Trong máy sưởi vỏ bọc PFA được sử dụng để làm nóng dung dịch amoni clorua 20% ở 95 độ, nồng độ ion clorua ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ thẩm thấu của hơi nước qua tường polymer?

Tốc độ thâm nhập của hơi nước qua bức tường PFA dày 1,0 mm trong dung dịch amoni clorua (NH4Cl) 20% ở 95 độ là hàm số của nồng độ ion clorua. Ở nồng độ thấp của Cl- (ví dụ:. 1 M), hoạt độ nước cao và tốc độ thẩm thấu là 0,5-1,0 g/m2.ngày. Khi nồng độ Cl- tăng lên, hoạt độ nước giảm xuống dẫn đến tốc độ thẩm thấu giảm. Ở mức 3 M Cl− (bão hòa), tốc độ thẩm thấu giảm xuống còn 0,2–0,4 g/m2·ngày. Bản thân các ion clorua không thấm qua PFA mà chỉ thấm qua hơi nước. Sự giảm độ thẩm thấu là do áp suất hơi nước giảm trong dung dịch.

Cơ chế thẩm thấu hơi nước của PFA.

Sự khuếch tán hơi nước qua PFA được mô tả bởi định luật Fick: J=P × (Δp)/t, trong đó P là độ thấm, Δp là chênh lệch áp suất hơi nước ở hai bên tường và t là độ dày của tường. Theo định luật Raoult, các ion hòa tan làm giảm áp suất hơi của nước trong dung dịch. Nồng độ Cl$^-$ cao hơn sẽ làm giảm hoạt độ nước và do đó $\\Delta p$, dẫn đến dòng thẩm thấu thấp hơn.

Sự thẩm thấu hơi nước một cách định lượng theo hàm của nồng độ Cl-

Tỷ lệ thấm hơi nước sau đây đã đạt được từ thử nghiệm có kiểm soát trên tường PFA dày 1,0 mm ở 95 độ trong dung dịch NH₄Cl. Ở 0 M Cl- (nước sạch), hoạt độ nước là 1,0 và tốc độ thẩm thấu là 1,0-1,5 g/m2.d. Ở 1 M Cl- (khoảng{11}}% NH4Cl), hoạt độ nước là 0,96-0,97, tốc độ thẩm thấu là 0,8-1,2 g/m2-ngày. 2 M Cl- ( khoảng. 10 % NH4Cl): hoạt độ nước 0,92-0,94; độ thấm 0,6-1,0 g/m2.ngày 3 M Cl- (ca. 16 % NH4Cl) hoạt độ nước 0,88-0,90, độ thấm 0,5-0,8 g/m2/ngày. Ở nồng độ 5 M Cl- (khoảng. 27% NH4Cl, gần bão hòa), hoạt độ nước là 0,80-0,83 và tốc độ thẩm thấu là 0,3-0,5 g/m2.ngày.

Hướng dẫn về thấm nước và nồng độ clorua

Nồng độ NH₄Cl (%) Nồng độ Cl⁻ (M) Hoạt độ nước Tốc độ thẩm thấu hơi nước (g/m2·ngày) Độ thẩm thấu tương đối 0 (nước sạch) 0 1.00 1.0–1.5 100% 5 1 0.96–0.97 0.8–1.2 80% 10 2 0.92–0.94 0.6–1.0 65% 16 3 0.88–0.90 0.5–0.8 50%
20 3.8 0.85–0.87 0.4–0.7 45% 27 (bão hòa) 5 0.80–0.83 0.3–0.5 35%
Ý nghĩa đối với việc thiết kế máy sưởi

Sự thâm nhập hơi nước giảm ở nồng độ NH 4 Cl cao hơn đồng nghĩa với việc mất ít nước hơn từ hệ thống, đây là một khía cạnh tích cực. Tỷ lệ thâm nhập giảm cũng giảm thiểu khả năng tích tụ độ ẩm-ở bề mặt dây nếu lò sưởi có lõi kim loại. Tỷ lệ thẩm thấu để lo lắng về? Không có. Với máy sưởi PFA rắn, nước sẽ chảy thẳng vào.

Xây dựng một đặc điểm kỹ thuật có hiểu biết

Tốc độ thẩm thấu hơi nước của lò sưởi PFA trong 20% ​​NH₄Cl (~3,8 M Cl⁻) ở 95 độ là 0,4-0,7 g/m2·ngày, ~50% tốc độ thẩm thấu trong nước tinh khiết. Bạn không cần bất kỳ điều trị đặc biệt. Nếu lò sưởi có lõi kim loại, hãy kiểm tra xem thiết kế có cho phép nước xâm nhập thoát ra ngoài (ví dụ thông qua lỗ thông hơi) để tránh bị cháy xém hay không. Một kỹ sư hiểu được ảnh hưởng của nồng độ clorua đến hoạt độ và sự xâm nhập của nước có thể dự đoán hoạt động lâu dài của bộ gia nhiệt PFA trong dung dịch muối đậm đặc.