酸洗鈍化在制藥工程中的應(yīng)用

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前言

為了使藥品沒有不利變化，在設(shè)計制藥設(shè)備和高純水系統(tǒng)時，需要確保其與產(chǎn)品的接觸面沒有反應(yīng)、添加和吸收?？紤]到鉻鎳不銹鋼（SS）高純水系統(tǒng)基本由鉻鎳不銹鋼制成。鈍化應(yīng)限度地提高材料的耐腐蝕性。不銹鋼是將鋼浸泡在硫酸/硝酸/氫氟酸中，以去除鋼表面的硫化錳、污垢、雜質(zhì)和缺陷。

當(dāng)鋼從酸浴中取出時，其表面會立即形成一層薄薄的氧化物。這種氧化物層可以使不銹鋼表面不活潑，不具有反應(yīng)性，不易腐蝕。300系列鉻鋼中，任何系列都含有17%以上的處理或焊接鉻，使用前應(yīng)鈍化，鈍化前應(yīng)適當(dāng)清洗。

鈍化作用是通過硝酸等強(qiáng)氧化化化學(xué)試劑來加強(qiáng)鋼表面。酸可以減少鋼表面的酸溶性物質(zhì)，使表面的高反應(yīng)鉻處于復(fù)合氧化形式。

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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)：受熱侵襲或需要延長與材料表面接觸時間的殘留物。這樣，鈍化就可以修復(fù)損壞的耐腐蝕材料表面的完整性。

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化學(xué)加工

表面排除表面膜和氧化劑（O2分子)供應(yīng)不足會形成表面腐蝕產(chǎn)物。在這種情況下，鉻。（Crn+）它將與表面分離，材料篩下層的鐵（Fe）和鎳（Ni）暴露氧化。

在鉻鎳不銹鋼表面形成鈍化表面或薄膜是非常重要的，它可以限度地提高材料的耐腐蝕性。當(dāng)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)果是形成氧化均勻的耐腐蝕表面或薄膜。

化學(xué)和電化學(xué)加工除了自發(fā)鈍化外，還可以用來形成氧化物膜。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(yīng)或氧化可以抵抗材料表面，然后進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。處于這種狀態(tài)的材料被稱為“經(jīng)鈍化的”這種現(xiàn)象本身就被稱為“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以上)。

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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)的水洗

為了形成均勻的鈍化膜，材料表面應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，要求材料表面應(yīng)完全清潔，無有機(jī)或無機(jī)污染物、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來完成這一步。

第二步：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、金屬殘留物、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)鈍化效果。這一步通常使用無機(jī)酸。

第四步（終水洗）沖洗酸溶液，并不斷沖洗系統(tǒng)，直到水的性質(zhì)與水相同。

美國實驗與材料協(xié)會，ASTMA380-96，“不銹鋼零件、設(shè)備及系統(tǒng)清洗及除垢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程”它是關(guān)于鈍化的信息。它包括：清潔和鈍化程序、化學(xué)試劑的應(yīng)用、方法論和檢測程序。該標(biāo)準(zhǔn)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(xué)試劑的選擇

硝酸鹽是一種強(qiáng)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(xué)試劑，因此在裝卸、儲存和使用時必須小心。

硝酸應(yīng)用于各種合金不銹鋼時，《聯(lián)邦規(guī)范》QQ-P-35C(1988)是極好的參考指導(dǎo)。

雖然硝酸鹽是傳統(tǒng)鈍化酸的，但鈍化溶液的應(yīng)用趨勢是減少化學(xué)侵占性，并考慮到廢液的安全性、成本和環(huán)境問題。

檸檬酸和銨檸檬酸（合氨檸檬酸）正逐漸被用作硝酸的替代品。這些化學(xué)試劑為人員和工作環(huán)境提供了理想的安全性。ASTM標(biāo)準(zhǔn)A380(1996)將這些酸歸類為清潔酸而不是鈍化酸。這種差異的原因可能是這些酸不像硝酸那樣是氧化劑。

標(biāo)準(zhǔn)聲明：檸檬酸硝酸鈉在去除游離鐵和其他金屬污染和輕表面污染物時風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)的水軟化化合物，如三聚磷酸鈉（STPP），氮基三乙酸（NTA）乙二胺四乙酸（EDTA）在酸鈍化溶液中加強(qiáng)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鈍化酸的侵占性要求。根據(jù)焊接特性和電解拋光不銹鋼鈍化的表面性能，降低酸的接觸時間、溫度、和/或濃度。

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化學(xué)試劑的應(yīng)用方法

鈍化可以通過一系列的應(yīng)用來實現(xiàn)。

清洗去垢劑時，攪拌或沖擊可以得到的效果。在酸洗過程中，化學(xué)試劑的接觸通常是充分的。鈍化操作的方法是再循環(huán)。再循環(huán)可以達(dá)到流量標(biāo)準(zhǔn)(通常是1.5m/sec）。