Natrium asetat (CH₃COONa) pada kepekatan 50% dan 90 darjah digunakan dalam pencelupan tekstil dan sebagai agen penimbal. Penyelesaiannya adalah beralkali (pH 8–9). Kekotoran asid asetik daripada hidrolisis atau pencemaran merendahkan pH. Apabila pH turun di bawah 5, filem pasif titanium menjadi tidak stabil, dan tindak balas katodik beralih daripada pengurangan oksigen kepada evolusi hidrogen. Hidrogen atom boleh meresap ke dalam kekisi titanium dan membentuk hidrogen molekul pada lompang dalaman, menyebabkan melepuh pada permukaan. Kekotoran asid asetik maksimum yang dibenarkan untuk mengelakkan lepuh hidrogen ialah 500 ppm (0.05%). Di atas paras ini, pH jatuh di bawah 5, dan lepuh terbentuk dalam masa 100–500 jam.

Mekanisme Lepuh Hidrogen dalam Larutan Asetat

Dalam alkali natrium asetat, tindak balas katodik adalah pengurangan oksigen, yang tidak menghasilkan atom hidrogen. Asid asetik merendahkan pH: CH₃COOH → CH₃COO⁻ + H⁺. Pada pH di bawah 5, tindak balas evolusi hidrogen 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ menjadi baik secara termodinamik. Perantaraan hidrogen atom (H) dihasilkan pada permukaan titanium. Sesetengah hidrogen atom bergabung semula untuk membentuk gas H₂, tetapi pecahan meresap ke dalam kekisi titanium. Atom hidrogen berhijrah ke lompang dalaman, kemasukan, atau sempadan butiran, di mana ia bergabung semula untuk membentuk gas H₂. Tekanan gas terkumpul, menyebabkan permukaan melepuh yang boleh pecah.

Melepuh Kuantitatif sebagai Fungsi Kepekatan Asid Asetik

Ujian terkawal dalam 50% natrium asetat dengan kekotoran asid asetik yang berbeza-beza pada 90 darjah selama 500 jam telah mewujudkan perkara berikut. Pada asid asetik di bawah 100 ppm, pH ialah 8.5–9.0, tiada evolusi hidrogen berlaku, tiada lepuh terbentuk, dan permukaan kekal cerah. Pada 100–300 ppm, pH ialah 6.0–7.5, surih evolusi hidrogen mungkin berlaku, tetapi tiada lepuh yang kelihatan. Pada 300–500 ppm, pH ialah 5.0–6.0, kadangkala lepuh kecil (<0.5 mm diameter) form after 300–500 hours, and the blister density is 1–5 per cm². At 500–1,000 ppm, the pH drops to 4.0–5.0, moderate blistering occurs with blister size 0.5–2 mm, blister density reaches 5–20 per cm², and blistering initiates within 100–300 hours. Above 1,000 ppm, the pH falls below 4.0, severe blistering occurs with blister size exceeding 2 mm, blister density exceeds 20 per cm², and blistering initiates within 50–150 hours.

Pengaruh Suhu dan Tahap Oksigen pada Ambang Lepuh

The maximum allowable acetic acid decreases with increasing temperature. At 70°C, the allowable acetic acid is 1,000 ppm (0.1%). At 80°C, it is 750 ppm. At 90°C, it is 500 ppm. At 100°C, it is 300 ppm. At 110°C, it is 150 ppm. Dissolved oxygen level also affects the threshold; deaerated solutions cause blistering at lower acetic acid concentrations because oxygen reduction is not available to compete with hydrogen evolution. Aerated solutions (oxygen >5 ppm) meningkatkan asid asetik yang dibenarkan sebanyak 30-50%.

Panduan Kawalan Kekotoran Asid Asetik untuk Pemanas Natrium Asetat

Jadual berikut menyediakan kepekatan maksimum asid asetik yang dibenarkan untuk pemanas titanium Gred 2 dalam 50% natrium asetat pada 90 darjah, berdasarkan hayat perkhidmatan yang diingini dan toleransi melepuh.

Kejuruteraan Melangkaui Kawalan Asid Asetik

Gred titanium menjejaskan rintangan melepuh. Gred 7 (palladium-stabil) mempunyai toleransi 3–5 kali lebih tinggi kepada asid asetik kerana paladium memangkinkan penggabungan semula hidrogen, mengurangkan jumlah hidrogen yang memasuki logam. Gred 12 menawarkan peningkatan pertengahan. Ketebalan dinding tidak menghalang melepuh tetapi dinding tebal boleh bertolak ansur dengan lebih banyak lepuh sebelum kebocoran. pH larutan perlu dipantau setiap minggu; jika pH jatuh di bawah 7, tambah natrium hidroksida untuk menaikkannya. Selimut nitrogen untuk mengecualikan oksigen mengurangkan ambang asid asetik yang dibenarkan. Menambah oksidan seperti natrium nitrit (100 ppm) meningkatkan ambang dengan menggalakkan pengurangan oksigen berbanding evolusi hidrogen.

Membuat Spesifikasi Termaklum

Untuk pemanas titanium Gred 2 yang digunakan untuk memanaskan 50% natrium asetat pada 90 darjah, kekalkan kekotoran asid asetik di bawah 300 ppm untuk memberikan margin keselamatan di bawah ambang lepuh 500 ppm. Pantau pH mingguan; jika pH turun di bawah 7, tambah 0.1% natrium hidroksida untuk memulihkan kealkalian. Untuk aplikasi di mana paras asid asetik melebihi 500 ppm, nyatakan titanium Gred 7 atau tambahkan oksidan seperti 100 ppm natrium nitrit. Semasa operasi, periksa permukaan pemanas untuk mengesan lepuh setiap 3 bulan; jika lepuh ditemui, neutralkan larutan dan gantikan pemanas. Dengan mengawal kekotoran asid asetik di bawah 500 ppm, jurutera menghalang hidrogen melepuh pemanas titanium Gred 2 dalam perkhidmatan natrium asetat.