Titanium gred 7 mengandungi 0.12–0.25% paladium, yang merupakan pemangkin yang cekap untuk penguraian hidrogen peroksida: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂. Pada 60 darjah , kadar penguraian awal adalah tinggi, menghasilkan gelembung oksigen yang melekat pada permukaan yang kaya dengan-paladium. Apabila gelembung terkumpul, ia menyekat tapak pemangkin aktif, mengurangkan kadar penguraian sebanyak 50–80% dalam masa 24 jam. Pempasifan permukaan paladium oleh gelembung oksigen boleh diterbalikkan apabila dibersihkan. Fenomena ini penting dalam aplikasi di mana hidrogen peroksida mesti dipelihara atau di mana evolusi oksigen boleh menyebabkan masalah proses.

Mekanisme Palladium-Penguraian Bermangkin dan Pempasifan Buih

Permukaan paladium memangkinkan penguraian hidrogen peroksida melalui mekanisme radikal. Tindak balas menghasilkan gas oksigen, yang nukleus pada permukaan sebagai gelembung. Pada mulanya, buih-buih kecil mudah tertanggal. Apabila tindak balas berterusan, supersaturasi oksigen meningkat, dan gelembung membesar dan melekat dengan lebih kuat. Gelembung yang melekat secara fizikal menyekat akses H₂O₂ ke permukaan paladium, mengurangkan kadar tindak balas. Kawasan liputan gelembung meningkat dengan masa, berikutan isoterma penjerapan Langmuir. Liputan maksimum mencapai 80–90% permukaan.

Kadar Penguraian Kuantitatif sebagai Fungsi Masa

Ujian terkawal dalam 0.2% H₂O₂ pada 60 darjah pada titanium Gred 7 telah menetapkan kadar evolusi oksigen berikut dari semasa ke semasa. Pada 0.5 jam, kadar evolusi O₂ ialah 2–5 mL per cm² sejam, dan aktiviti pemangkin relatif ialah 100%. Pada 2 jam, kadar menurun kepada 1.5–3 mL/cm²·h, dan aktivitinya ialah 70%. Pada 6 jam, kadarnya ialah 1–2 mL/cm²·j, dan aktiviti ialah 50%. Pada 12 jam, kadarnya ialah 0.5–1.5 mL/cm²·h, dan aktiviti ialah 30%. Pada 24 jam, kadarnya ialah 0.3–1 mL/cm²·h, dan aktiviti ialah 20%. Pada 48 jam, kadarnya ialah 0.2–0.8 mL/cm²·h, dan aktiviti ialah 15%. Pada 100 jam, kadar stabil pada 0.1–0.5 mL/cm²·j, dan aktiviti ialah 10%.

Pengaruh Kepekatan dan Suhu H₂O₂ terhadap Penyahaktifan

Kadar penyahaktifan bergantung pada kepekatan dan suhu H₂O₂. Pada 0.1% H₂O₂ dan 60 darjah , kadar permulaan ialah 1–3 mL/cm²·h, dan kadar selepas 24 jam ialah 0.2–0.6 mL/cm²·h, dengan faktor penyahaktifan 5. Pada 0.2% H₂O₂ dan 60 darjah 2–5, kadar awal ialah 2–5 mL/jam 0.3–1 mL/cm²·h, dan faktor penyahaktifan ialah 5. Pada 0.5% H₂O₂ dan 60 darjah , kadar awal ialah 5–10 mL/cm²·h, kadar 24 jam ialah 0.8–2 mL/cm²·h, dan faktor kekal 5. Pada ₂0.2% pada kadar ₂,40% 1–2 mL/cm²·h, kadar 24 jam ialah 0.2–0.5 mL/cm²·h, dan faktornya ialah 5. Pada 0.2% H₂O₂ dan 80 darjah , kadar awal ialah 5–10 mL/cm²·h, kadar 24 jam ialah 1–2 mL/cm, dan faktor penyahaktifan ialah 1–2 mL/cm. menunjukkan bahawa liputan gelembung adalah mekanisme yang dominan.

Panduan Pengurusan Aktiviti Pemangkin untuk Penyelesaian H₂O₂

Jadual berikut menyediakan cadangan untuk menguruskan pemanas titanium Gred 7 dalam larutan hidrogen peroksida berdasarkan tahap kestabilan H₂O₂ yang dikehendaki.

Kejuruteraan Melangkaui Penyahaktifan Bermangkin

The titanium grade selection is critical. Grade 2 has no palladium and does not catalyze H₂O₂ decomposition, making it the preferred choice when H₂O₂ stability is required. Grade 7 should be avoided in H₂O₂ applications unless its catalytic activity is desired (e.g., for H₂O₂ destruction). The surface area of the heater affects the total decomposition rate; larger heaters produce more oxygen bubbles. The solution pH affects decomposition; acidic pH (3–5) stabilizes H₂O₂, while alkaline pH (>8) mempercepatkan penguraian. Penambahan 0.1% asid fosforik atau natrium stannate mengurangkan penguraian pemangkin sebanyak 50%. Pengelap mekanikal atau pembersihan ultrasonik memulihkan aktiviti pemangkin Gred 7.

Membuat Spesifikasi Termaklum

Untuk larutan hidrogen peroksida 0.2% pada 60 darjah di mana kestabilan H₂O₂ diperlukan, nyatakan titanium Gred 2 dan bukannya Gred 7. Jika Gred 7 telah dipasang dan penguraian bermasalah, tambahkan asid fosforik 0.1% sebagai penstabil atau gantikan pemanas dengan Gred 2. Untuk aplikasi di mana H₂O₂ rawatan lebih disukai. Jika aktiviti pemangkin tinggi berkala diperlukan, nyatakan pemanas Gred 7 dengan mekanisme pembersihan yang menghilangkan gelembung oksigen. Dengan memahami bagaimana gelembung oksigen menyahaktifkan pemangkin paladium, jurutera memilih gred titanium yang sesuai untuk perkhidmatan H₂O₂.