9 грудня 2010 р

Комерційні розчини гіпохлориту натрію (зазвичай з 9-15% активного хлору) стабілізуються гідроксидом натрію. Це та його сильна окисна сила роблять його дуже корозійним для багатьох будівельних матеріалів. Однак стабільність гіпохлориту натрію залежить від кількох факторів, таких як концентрація, рН, температура та домішки, такі як метали. Наприклад, якщо для приготування гіпохлориту використовується жорстка вода, вона не буде настільки стабільною через забруднення металами, такими як залізо, кальцій та інші метали, що зробить її більш агресивною щодо будівельних матеріалів резервуарів (2,18 ). Значення рН може суттєво змінюватися при утворенні гіпохлориту, наприклад, у хімічних процесах та в хлорних скруберах. На діаграмі нижче показано хімічний склад за рН, як баланс хлору, хлористоводневої кислоти (HOCI) та гіпохлориту натрію (NaOCI) проти рН.

гіпохлориту натрію

Коли стабільність системи порушена, можуть бути активовані різні механізми. Хлориста кислота (HOCI) та гіпохлорит натрію (як іон ClO -) розкладаються внаслідок декількох можливих реакцій, які можуть відбуватися як функція температури, навіть за відсутності будь-якого каталізатора (3-8). У таблиці 1 узагальнено ці реакції та їх зареєстровані енергії реакцій, не вдаючись у подальші подробиці.

Передбачається, що будь-який проміжний продукт, який утворюється під час вищезазначених реакцій, може мати значний вплив на різні матеріали. Тому перед вибором будівельного матеріалу дуже важливо знати якомога більше умов експлуатації, а отже і стабільності гіпохлориту. Слід віддавати пріоритет уникненню утворення нестійких продуктів або модифікації технологічних параметрів для поліпшення стабільності гіпохлориту.

Історична перспектива

Дослідження хімічної стійкості FRP (згідно з ASTM C581) щодо гіпохлориту натрію традиційно проводили при підвищених температурах, намагаючись чітко виявити відмінності між випробуваними системами. Це призвело до висновку, що смоли з великою стійкістю до лугів, сформульовані за системою, що не містить кобальту, в ламінатах з подвійною синтетичною вуалью Nexus ефективніше (9), як це можна побачити в додатку I. Системи без кобальту продовжують бути найкращим вибором якомога довше, так само як і бромовані вінілові ефіри епоксидних смол, як ми побачимо пізніше.

Крім того, вивчались способи зменшення кількості кобальту (і, отже, згубного ефекту) у стандартних системах затвердіння, або завдяки синергії з калієм, або заміною його ванадієм. Обидва методи показали позитивні аспекти, але дотепер не використовувались на практиці.

Транспортування та зберігання гіпохлориту натрію

Досвід вказує на такі ключові елементи для хорошого результату FRP проти гіпохлориту натрію при температурі в приміщенні:

-Використовуйте відповідну ефірну смолу вінілового ефіру, бажано бромовану.

-Правильно спроектуйте хімічний бар’єр (наприклад, з подвійною фатою на поверхні, без використання наповнювачів, добавок або пігментів) та хорошим структурним дизайном.

-Препарат без кобальту (або з дуже низьким вмістом кобальту).

-Хороше затвердіння смоли (бажано після затвердіння відповідно до рекомендацій DIN 18820).

-Проводити регулярні перевірки.

-Стабільні розчини гіпохлориту натрію (рН> 11, T 2 із завісою з боків. Панелі витримували протягом ночі при кімнатній температурі, після чого проводили після затвердіння при 94 ° C протягом 8 годин. Після розрізання до розміру панелі були краями панелей. панелі були занурені в 10-15% розчин гіпохлориту і між 50 і 65 ° C.Розчин гіпохлориту змінювали раз на тиждень, щоб підтримувати концентрацію хлору вище 9% при протягом 1, 3, 6 і 12 місяців панелі знімали, а твердість Баркола, міцність на вигин, модуль вигину, а також візуально.

Ламінати також розміщували у двох резервуарах для зберігання гіпохлориту на водоочисній станції. Ці ламінати виймали з резервуарів і відправляли на оцінку після витримки 3, 6 і 12 місяців.

Лабораторні випробування та дослідження двох резервуарів проводили з епоксидною смолою вінілового ефіру DERAKANE 1 411-350 (EVER 1), епоксидом вінілового ефіру HETRON 1 922 (EVER 2), епоксидом бромістого вінілового ефіру HETRON FR992 (BREVER1), DERAKANE 510A -40 бромований вініловий ефір епоксидної смоли (BREVER2) та DERAKANE MOMENTUM 470-300, вініловий ефір новолак епоксидної смоли (НІКОЛИ). Смолу BREVER1 випробовували з 2 шарами поліефірної завіси, 1 шаром поліефірної завіси та 1 шаром скляної завіси C. Оцінені системи затвердіння включали систему перекису метилетилкетону (MEKP)/кобальт (Co) та одну з пероксиду бензоїлу (BPO)/диметиланілін (DMA). Інші смоли випробовували лише із завісою із С-скляного покриву та затверджували за допомогою BPO/DMA. Всі зразки були затверділи протягом 8 годин при 94 ° C.

Результати

Результати лабораторних досліджень гіпохлориту натрію, стабілізованого при 50 ° C, наведені в таблиці 2.

Жоден з випробувань на зразках не продемонстрував значного зниження згинальних властивостей через 12 місяців. Поверхнева атака зразків варіювалась і визначалась візуальним оглядом. Найбільше постраждала поверхня зразків, виготовлених із смоли НІКОЛИ та затверджених BPO/DMA. Шістдесят відсотків крайнього покриття зникли під час випробувань. Ці два спостереження свідчать про хімічну атаку, тому ця смола не вважається найкращою для довгого життя. Зразок на основі BREVER1 з двома поліефірними завісами та затверділий 0,15% Co 6%/MEKP також продемонстрував поверхневу атаку.

Незважаючи на втрату блиску, мікроскопічний аналіз показав напад на поліефірну вуаль. Деякі з поліефірних волокон зникли, залишивши на їх місці порожнисті канали. Це свідчило про те, що волокна поліефіру були атаковані гіпохлоритом натрію при 50 ° С. Зразки, виготовлені за допомогою BREVER1 та поліефірного полотна, затверділого BPO/DMA, зберегли кращий зовнішній вигляд поверхні порівняно з отвердженими Co/MEKP. Кобальт надає каталітичну дію на гіпохлорит натрію, що зростає з підвищенням температури. Вважається, що продукти розкладання гіпохлориту шкідливі для поліефірної смоли та вуалі. Ламінати на основі BREVER1 та BREVER2 із завісою зі скла C та затверділою BPO/DMA зберігають напівглянцеву поверхню, і через 12 місяців не спостерігається нападу смоли. Зразки, виготовлені з EVER1 та EVER2, та вуаль з С-склом, затверділі BPO/DMA, мають більш рівну поверхню після 12 місяців. Вони продемонстрували менше нападів, ніж те, що спостерігалося при системі затвердіння на основі кобальту, але трохи вище, ніж зразки, виготовлені з BREVER1 та BREVER2.

Такі ж пробірки поміщали в резервуари для зберігання в Торнтоні, штат Колорадо, США (табл. 3) та у місті Вестмінстер, штат Колорадо, США (табл. 4), для порівняння результатів лабораторії з результатами реального життя.

НІКОЛИ не втрачав блиску поверхні та не мав незначних ознак удару смоли. В інших зразках, які оцінювались у цих цистернах, відмінностей не виявлено. Ймовірно, це пов’язано з нижчими температурами, де експонувались зразки.

Ці дані порівнювали з результатами 2-річного лабораторного дослідження при температурі 40 ° C та у стабілізованому розчині 8% гіпохлориту натрію (5,25% протягом останніх 18 місяців впливу через складність пошуку NaOCl 8% комерційного призначення). Використовувані смоли були такими:

EVER3 = DERAKANE MOMENTUM 411-350 Епоксидний вінілестер.

BREVER3 = DERAKANE MOMENTUM 510C-350 Епоксидний вінілестер.

Їх вилікували з низькою та нормальною концентрацією кобальту та за допомогою системи на основі BPO/DEA в одному випадку, для порівняння було застосовано 2 шари поліефірної вуалі NEXUSTM. Зразки після затвердіння проводили при 100 ° С протягом 5 годин.

Усі дослідні зразки зберігали глянсову поверхню через 12 місяців і не погіршились суттєво. Дослідження підтвердило, що при 40 ° C вплив кобальту на гіпохлорит натрію менш виражений. Однак можна визначити, що існує різниця між рівнем кобальту 6% 0,03% проти 0,2%. Як ламіновані смолами EVER3 та BREVER3, так і отверджені 0,03% кобальтом 6%, краще підтримують набір властивостей. Тому ми можемо зробити висновок, сказавши, що невеликі кількості кобальту можна дозволити зберігати стабілізований гіпохлорит натрію при кімнатній температурі. Вміст активного кобальту в системі затвердіння може бути мінімізований завдяки синергії з калієм. На ринку є комерційні суміші промоторів кобальту та калію.

Вплив концентрації кобальту обговорювався в попередній публікації (12). 5,25% гіпохлориту натрію тестували при 65 ° С протягом 10 місяців. Три зразки були виготовлені із застосуванням смоли EVER1 та затверділи 0,1% кобальтом 6%/MEKP, 0,3% кобальтом 6%/MEKP та BPO/DMA. На малюнку 3 представлений графік втрати ваги в порівнянні з часом експозиції для трьох систем лікування. Втрата ваги була безпосередньо пов’язана з кількістю кобальту. Таким чином, тоді як система BPO/DMA втратила лише 2% своєї ваги, система затверділа з 0,3%, втратила 18%, а система, затверділа 0,1% кобальтом, 6% втратила близько 7%.

Для вивчення впливу типу завіси були зроблені додаткові зразки зі смолою BREVER1 і введені в контакт з гіпохлоритом натрію 19% і при 65 ° С. Перший зразок із шаром завіси із С-скляного покриву був затверджений BPO/DMA, а другий зі стандартним шаром синтетичної поліефірної завіси, а також BPO/DMA. Результати наведені в таблиці 6.

Зразки, виготовлені зі стандартною поліефірною вуаллю, через 12 місяців закінчують твердість поверхні і зберігають 28% своїх згинальних властивостей. Зразки, виготовлені із завіси зі скла C, зберігали 47% твердості поверхні та 70% властивостей згинання. Підвищена температура прискорює розкладання гіпохлориту натрію і робить випробування жорсткішими. У тестах при 50 ° C на стандартну поліефірну завісу помітно атакував гіпохлорит натрію, що пояснює відмінності, виявлені при 65 ° C.

Інші програми

Хоча затвердіння BPO може допомогти покращити термін експлуатації порівняно з твердим кобальтом ламінатом, може знадобитися епізодичне відновлення хімічного бар'єру і є прийнятним. Однак у багатьох випадках для запобігання хімічної нестабільності та підвищення ефективності скруберу використовують додавання відновника, такого як бісульфіт натрію. Посилання 15, 16 та 17 дають огляд хімії, яка бере участь у цій реакції "дехлорування". Найефективнішим відновником є ​​метабісульфіт натрію. Пропонується розчинити метабісульфіт натрію у воді для отримання розчину бісульфіту натрію та дозувати його з розрахунку 3 грами метабісульфіту на 1 хлору, хоча теоретично необхідне співвідношення становило б лише 1,34: 1. Використовуючи відновник, термін служби лужного скрубера в FRP значно збільшиться і, як правило, уникне необхідності поновлювати хімічний бар'єр протягом терміну служби обладнання.

Короткий зміст та висновок

Випробування при кімнатній температурі в резервуарі для зберігання гіпохлориту натрію та в лабораторії показують дуже незначну різницю між бромованим вініловим ефіром епоксидної смоли та стандартним епоксидним вініловим ефіром бісфенолу А. Новолакові епоксидні вінілові ефірні смоли продемонстрували деякі ознаки атаки. Лабораторні дослідження, проведені при 50 ° C, прискорили атаку і виявили перевагу бромованих епоксидних смол вінілового ефіру перед вініловими ефірами на основі бісфенолу А. Стандартна поліефірна вуаль не мала переваги перед Скляна вуаль у тесті, тоді як термічно зв’язана синтетична завіса, така як NEXUS, неодноразово перевершувала синтетичну вуаль з поліестеру та завісу зі скла С. Це також можна пояснити відносно товстим багатим смолою шаром, який досягається за допомогою цієї спеціальної завіси.

Основними факторами, що впливають на термін служби ємностей для зберігання гіпохлориту натрію, є:

  • Кількість кобальту в смолі, особливо при підвищенні температури.
  • Ступінь лікування, як це продемонстровано в історичних дослідженнях та на місцях.
  • Умови експлуатації, що впливають на стабільність продукту (рН, забруднення, температура, сонячне світло).

Безкобальтова (BPO/Amine) система затвердіння, як правило, вимагає подальшого затвердіння для досягнення найкращого результату. Тому не потрібно вибирати систему затвердіння, наприклад, для прокатки сталевих резервуарів, якщо пізніше не вдається достигнути при 80 ° C. Класична система затвердіння MEKP/низьким кобальтом часто дає кращий результат для цього застосування, враховуючи, що розчин гіпохлориту натрію стабілізований і нижче 40 ° C.

Застосування відновника, такого як бісульфіт натрію, у лужних скруберах димових газів із сміттєспалювальних заводів, що містять хлор, може суттєво покращити термін експлуатації обладнання та усунути необхідність відновлення хімічного бар’єру.

Список літератури

Ця стаття є частиною презентації Майкла Йегера, представника Ashland Performance Materials, на XX Міжнародній конференції з композитних матеріалів, організованій Іспанським центром з пластмас (CEP), 23 і 24 листопада в Барселоні.