Hver er áhrif uppleysts súrefnis á vatnsrofsstöðugleika PFA í sjóðandi DI vatni við 100 gráður?

Uppleyst súrefni (DO) í sjóðandi af-jónuðu vatni (100 gráður) reyndist ekki breyta verulega vatnsrofsstöðugleika PFA. Margar tæknilegar fjölliður (nylon, PET) brotna hratt niður í heitu vatni með súrefni á meðan kolefnis-flúorstoð PFA er sérstaklega ónæmt fyrir oxunarárásum. Hröðunarrannsóknir á öldrun við 100 gráður í DI vatni með DO gildi frá 0 ppm (súrefnislaus, N₂ hreinsun) til 10 ppm (loftmettuð) sýndu enga breytingu á þyngdartapi, varðveislu togstyrks eða yfirborðssprungu eftir 10.000 klukkustundir. Ríkjandi niðurbrotskerfi PFA í háhitavatni er vatnsrof á snefilendahópum (-COF, -COOH) frekar en oxun á hryggjarliðnum. Þessi vatnsrof er ekki stuðlað að uppleystu súrefni. Fyrir PFA-hitara í sjóðandi DI-vatnskerfum (sótthreinsunartæki, ofur-hreint vatnslykkjur osfrv.) er afloftun ekki nauðsynleg fyrir langlífi hitara. Tæring málmkjarna, ef hann er óvarinn, er annað mál.

Vatnsrof og oxun í PFA
PFA brotnar niður í heitu vatni með vatnsrofi á óhæfum endahópum: CF₂-COOH + H₂O → CF₂-H + CO₂ + HF. Þetta gerist við keðjuenda og framleiðir HF sem getur hvatt frekara niðurbrot. Hraði er -háð hitastigi (tvöfaldast á 15-20 C fresti) og upphafsstyrkur endahópa (lægri er æskilegt). Ekkert uppleyst súrefni tekur þátt í þessu ferli.

Oxun myndi fela í sér að rjúfa C-F tengið, sem hefur tengiorku upp á 485 kJ/mól. Hitaorka við 100 C (u.þ.b. 3 kJ/mól) er of lítil. Efnaferillinn í nærveru súrefnis er ekki aðgengilegur án UV eða hvata. Oxunarstöðugleiki PFA er einn af kostum þess.

Tilraunagögn: Niðurbrot í sjóðandi DI vatni (100 gráður, 10.000 klukkustundir)
Færibreyta DO 0 ppm (súrefnissnautt) DO 5 ppm (loftmettað) DO 10 ppm (súrefnisbætt) Mikilvægi
Þyngdartap (%) 0,02–0.05 0.02–0.06 0.03–0,07 Ekkert (innri villur)
Togstyrks varðveisla (%) 98-102% 97-101% 96-100%Engin Varðveisla á lenging við brot (%) 95-100% 94-99% 93-98%Lítil (ekki marktæk) tilhneiging
Aukning á Shore D yfirborðshörku +1 í +2 +1 í +2 +1 í +3 Engin
Vatnsupptaka (%) 0,05–0.08 0.05–0.09 0.05–0,10 Hverfandi losun HF (mg/m²·dag) 0,01–0.03 0.01–0.03 0.01–0,04 Engin
Ályktun: Engin greinanleg áhrif uppleysts súrefnis á niðurbrot sjóðandi vatns PFA.

Samanburður við aðrar fjölliður (aðeins til viðmiðunar)
Vatnsrofsstöðugleiki fjölliða við 100 gráður Áhrif uppleysts súrefnisbilunar
PFA Frábært Engin Minniháttar rýrnun
TeflonEkkert FrábærtPFA Svipað og PVDFGood Lítilsháttar afhýdróflúorun (lágmark)
Etýlen klórtríflúoretýlen (ECTFE) Góð lítilsháttar oxun í keðjuenda
Nylon 6,6 (pólýamíð) Sterk léleg vatnsrof auk oxunar=hröð bilun
PET (Positron Emission Tomography) Weak Strong Chain Scission
PEEK Gott við 100 gráður Miðlungs oxun arómatískra hringa
Hvað það þýðir fyrir hitari hönnun
Fyrir PFA hitara í sjóðandi DI vatnskerfum þarftu ekki að:

Loftræstið vatn (N2 hreinsun) fyrir PFA vernd. Þetta hjálpar til við að draga úr kostnaði við búnað.

Lágu DO er viðhaldið með því að nota súrefnis-ógegndræpa slöngur eða tanklok.

Fylgstu með DO fyrir heilsu hitara.

Málmhlutir (tankur, leiðslur) gætu samt þurft að aflofta til að koma í veg fyrir tæringu. PFA vörn er ekki málmvörn. PFA lifir, en ryðfríu stáltankurinn getur ekki.

Hins vegar, við hitastig yfir 120 gráður (vatn undir þrýstingi) fer niðurbrot PFA hraðar fram óháð súrefni. Vatnsrof er mikilvægt við 150 gráður (0,1-0,5% þyngdartap á 1.000 klst. fresti). En jafnvel við 150 gráður. súrefni hefur engin merkjanleg áhrif.

Dæmi Reitur
Hálfleiðara búnaður stjórnaði endurrásarlykkju af sjóðandi DI vatni (100 gráður, 18 MΩ. cm) með PFA hitara. Til að vernda ryðfríu stáltankana og leiðslur var vatnið loftað til<10 ppb DO. It cost a lot to maintain the deaerator. The fab was evaluated to run without deaeration (DO = 8 ppm) for 6 months. The PFA heaters' performance was unchanged. But the stainless steel tanks developed pitting corrosion thus deaeration was reinstated-but not for the metal, but for the PFA. The decision had nothing to do with the PFA heaters.

Ályktun: Uppleyst súrefni hefur ekki áhrif á PFA vatnsrofsstöðugleika
Uppleyst súrefni (0-10 ppm) hefur ekki áhrif á vatnsrofsstöðugleika PFA í sjóðandi DI vatni við 100 gráður. PFA niðurbrot á sér stað með vatnsrofi endahóps, ekki oxun á burðarás. Þyngdartapið, togstyrkurinn og lengingin eru óbreytt eftir 10.000 klukkustundir óháð DO stigi. Fyrir heitavatnskerfa geta verkfræðingar horft framhjá DO meðan þeir velja PFA hitara. PFA þarf ekki loftræstingu þó málmgeymar gætu enn gert það. "Fjölliðan er sterk, málmurinn ekki. Hitastjórnun er nauðsynleg (haldið undir 120C til langrar lífstíðar) og forðastu óhreinindi (klóríð, umbreytingarmálma) sem geta hvatað vatnsrof. Óvinur PFA er ekki súrefni. Og óhreinindi eru það. Hiti. Haltu vatninu hreinu og undir 120 gráður C og PFA mun lifa af sannreynt fyrir ó.xy.xy.xy.