酸洗鈍化在制藥工程中的應用

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前言

為了防止藥物的不利變化，在設計制藥設備和高純水系統(tǒng)時，需要確保它們與產(chǎn)品的接觸面具有反應性、添加性和吸收性?？紤]到鉻鎳不銹鋼（SS）高純水系統(tǒng)基本由鉻鎳不銹鋼材料組成。鈍化應限度地提高材料的耐腐蝕性。不銹鋼是將鋼浸入硫酸/硝酸/氫氟酸中，以去除鋼表面的硫化錳物質(zhì)、污垢、雜質(zhì)和缺陷。

當鋼從酸浸浴中取出時，其表面會立即形成一層薄薄的氧化物。該氧化物層使不銹鋼表面不活躍，不反應，不易腐蝕。在300系列鉻鋼中，任何系列都含有17%或更多經(jīng)過處理或焊接的鉻。這些鉻鋼在使用前應鈍化，鈍化前應適當清洗。

鈍化通過硝酸等強氧化化化學試劑加強鋼表面。酸可以減少鋼表面的酸可溶性物質(zhì)，使表面的高反應鉻處于復合氧化物的形式。

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鈍化的優(yōu)點

鉻鎳不銹鋼系統(tǒng)建立后，焊接處理會破壞現(xiàn)有的鈍化膜，降低材料的耐腐蝕性。特別是在以下地區(qū)：受熱或需要延長與材料表面接觸時間的殘留物。這樣，鈍化將修復受損耐腐蝕材料表面的完整性。

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化學加工

表面膜的過度電排除和氧化劑（O2分子)供應不足會形成表面腐蝕產(chǎn)物。當這種情況發(fā)生時，鉻（Crn+）材料篩下層的鐵將與表面分離（Fe）和鎳（Ni）暴露氧化。

在鉻鎳不銹鋼表面形成鈍化表面或膜非常重要，可以限度地提高材料的耐腐蝕性。當暴露在氧化環(huán)境中時，這些材料會自發(fā)地形成鈍化表面。氧氣的來源包括：空氣、充氧水和其他氧化大氣。鈍化的結(jié)果是形成均勻的氧化耐腐蝕表面或膜。

化學和電化學加工除自發(fā)鈍化外，還可用于形成氧化物膜。硝酸溶液（HNO3)是氧化酸(去除材料表面的電子)，可以腐蝕材料。初始反應或氧化可以抵抗材料表面，然后進行化學反應。這種狀態(tài)的材料被稱為“經(jīng)鈍化的”，這種現(xiàn)象本身被稱為“鈍化性”。

鉻氧化物膜的厚度范圍通常為0.5-5.0nm，平均在2.0-3.0nm。鉻氧化物中鉻和鐵的原子百分比至少為1:2(或2)。

04

鈍化操作

鈍化操作有很多種，但它們有共同的主要步驟：

1)洗(去油溶劑)

2)水沖洗

3)酸洗(鈍化步驟)

4)終水洗

為形成均勻、無缺陷的鈍化膜，應預處理材料表面，要求材料表面完全清潔，無有機或無機污垢、自由金屬離子污染物或腐蝕性產(chǎn)物。

步(去油):去除污垢、灰塵、油脂。使用水溶性去污劑或溶劑完成此步驟。

第二步(水沖洗):去除溶解和游離的污垢，以及清潔劑本身。

第三步（酸洗）：去除金屬表面的自由離子、金屬殘渣、氧化物和其他腐蝕性產(chǎn)物。去除金屬表面的污垢并提供氧化環(huán)境后，形成鈍化膜，實現(xiàn)鈍化。無機酸通常用于這一步。

第四步(水洗)沖洗酸性溶液，并不斷沖洗系統(tǒng)，直到出來的水和進去的水性質(zhì)相同。

美國試驗與材料協(xié)會，ASTMA380-96，“清潔和除垢不銹鋼零件、設備和系統(tǒng)的標準程序”這是一個關(guān)于鈍化的數(shù)據(jù)。它包括：清潔和鈍化程序、化學試劑的應用、方法論和檢測程序。該標準對建立特定的鈍化和其他特殊的清潔程序非常有價值。

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鈍化化學試劑的選擇

硝酸是一種強氧化酸，是常用的鈍化酸。它不僅能產(chǎn)生游離鐵表面，還能提供鈍化所需的氧化環(huán)境。由于硝酸鹽是一種腐蝕性化學試劑，在裝卸、儲存和使用時必須小心。

硝酸在各種合金不銹鋼中的應用，聯(lián)邦規(guī)范QQ-P-35C(1988)是極好的參考指導。

雖然傳統(tǒng)上硝酸是鈍化酸的，但鈍化溶液的應用趨勢是降低化學侵占性，并考慮到廢液流的安全性、成本和環(huán)境問題。

檸檬酸和銨基檸檬酸(合氨檸檬酸)正逐漸被用作硝酸鹽的替代品。這些化學試劑為人員和工作環(huán)境提供了理想的安全性。ASTM標準A380(1996)將這些酸分為清潔酸，而不是鈍化酸。造成這種差異的原因可能是這些酸不像硝酸鹽那樣是氧化劑。

該標準聲明：檸檬酸-硝酸鈉在去除游離鐵和其他金屬污染物和輕表面污染物時危險。

磷酸是一種弱氧化酸，有時用于特定的鈍化操作；然而，沒有正式的文件表明磷酸可以用作鈍化酸。

螯合劑，又稱隔離劑或配位化合物，包括所有標準水軟化化合物，如三聚磷酸鈉（STPP），氮基三乙酸（NTA）以及乙二胺四乙酸（EDTA）在酸鈍化溶液中加強金屬離子的浸出。

電解拋光管的環(huán)軌焊接降低了初始鈍化中使用的鈍化酸的侵占性要求。根據(jù)焊接特性和電解拋光不銹鋼的鈍化表面性能，降低酸的接觸時間、溫度、/或濃度。

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應用化學試劑

鈍化可以通過一系列的應用來實現(xiàn)。

洗滌去垢劑時，攪拌或沖擊效果?；瘜W試劑在酸洗過程中通常接觸充分。鈍化操作的應用方法是再循環(huán)。再循環(huán)可以達到流量標準(通常是1.5m/sec）。