Quines diferències de composició química fan que el quars sigui totalment resistent als medis de fluorur?

# Quines són les diferències de composició química que fan que el quars sigui completament resistent als medis de fluorur? Els tubs d'escalfament de quars són capaços de resistir les solucions de cultiu de fermentació i decapat que contenen fluorur d'alta{0}concentració-, malgrat que les substàncies de fluorur són altament corrosives per a la majoria dels tubs de calefacció metàl·lics. L'excepcional rendiment anti-fluorur del quars fos d'alta-puresa és un resultat directe de la seva composició química distintiva, que el distingeix dels materials de recobriment d'acer inoxidable 316, titani de grau 2 i PFA. La resistència del quars a la corrosió del fluor es pot dilucidar examinant la seva composició molecular i les característiques de la reacció química. La taula adjunta ofereix una comparació intuïtiva de la composició i la resistència al fluor de quatre materials de tubs de calefacció anticorrosió populars.|Material del tub de calefacció|Composició química principal|Característica de reacció amb ions fluorur|Concentració màxima de fluorur tolerable|Risc de dany permanent|| ----|----|----|----|----|| Quars fos d'alta puresa|Cristall de diòxid de silici SiO₂|No hi ha reacció química espontània a temperatura normal|Concentració il·limitada|Només corroït per àcid fluorhídric concentrat a alta temperatura|| Acer inoxidable 316|Ferro, crom, níquel, molibdè|Corrosió ràpida per picat|Per sota de 10 ppm|Fuga a través de la paret en unes setmanes|| Titani pur grau 2|Substància simple de titani metall|Aprimament uniforme irreversible|Per sota d'1 ppb|Desballestament del tub sencer un cop contaminat|| Escalfador recobert de PFA|Substrat d'acer al carboni + recobriment de fluoropolímer|Revestiment lent inflor i envelliment|Per sota de 50 ppm|Penetració del recobriment després d'un contacte a llarg termini|El component bàsic dels tubs de quars industrials qualificats és el diòxid de silici amb una puresa superior al 99,99%. S'estableixen enllaços covalents estables dins de l'estructura cristal·lina del diòxid de silici. Les temperatures de treball d'entre 20 i 90 graus F són típiques per a la fermentació convencional. Els ions fluorurs no poden interrompre l'enllaç Si-O estret en graus , donant lloc a l'absència de subproductes de fluorur metàl·lic soluble i l'absència de marques de gravat a la superfície del tub. A diferència dels tubs d'escalfament metàl·lics que depenen de les pel·lícules de passivació superficial per a la protecció, les propietats anticorrosives del quars es deriven de la seva estructura molecular intrínseca, en lloc d'una capa protectora superficial fràgil. Això elimina el risc de fallada de la pel·lícula protectora a causa de l'erosió o neteja del mitjà. El quars és perfectament resistent al fluor; tanmateix, té una clara vulnerabilitat: l'estructura cristal·lina de diòxid de silici serà destruïda per un fort detergent CIP alcalí, donant lloc a capes glaçades irreversibles que són propenses al creixement de biofilm. Això implica que els tubs de calefacció de quars només es poden combinar amb fluxos de procés que contenen àcid i fluor, i s'han d'instal·lar enclavaments mecànics per aïllar completament el líquid de neteja alcalí. Els tubs de titani i d'acer inoxidable no estan del tot disponibles als laboratoris de fermentació que utilitzen freqüentment reactius que contenen fluor, i els escalfadors de PFA només poden funcionar com a equips de transició temporal a causa de la seva tolerància restringida al fluor. L'única solució de calefacció estable a llarg termini són els tubs de quars. Per aprofitar plenament l'avantatge únic anti-fluor de la seva composició química especial, els operadors de producció han de separar estrictament les canonades àcids i àlcalis i regular la velocitat d'escalfament per sota de 0,4 graus / min en condicions de treball que contenen fluor. Això reduirà els costos de substitució dels equips i els riscos de contaminació mitjans.