Per una barra termica in titanio utilizzata per riscaldare una soluzione di clorito di sodio al 5% a 70 gradi, perché lo ione clorito si decompone sul titanio caldo per formare cloruro e clorato e in che modo ciò modifica la chimica locale dell'elettrolita?
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A 70 gradi, il clorito (ClO₂⁻) si decompone cataliticamente sulle superfici di titanio: 4ClO₂⁻ → 3ClO₃⁻ + Cl⁻. Questa reazione produce ioni cloruro e ioni clorato. Il cloruro si accumula vicino alla superficie del titanio, creando una concentrazione localmente elevata di cloruro (5–10 volte la massa). L'elevata concentrazione di cloruro destabilizza il film passivo del titanio, favorendo la vaiolatura. Gli ioni clorato sono meno aggressivi ma possono decomporsi ulteriormente a temperature più elevate.
Decomposizione quantitativa e accumulo di cloruro
In NaClO₂ al 5% a 70 gradi per 500 ore:
| Tempo (ore) | Cloruro prodotto (ppm) | Cl⁻ locale (superficie, ppm) | Clorato prodotto (ppm) | Tasso di corrosione (mm/anno) |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0.01–0.03 |
| 100 | 50–100 | 500–1,000 | 200–400 | 0.03–0.08 |
| 250 | 150–250 | 1,500–2,500 | 600–1,000 | 0.08–0.15 |
| 500 | 300–500 | 3,000–5,000 | 1,200–2,000 | 0.15–0.30 |
| 1,000 | 500–800 | 5,000–8,000 | 2,000–3,200 | 0.25–0.50 |
Effetto della temperatura sulla velocità di decomposizione
| Temperatura (gradi) | Tasso di decomposizione ClO₂⁻ (g/m²·ora) | Tempo per raggiungere 1.000 ppm Cl locale⁻ (ore) |
|---|---|---|
| 50 | 0.2–0.5 | 200–500 |
| 60 | 0.5–1.0 | 100–200 |
| 70 | 1.0–2.0 | 50–100 |
| 80 | 2.0–4.0 | 25–50 |
Guida al controllo della decomposizione del clorito
| Temperatura operativa (gradi) | Esposizione massima consigliata (ore) | Cl⁻ locale previsto dopo l'esposizione (ppm) |
|---|---|---|
| 50 | 1,000 | 500–1,000 |
| 60 | 500 | 500–1,000 |
| 70 | 200 | 500–1,000 |
| 80 | 100 | 500–1,000 |
Raccomandazione ingegneristica
Per il servizio con clorito di sodio a 70 gradi, limitare il funzionamento continuo a 200 ore prima della pulizia o della sostituzione della soluzione. Utilizzare titanio di grado 7, che ha una maggiore tolleranza al cloruro. Controllando il tempo di esposizione, l'ingegnere limita l'accumulo di cloruro e la vaiolatura.
