Le soluzioni commerciali di ipoclorito di sodio (generalmente con il 9-15% di cloro attivo) sono stabilizzate con idrossido di sodio.Questo e il suo forte potere ossidante lo rendono molto corrosivo per molti materiali da costruzione.Tuttavia, la stabilità dell'ipoclorito di sodio dipende da diversi fattori, come concentrazione, pH, temperatura e impurità come i metalli.Ad esempio, se si utilizza acqua dura per la preparazione dell'ipoclorito, questa non sarà stabile a causa della contaminazione da metalli come ferro, calcio e altri metalli, che la renderanno più aggressiva nei confronti dei materiali da costruzione serbatoi di stoccaggio (2.18).Il pH può variare in modo significativo quando si forma ipoclorito, ad esempio nei processi chimici e negli scrubber del cloro.Il diagramma seguente mostra la composizione chimica rispetto al pH, come equilibrio di cloro, acido ipocloroso (HOCI) e ipoclorito di sodio (NaOCI) rispetto al pH.Quando la stabilità del sistema è compromessa, possono essere attivati ​​diversi meccanismi.L'acido ipocloroso (HOCl) e l'ipoclorito di sodio (come ClO-ion) si decompongono attraverso diverse possibili reazioni che possono avvenire in funzione della temperatura, anche in assenza di qualsiasi catalizzatore (3-8).La tabella 1 riassume queste reazioni e le loro energie di reazione registrate, senza entrare in ulteriori dettagli.Si presume che eventuali prodotti intermedi che si formano durante le reazioni di cui sopra possano avere effetti significativi su vari materiali.Per questo motivo è molto importante conoscere il più possibile le condizioni operative, e quindi la stabilità dell'ipoclorito, prima di selezionare un materiale da costruzione.La priorità dovrebbe essere data all'evitare la formazione di prodotti instabili o alla modifica dei parametri di processo per migliorare la stabilità dell'ipoclorito.Gli studi di resistenza chimica di FRP (secondo ASTM C581) contro l'ipoclorito di sodio sono stati tradizionalmente condotti ad alte temperature, nel tentativo di rilevare chiaramente le differenze tra i sistemi testati.Ciò ha portato alla conclusione che le resine ad alta resistenza agli alcali formulate con un sistema cobalt free, in laminati con doppio velo sintetico Nexus, hanno prestazioni migliori (9), come si può vedere in appendice I. I sistemi di polimerizzazione cobalt free continuano ad essere l'opzione preferita il più a lungo possibile, oltre alle resine epossivinilestere bromurate, come vedremo in seguito.Inoltre, sono stati studiati modi per ridurre la quantità di cobalto (e quindi l'effetto dannoso) nei sistemi di stagionatura standard, grazie alla sinergia con il potassio o sostituendolo con il vanadio.Entrambi i metodi hanno mostrato aspetti positivi, ma al momento non sono stati utilizzati nella pratica.Molti materiali da costruzione sono stati utilizzati per trasportare e conservare l'ipoclorito di sodio a temperatura ambiente, ad esempio tipi speciali di polietilene (LHPDE, PEX), CPVC, FRP e titanio.Il titanio è considerato il migliore, ma il suo alto costo e la sua disponibilità sono fattori che ne limitano l'uso.PE può durare tra 7 e 11 anni.Come confermato da uno studio di settore nel 2004 (1), gli FRP a base di speciali resine epossivinilestere sono i materiali da costruzione più comuni utilizzati per il trasporto e lo stoccaggio, sulla base di casi storici di oltre 20 anni di servizio.Un serbatoio in FRP opportunamente specificato e costruito può durare da 20 a 30 anni o più, con regolari ispezioni della barriera chimica ogni due anni e piccole riparazioni necessarie.Una progettazione e una produzione improprie possono portare alla rottura della barriera chimica e danni strutturali in meno di 5 anni, richiedendo la sostituzione del serbatoio (1, 2, 18).Un caso speciale sono i rivestimenti FRP delle cisterne di trasporto in acciaio o acciaio inossidabile.La vita utile di queste soluzioni dipende dall'integrità meccanica del serbatoio per evitare la separazione tra il laminato e l'acciaio o la rottura della superficie.L'esperienza indica i seguenti elementi chiave per un buon risultato di FRP contro l'ipoclorito di sodio a temperatura ambiente di servizio:-Utilizzare un'opportuna resina epossidica vinilestere, preferibilmente bromurata.-Progettare correttamente la barriera chimica (ad esempio con un doppio velo superficiale, senza l'uso di riempitivi, additivi o pigmenti) e una buona progettazione strutturale.-Una formulazione senza cobalto (o molto povera di cobalto).-Una buona polimerizzazione della resina (sarebbe auspicabile una polimerizzazione successiva seguendo la raccomandazione DIN 18820).-Soluzioni stabili di ipoclorito di sodio (pH>11, T<40°C), senza contaminare metalli e acqua dolce per la diluizione, protezione dai raggi solari diretti sul serbatoio (soprattutto la fase vapore), rivestimento esterno delle tubazioni, ecc.Gli studi qui indicati includono provette utilizzate in laboratorio, nonché all'interno di serbatoi di stoccaggio dell'ipoclorito, in due impianti di trattamento delle acque in Colorado e per 12 mesi.Lo scopo di questi studi era di identificare il miglior sistema di resina e la costruzione della barriera chimica per ottenere la più lunga durata di questi serbatoi (2).Sono inclusi ulteriori studi con sistemi di resina alternativi ea temperature più basse.Studi di laboratorio a 50 e 65 °C seguiti dalla norma ASTM C-581 sui test di resistenza chimica su FRP.I laminati di prova consistevano in 3 strati di Mat da 450 g/m2 con un velo su ciascun lato.I pannelli sono stati induriti a temperatura ambiente durante la notte, seguiti da post-indurimento a 94°C per 8 ore.Dopo essere stati tagliati a misura, i bordi dei pannelli sono stati rivestiti con resina per prevenire l'attacco chimico alla fibra.I pannelli sono stati immersi in una soluzione di ipoclorito dal 10 al 15% e tra 50 e 65 °C.La soluzione di ipoclorito è stata cambiata una volta alla settimana per mantenere la concentrazione di cloro al di sopra del 9% in ogni momento durante il test.Dopo 1, 3, 6 e 12 mesi, i pannelli sono stati rimossi e valutati per durezza Barcol, resistenza a flessione, modulo di flessione e anche visivamente.I laminati sono stati inoltre posti all'interno di due serbatoi di stoccaggio dell'ipoclorito presso l'impianto di trattamento delle acque.Questi laminati sono stati rimossi dai serbatoi e inviati per la valutazione dopo 3, 6 e 12 mesi di esposizione.Le prove di laboratorio e quelle dei due serbatoi di stoccaggio sono state eseguite con la resina epossivinilestere DERAKANE 1 411-350 (EVER 1), HELRON 1 922 (EVER 2) epossivinil estere, HELRON FR992 epossivinil estere bromurato (BREVER1), DERAKANE 510A -40 epossivinil estere bromurato (BREVER2) e DERAKANE MOMENTUM 470-300, un epossivinil estere novolacca (MAI).La resina BREVER1 è stata testata con 2 strati di velo di poliestere, 1 strato di velo di poliestere e 1 strato di velo di vetro C. I sistemi di polimerizzazione valutati includevano un sistema di metil etilchetone perossido (MEKP)/Cobalto (Co) e uno di perossido di benzoile (BPO)/Dimetilanilina (DMA).Le altre resine sono state testate con un solo strato di velo di vetro C e polimerizzate con BPO/DMA.Tutti i campioni sono stati post-polimerizzati per 8 ore a 94°C.I risultati delle prove di laboratorio sull'ipoclorito di sodio stabilizzato a 50 °C sono riportati in Tabella 2.Nessuno dei test sui provini ha mostrato una riduzione significativa delle proprietà flessionali dopo 12 mesi.L'attacco superficiale dei campioni variava ed è stato determinato mediante ispezione visiva.La superficie dei provini realizzati con MAI resina e polimerizzati con BPO/DMA ha sofferto di più.Il sessanta percento del rivestimento dei bordi è scomparso durante i test.Queste due osservazioni indicano un attacco chimico, quindi questa resina non è considerata la migliore per una lunga durata.Anche il pezzo di prova a base di BREVER1 con due veli di poliestere e polimerizzato con 0,15% Co 6% / MEKP ha mostrato un attacco superficiale.Sebbene vi fosse una certa perdita di lucentezza, l'analisi microscopica ha mostrato un attacco al nastro di poliestere.Alcune delle fibre di poliestere erano scomparse lasciando al loro posto canali cavi.Ciò indicava che le fibre di poliestere erano state attaccate da ipoclorito di sodio a 50°C.I campioni realizzati con BREVER1 e un velo di poliestere polimerizzato con BPO/DMA hanno mantenuto un aspetto superficiale migliore rispetto a quelli polimerizzati con Co/MEKP.Il cobalto ha un effetto catalitico sull'ipoclorito di sodio che aumenta con la temperatura.Si ritiene che i prodotti di decomposizione dell'ipoclorito siano dannosi per il nastro di resina e poliestere.I laminati a base di BREVER1 e BREVER2 con velo di vetro C e polimerizzati con BPO/DMA mantengono una finitura superficiale semilucida e non si osservano attacchi di resina dopo 12 mesi.I campioni realizzati con EVER1 ed EVER2 e un velo di vetro C, polimerizzati con BPO/DMA hanno una finitura superficiale più piatta dopo 12 mesi.Hanno mostrato un attacco minore rispetto a quello visto con il sistema di cura a base di cobalto, ma leggermente superiore a quello dei campioni realizzati con BREVER1 e BREVER2.Gli stessi campioni sono stati collocati in serbatoi di stoccaggio a Thornton, Colorado, USA (Tabella 3) e nella città di Westminster, Colorado, USA (Tabella 4), per confrontare i risultati di laboratorio con quelli della vita reale.NON ha MAI perso la brillantezza superficiale e ha mostrato lievi segni di attacco della resina.Non sono state riscontrate differenze negli altri campioni che sono stati valutati in queste vasche.Ciò è probabilmente dovuto alle temperature più basse a cui sono stati esposti i campioni.Questi dati sono stati confrontati con i risultati di uno studio condotto in laboratorio per 2 anni a 40°C e in una soluzione stabilizzata di ipoclorito di sodio all'8% (5,25% negli ultimi 18 mesi di esposizione per la difficoltà di reperire NaOCl 8% commerciale).Le resine utilizzate erano le seguenti:EVER3 = DERAKANE MOMENTUM 411-350 Epossivinilestere.BREVER3 = DERAKANE MOMENTUM 510C-350 Epossivinilestere.Questi sono stati polimerizzati con concentrazioni di cobalto basse e normali e con un sistema a base di BPO/DEA in un caso, per confronto sono stati applicati 2 strati di velo di poliestere NEXUSTM.I campioni sono stati post-polimerizzati a 100°C per 5 ore.Tutti i provini hanno mantenuto una superficie brillante dopo 12 mesi e non si sono deteriorati in modo significativo.Lo studio ha confermato che a 40°C l'impatto del cobalto sull'ipoclorito di sodio è meno pronunciato.Tuttavia, è possibile determinare che esiste una differenza tra un livello di cobalto 6% dello 0,03%, rispetto allo 0,2%.Entrambi laminati con resine EVER3 e BREVER3 e polimerizzati con 0,03% di cobalto 6%, hanno mantenuto meglio l'insieme delle proprietà.Pertanto, possiamo concludere dicendo che piccole quantità di cobalto possono essere ammesse nello stoccaggio dell'ipoclorito di sodio stabilizzato a temperatura ambiente.Il contenuto di cobalto attivo in un sistema di indurimento può essere ridotto al minimo grazie alle sinergie con il potassio.Sul mercato esistono miscele commerciali di promotori di cobalto e potassio.L'effetto della concentrazione di cobalto è stato discusso in una precedente pubblicazione (12).I test sono stati effettuati con ipoclorito di sodio al 5,25% a 65°C per 10 mesi.Sono stati realizzati tre campioni utilizzando la resina EVER1 e polimerizzati con 0,1% di cobalto 6%/MEKP, 0,3% di cobalto 6%/MEKP e BPO/DMA.La Figura 3 mostra il grafico della perdita di peso rispetto al tempo di esposizione per i tre sistemi di polimerizzazione.La perdita di peso era direttamente correlata alla quantità di cobalto.Pertanto, mentre il sistema BPO/DMA ha perso solo il 2% del suo peso, il sistema polimerizzato con lo 0,3% ha perso il 18% e il sistema polimerizzato con lo 0,1% di cobalto, il 6% ha perso circa il 7%.Per studiare l'influenza del tipo a velo, sono stati realizzati ulteriori campioni con la resina BREVER1 e posti a contatto con ipoclorito di sodio al 19% a 65 °C.Il primo campione con uno strato di velo di vetro C è stato polimerizzato con BPO/DMA, e il secondo con uno strato di velo di poliestere sintetico standard e anch'esso polimerizzato con BPO/DMA.I risultati sono mostrati nella tabella 6.I provini realizzati con velo di poliestere standard, dopo 12 mesi, hanno esaurito la durezza superficiale e mantengono il 28% delle loro proprietà flessionali.I campioni realizzati con velo di vetro C hanno mantenuto il 47% della loro durezza superficiale e il 70% delle loro proprietà flessionali.La temperatura elevata accelera la decomposizione dell'ipoclorito di sodio e rende i test più difficili Nei test a 50°C, il vello di poliestere standard è stato visibilmente attaccato dall'ipoclorito di sodio, il che spiega le differenze osservate a 65°C.Altre applicazioni che coinvolgono ipoclorito di sodio o derivati ​​a pH variabile (vedi Figura 1) includono scrubber caustici per rimuovere il cloro dai rifiuti o dai gas di scarico Mentre i tipici scrubber per la riduzione del cloro, ad esempio negli impianti di cloro-alcali, funzionano in modo soddisfacente con una chimica ben definita (sodio idrossido, cloro, ipoclorito di sodio), i gas di scarico, ad esempio, degli inceneritori di rifiuti industriali spesso rendono necessario lo studio e la ricerca di soluzioni individuali per una lunga durata.La configurazione classica per tali sistemi di depurazione dei fumi consiste in un refrigeratore, uno scrubber acido per assorbire l'HCl con acido cloridrico, seguito da uno scrubber caustico per neutralizzare l'HCl residuo e rimuovere il cloro.Tuttavia, il pH in questa seconda fase viene regolato a 8-9 per limitare il consumo di NaOH (un pH più alto rimuoverebbe anche la CO2), di conseguenza, il cloro non viene completamente convertito in ipoclorito di sodio stabile, con un'aggressività chimica molto elevata, agendo soprattutto sulla fase gas e gli anelli Raschig all'interno dello scrubber.Anche una temperatura elevata (>50 °C) può aumentare l'aggressività.Un esempio del sistema di lavaggio è mostrato in Figura 4.Mentre l'indurimento con BPO può aiutare a migliorare la durata di servizio su un laminato polimerizzato al cobalto, può essere necessario rinnovare occasionalmente la barriera chimica ed è accettabile.Tuttavia, in molti casi l'aggiunta di un agente riducente come il bisolfito di sodio viene utilizzata per prevenire l'instabilità chimica e migliorare l'efficienza dello scrubber.I riferimenti 15, 16 e 17 esaminano la chimica coinvolta in questa reazione di "declorazione".L'agente riducente più conveniente è il metabisolfito di sodio.Si suggerisce di sciogliere il metabisolfito di sodio in acqua per ottenere una soluzione di bisolfito di sodio e di essere dosato in un rapporto di 3 grammi di metabisolfito per 1 di cloro, sebbene in teoria il rapporto richiesto sarebbe di 1,34: 1. Usando un riducente agente, la durata dello scrubber alcalino FRP sarà notevolmente aumentata e normalmente eviterà la necessità di rinnovare la barriera chimica durante la vita dell'apparecchiatura.I test a temperatura ambiente in un serbatoio di stoccaggio di ipoclorito di sodio e in laboratorio mostrano poca differenza tra una resina epossivinilica di estere bromurata e un bisfenolo A standard di epossivinil estere.Una resina vinilestere epossidica novolak ha mostrato alcuni segni di attacco.Prove di laboratorio a 50°C hanno accelerato l'attacco e hanno rivelato un vantaggio delle resine vinilestere epossidiche bromurate rispetto ai vinilesteri a base di bisfenolo A. Un velo di poliestere standard non aveva alcun vantaggio rispetto al velo di vetro C in il test, mentre un velo sintetico termolegato come NEXUS ha ripetutamente superato sia il velo di poliestere sintetico che il velo di vetro C. Ciò può anche essere attribuito allo strato relativamente spesso ricco di resina che si ottiene con questo velo speciale.I principali fattori che influenzano la vita utile dei serbatoi di stoccaggio dell'ipoclorito di sodio sono:Un sistema di polimerizzazione privo di cobalto (BPO/ammina) richiede generalmente una polimerizzazione successiva per ottenere il miglior risultato.Pertanto, non è necessario scegliere un sistema di stagionatura, ad esempio per la laminazione di serbatoi di acciaio, se non è possibile una successiva polimerizzazione a 80 °C.Un classico sistema di polimerizzazione MEKP/basso cobalto fornisce spesso un risultato migliore per questa applicazione, a condizione che la soluzione di ipoclorito di sodio sia stabilizzata e al di sotto dei 40°C.L'uso di un agente riducente come il bisolfito di sodio negli scrubber alcalini dei gas di scarico degli inceneritori di rifiuti contenenti cloro può migliorare notevolmente la durata delle apparecchiature ed eliminare la necessità di rinnovare la barriera chimica.Questo articolo fa parte del discorso tenuto da Michael Jaeger, di Ashland Performance Materials, alla XX Conferenza Internazionale sui Materiali Compositi, organizzata dal Centro spagnolo per la plastica (CEP), il 23 e 24 novembre a Barcellona.Iscriviti alla nostra Newsletter - Vedi esempioAutorizzo l'invio di newsletter e informative personalizzate da interempresas.netAutorizzo l'invio di comunicazioni di terzi tramite interempresas.netHo letto e accetto l'Avviso Legale e la Politica sulla Protezione dei DatiGeesinknorba Spagna, SLUBusch Iberian, SAROMI Machines Spagna, SA"Se trasformiamo l'attuale crisi in un'opportunità, possiamo fare molti progressi in materia ambientale e circolarità dell'economia""Cresce la richiesta di tubi in polietilene, materiale che garantisce notevoli benefici in termini di riduzione dei tempi e dei costi di installazione, anche fino al 50%""La quarta rivoluzione digitale è già arrivata e significherà una trasformazione senza precedenti del nostro settore"“In molti ambienti e settori verticali c'è molto lavoro, sia per le persone che per i robot intelligenti”"L'industria spagnola è in un momento entusiasmante per quanto riguarda la digitalizzazione"© 2019 - Interempresas Media, SLU - Gruppo Nova Àgora