Trong thiết bị gia nhiệt vỏ bọc PFA (Perfluoroalkoxy) được sử dụng để duy trì 150 độ trong dung dịch kiềm hỗn hợp NaOH/KOH 50/50 (wt%), Tỷ lệ kali-trên-natri (1:1 so với. 3:1) thay đổi tốc độ thẩm thấu của các ion kiềm qua thành polyme như thế nào?

Tốc độ của các ion kiềm xuyên qua thành PFA 1,0 mm trong dung dịch kiềm hỗn hợp 50/50 ở 150 độ là hàm số của tỷ lệ kali-to-natri. Ion K+ có bán kính ion ( 138 chiều ) cao hơn Na + ( 102 chiều ) . Các ion lớn hơn đi qua chậm hơn. Tốc độ thẩm thấu là 0,05-0,10 g/m2·ngày với tỷ lệ K/Na là 1:1. Ở tỷ lệ 3:1 (K + lớn hơn), tốc độ thẩm thấu giảm xuống còn 0,03-0,06 g/m 2 ·ngày do các ion K + lớn hơn chặn các đường khuếch tán.

Cơ chế thẩm thấu ion kiềm trong PFA

Các ion kiềm xâm nhập vào PFA bằng quy trình khuếch tán-dung dịch. Các phân tử nước tụ lại với các ion. Ion càng lớn thì hệ số khuếch tán càng nhỏ. Trong dung dịch kiềm hỗn hợp, ion lớn hơn (K+) khuếch tán chậm hơn và ion nhỏ hơn (Na+) khuếch tán nhanh hơn. Ở tỷ lệ K/Na cao, hành vi thẩm thấu bị chi phối bởi các ion K$^+$- chậm hơn.

Tỷ lệ thẩm thấu định lượng so với tỷ lệ K/Na

Tỷ lệ K/Na Hàm lượng KOH (%) Hàm lượng NaOH (%) Tỷ lệ thẩm thấu (g/m2·ngày)
Hướng dẫn về tỷ lệ K/Na và tỷ lệ thẩm thấu 0 0 100 0.10-0.20 0.5 33 67 0.08-0.15 1.0 50 50 0.05-0.10 2.0 67 33 0.04-0.08 3.0 75 25 0.03-0.06 5.0 83 17 0.02-0.05

Tỷ lệ thẩm thấu mục tiêu (g/m2/ngày) Tỷ lệ K/Na tối thiểu được khuyến nghị<0.10 >1,0 Có<0.05 >3.0 Có<0.03 >5.0 Có
Chỉ định với sự tự tin

Tỷ lệ K/Na cao hơn (nhiều KOH hơn) làm giảm sự thẩm thấu kiềm cho bộ gia nhiệt PFA trong hỗn hợp kiềm ở 150 oC. Sử dụng tỷ lệ K/Na tối thiểu là 1:1 để giảm thiểu sự thâm nhập. Kỹ sư điều chỉnh hàm lượng kiềm nhằm hạn chế khả năng thấm ion qua vách PFA.