بالا، بخاریهای کوارتز عملکرد بهتری نسبت به لولههای گرمایش با پوشش PFA دارند. مواد PFA مستعد پیری حرارتی، تاول زدن پوشش و تجزیه در دمای بالاتر از 120 درجه هستند، در حالی که لولههای کوارتز با کیفیت بالا میتوانند تحت حرارت طولانی مدت 300 درجه کار کنند. برای گرمایش استریلیزاسیون در دمای بالا و سیستمهای واکنش متوسط اسید جوش بالا، لولههای کوارتز پایداری ساختاری قابل اعتمادی دارند و خرابی پیری یا آلودگی بارندگی آلی ایجاد نمیکنند.
با وجود مقاومت اسیدی برجسته، لوله های گرمایش کوارتز دارای نقص های کاربردی کشنده هستند. بزرگترین نقطه ضعف مقاومت ضعیف در برابر قلیایی است. محلول قلیایی با غلظت{2}بالا تحت واکنش شیمیایی با دی اکسید سیلیکون قرار می گیرد که باعث یخ زدگی سطح، خوردگی و کاهش نفوذپذیری می شود. تمیز کردن طولانی مدت قلیایی داغ به تدریج دیواره لوله را فرسایش می دهد، حفره های ریز تشکیل می دهد و در نهایت منجر به پارگی لوله می شود. بنابراین، لولههای کوارتز نمیتوانند با قلیاییهای متداول-حاوی فرآیندهای تمیز کردن CIP کارگاههای تخمیر سازگار شوند، که این بزرگترین مانع برای-ترویج صنعتی در مقیاس بزرگ است.
ویژگی های ساختاری شکننده یکی دیگر از محدودیت های کلیدی است. جدا از لوله های فلزی انعطاف پذیر، شیشه کوارتز به ضربه های مکانیکی، لرزش و شوک حرارتی بسیار حساس است. افزایش و کاهش سریع دما باعث ایجاد تنش داخلی می شود که منجر به ایجاد ترک های ریز نامرئی و شکستگی ناگهانی می شود. نصب و راه اندازی در محل، جداسازی قطعات و گشت روزانه به استانداردهای حفاظتی بسیار سختگیرانه نیاز دارد و برای محیطهای تولید صنعتی با ارتعاش بالا و جریان بزرگ- مناسب نیست. علاوه بر این، لولههای کوارتز دارای چگالی توان سطحی پایین و راندمان انتقال حرارت آهسته هستند و قادر به پاسخگویی به تقاضای گرمایش سریع مخازن تخمیر در مقیاس بزرگ نیستند.
به طور خلاصه، لولههای گرمایش ضد خوردگی کوارتز دارای مزایای غیرقابل جایگزینی در سناریوهای گرمایش با اسید قوی،-درجه حرارت بالا و{2}}با خلوص بالا، با آلودگی فلزی صفر و عملکرد ضد رسوب پایدار است. به دلیل حساسیت به خوردگی قلیایی و ساختار شکننده، آنها برای تولید تخمیر صنعتی معمولی با تمیز کردن متناوب اسید- قابل استفاده نیستند. شرکتها باید شکنندگی ساختاری و سازگاری متوسط را بهعنوان معیار اصلی انتخاب در نظر بگیرند و برای دستیابی به تطابق معقول تجهیزات، بخاریهای کوارتز را در شرایط کار آزمایشگاهی، دستهای{7} و خاص استفاده کنند.
