食品機械設(shè)備網(wǎng)
技術(shù)文章
凱賢除紅銹鈍化服務(wù)-在制藥用水和工藝管罐系統(tǒng)中的應(yīng)用
閱讀：458 發(fā)布時間：2023-3-23
紅銹對制藥行業(yè)的風(fēng)險近年來316L不銹鋼及同等級奧氏體不銹鋼應(yīng)用在水系統(tǒng)時產(chǎn)生的紅銹現(xiàn)象被重視起來，氧化物（氧化鐵）顆粒在制藥用水系統(tǒng)中的形成及擴散從而對制藥用水水質(zhì)產(chǎn)生的污染，卻是在線監(jiān)測設(shè)備不能檢測到的，電導(dǎo)率也不能檢測到紅銹的生成與紅銹顆粒的遷移。
紅銹對制藥行業(yè)的風(fēng)險主要體現(xiàn)在質(zhì)量風(fēng)險、工程風(fēng)險、法規(guī)風(fēng)險、投資風(fēng)險等4個方面。隨著制藥行業(yè)的迅速發(fā)展，紅銹問題已經(jīng)越來越引起各大藥企的關(guān)注。定期關(guān)注制藥用水系統(tǒng)和工藝管罐系統(tǒng)中的紅銹滋生狀況及程度，以免出現(xiàn)不可逆的成品質(zhì)量缺陷，給產(chǎn)品造成極大損失。
紅銹的分類
紅銹類型 | 主要成分 | 顏色 | 描述 | 外觀圖 |
I類遷移型紅銹 | 赤鐵礦或紅色FeO、少量碳 | 橘黃色 | 呈顆粒型，易遷移、易去除，也易反復(fù)，無組分性破壞 |
|
Ⅱ類附著型紅銹 | Fe2O3、氧化鉻和鎳、少量碳 | 多為紅色、也會出現(xiàn)藍(lán)色、紫色 | 附著在系統(tǒng)表面、破壞粗糙度，改變了表面組分 |
|
Ⅲ類磁性紅銹 | 磁鐵礦Fe3O4、大量的碳 | 灰黑色 | 帶有磁性，蒸汽類系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生，形成穩(wěn)定的膜態(tài) |
|
A)當(dāng)水系統(tǒng)被加熱時，水質(zhì)參數(shù)會發(fā)生變化
a.升溫可導(dǎo)致氣體溶解度的下降，從而導(dǎo)致注射水溶氧水平的降低。
b.升溫還可導(dǎo)致水解離度的明顯升高H20→H++OH-or H3-O++OH-
24℃：C(OH-)=1.09×10-7mol/L
80℃：C(OH-)=5.83×10-7mol/L
90℃：C(OH-)=7.21×10-7mol/L
這些變化對于鈍化層的破壞及紅銹次生層的形成有著深遠(yuǎn)的影響。
B)與紅銹現(xiàn)象相應(yīng)發(fā)生的成分變化
在紅銹生成機制影響下，系統(tǒng)中可能發(fā)生下述反應(yīng)：
20℃：Fe→氧化鐵形成率下降
Cr→氧化鉻形成率上升
80℃：Fe→氫氧化亞鐵→氧化鐵形成率上升
Cr→氧化鉻形成率下降→氫氧化鉻生成率下降
以上描述提供了熱動力學(xué)角度對管壁表面由富鉻層保護層向氧化鐵次生層不可逆轉(zhuǎn)變的解釋。隨著時間推移和系統(tǒng)運行中的流體介質(zhì)，注射水高熱，低氧，高純度，導(dǎo)致理想的初始鈍化膜的化學(xué)動態(tài)平衡被逐漸瓦解，保護層慢慢被破壞，并滋生出氧化鐵的次生層。
不銹鋼中的鉻遇氧優(yōu)先生成氧化鉻而非氫氧化鉻，而鐵與之相反，優(yōu)先生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵易脫水，后形成氧化鐵，即紅銹。
紅銹生成化學(xué)反應(yīng)式：
2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2↓(白色,極不穩(wěn)定)
Fe(OH)2=FeO↓(黑色,極不穩(wěn)定)+ H2O
2Fe(OH)2+O2+H2O=2Fe(OH)3↓(紅棕色,不穩(wěn)定)
2Fe(OH)3=Fe2O3↓(紅棕色,較穩(wěn)定)+3H2O
6FeO+O2=2Fe3O4↓(黑色,最。穩(wěn)定)
盡管鐵的氧化物（Fe2O3, Fe3O4）在水中溶解度極低，但是氫氧化鐵及氫氧化亞鐵的溶解度高些，鐵的氫氧化物溶入水中隨之流動，為紅銹生成后的擴散提供了可能。
C）對紅銹的認(rèn)知
紅銹的形成很大程度改變了初始不銹鋼鈍化膜的結(jié)構(gòu)，具有滲透性和腐蝕性的氧化鐵次生層附著在了不可滲透的穩(wěn)定的氧化鉻鈍化保護層上。
通過ESCA光電子能譜和俄歇電子能譜對紅銹次生層進行分析，該層主要由極難溶于水的二價鐵和三價鐵的氧化物顆粒構(gòu)成，此外，在該次生層中還發(fā)現(xiàn)了一定量的鉻、鎳和鉬元素。
經(jīng)過電拋的不銹鋼管壁表面，保留有富鉻保護層，厚度在2.5nm，初始鉻鐵比大于1.5，當(dāng)應(yīng)用在注射水系統(tǒng)中一段時間后，鉻鐵比會降至小于0.5，紅銹次生層厚度可達(dá)10-1000nm！
這個進程常伴隨著一系列內(nèi)表面性能的改變：
?表面顏色由無色光亮變?yōu)榧t棕色
?管壁電導(dǎo)與電阻發(fā)生質(zhì)變和量變
?表面微觀形貌發(fā)生改變
?表面光學(xué)反射特性發(fā)生變化
?抗腐蝕性衰減
?局部電勢發(fā)生改變
系統(tǒng)除銹和再鈍化: 計算循環(huán)液位，配置一定濃度的專用除銹劑，對系統(tǒng)進行高效除銹，并保持80℃運行3-4小時。除銹結(jié)束后，更換新水，對系統(tǒng)進行再鈍化，促使鉻層更加致密穩(wěn)定，清洗后系統(tǒng)恢復(fù)至不銹鋼銀色光亮狀態(tài)。
活性和鐵離子濃度監(jiān)測: 在除銹全過程中，每隔30min檢測一次工作液中的鐵離子濃度和工作液活性。使用分光光度計可以明顯看到，鐵離子濃度在開始階段會快速升高，經(jīng)過一段時間后，會達(dá)到一個較高的穩(wěn)定數(shù)值。在工作液具有活性的情況下，鐵離子濃度保持穩(wěn)定不再增加，表示達(dá)到除銹終點。
繪制鐵離子濃度曲線
除銹鈍化前后效果對比圖
針對制藥用水系統(tǒng)和制藥工藝系統(tǒng)中常見的紅銹現(xiàn)象，基于保證安全和產(chǎn)品質(zhì)量理念，為減少紅銹的危害，降低系統(tǒng)和產(chǎn)品的風(fēng)險，依托于凱賢強大的潔凈流體項目執(zhí)行能力，我們建立了專業(yè)的除紅銹團隊，為客戶提供專業(yè)的除紅銹和鈍化服務(wù)。
為保證除紅銹和鈍化效果，我們針對不同系統(tǒng)制定特定的除銹和鈍化方案，進行專業(yè)的除紅銹服務(wù)，并在除紅銹后對系統(tǒng)進行再鈍化，從而大大提高不銹鋼潔凈系統(tǒng)的抗腐蝕能力，降低系統(tǒng)風(fēng)險，延長系統(tǒng)使用壽命。
專業(yè)進口除紅銹試劑
采用專業(yè)進口除紅銹試劑，最、大限度保護系統(tǒng)表面并保證除紅銹效果。
精確的執(zhí)行過程控制
根據(jù)不同的系統(tǒng)制定專業(yè)的SOP，保證除銹和鈍化效果，除銹過程可實現(xiàn)數(shù)據(jù)驗證，準(zhǔn)確判定除銹終點，保證安全、高質(zhì)量完成除銹鈍化。
專業(yè)工具和設(shè)備
我們配備專業(yè)的除紅銹鈍化車、醫(yī)藥級管道、分析檢測儀和內(nèi)窺鏡檢查設(shè)備，可執(zhí)行各種工況下的除紅銹服務(wù)。
驗證手段齊全
采用多重驗證手段，保證除銹和鈍化效果。
專業(yè)的文件體系
我們可以提供完善的除紅銹鈍化文件，保證除銹和鈍化的可追溯性。