דיון תיאורטי על בדיקת יציבות אירוסול המושרה על ידי נוסחת Arrhenius
התהליך הדרוש להשקת מוצרי האירוסול שלנו הוא ביצוע בדיקת יציבות, אך נגלה שלמרות שמבחן היציבות עבר, עדיין יהיו דרגות שונות של דליפת קורוזיה בייצור המוני, או אפילו בעיות באיכות מוצר המונית.אז האם זה עדיין משמעותי עבורנו לעשות מבחן יציבות?
אנחנו בדרך כלל מדברים על 50℃ שלושה חודשים של מבחן יציבות שווה ערך לשנתיים של מחזור מבחן תיאורטי בטמפרטורת החדר, אז מאיפה הערך התיאורטי?צריך להזכיר כאן נוסחה בולטת: נוסחת ארניוס.משוואת ארניוס היא מונח כימי.זוהי נוסחה אמפירית של הקשר בין קבוע הקצב של תגובה כימית לטמפרטורה.תרגול רב מראה שנוסחה זו לא ישימה רק לתגובת גז, תגובת פאזה נוזלית ורוב התגובה הקטלטית הרב-פאזית.
כתיבת נוסחה (מעריכי)
K הוא קבוע הקצב, R הוא קבוע הגז המולארי, T הוא הטמפרטורה התרמודינמית, Ea הוא אנרגיית ההפעלה הנראית לעין, ו-A הוא הגורם הפרה-אקספוננציאלי (הידוע גם כגורם התדר).
יש לציין שהנוסחה האמפירית של Arrhenius מניחה שאנרגיית ההפעלה Ea נתפסת כקבוע בלתי תלוי בטמפרטורה, דבר העולה בקנה אחד עם תוצאות ניסויים בטווח טמפרטורות מסוים.עם זאת, בשל טווח טמפרטורות רחב או תגובות מורכבות, LNK ו-1/T אינם קו ישר טוב.זה מראה כי אנרגיית ההפעלה קשורה לטמפרטורה והנוסחה האמפירית של Arrhenius אינה ישימה לכמה תגובות מורכבות.
האם אנחנו עדיין יכולים לעקוב אחר הנוסחה האמפירית של ארניוס באירוסולים?בהתאם לסיטואציה, רובם מתקיימים, למעט חריגים בודדים, בתנאי, כמובן, ש"אנרגיית ההפעלה Ea" של מוצר האירוסול היא קבועה יציבה ללא תלות בטמפרטורה.
על פי משוואת Arrhenius, גורמי ההשפעה הכימיים שלה כוללים את ההיבטים הבאים:
(1) לחץ: עבור תגובות כימיות המערבות גז, כאשר תנאים אחרים נשארים ללא שינוי (למעט נפח), הגדל את הלחץ, כלומר, הנפח יורד, ריכוז המגיבים עולה, מספר המולקולות המופעלות ליחידת נפח עולה, מספר התנגשויות אפקטיביות ליחידת זמן גדלות, וקצב התגובה מואץ;אחרת, זה יורד.אם הנפח קבוע, קצב התגובה נשאר קבוע בלחץ (על ידי הוספת גז שאינו לוקח חלק בתגובה הכימית).מכיוון שהריכוז אינו משתנה, מספר המולקולות הפעילות לנפח אינו משתנה.אבל בנפח קבוע, אם מוסיפים את המגיבים, שוב, מפעילים לחץ, ומגדילים את ריכוז המגיבים, מגבירים את הקצב.
(2) טמפרטורה: כל עוד הטמפרטורה מוגברת, מולקולות המגיבים צוברות אנרגיה, כך שחלק ממולקולות האנרגיה הנמוכה המקוריות הופכות למולקולות מופעלות, מה שמגדיל את אחוז המולקולות המופעלות, מגדיל את מספר ההתנגשויות היעילות, כך שהתגובה עליות שיעור (הסיבה העיקרית).כמובן שבגלל עליית הטמפרטורה מואץ קצב התנועה המולקולרית, ומספר ההתנגשויות המולקולריות של מגיבים ביחידת זמן גדל, והתגובה תואץ בהתאם (גורם משני).
(3) זרז: שימוש בזרז חיובי יכול להפחית את האנרגיה הנדרשת לתגובה, כך שיותר מולקולות מגיבים הופכות למולקולות משופעלות, מה שמשפר מאוד את אחוז מולקולות המגיבים ליחידת נפח, ובכך מגדילים את קצב המגיבים אלפי פעמים.זרז שלילי הוא ההפך.
(4) ריכוז: כאשר תנאים אחרים זהים, הגדלת ריכוז המגיבים מגדילה את מספר המולקולות המופעלות ליחידת נפח, ובכך מגבירה את ההתנגשות האפקטיבית, קצב התגובה עולה, אך אחוז המולקולות המופעלות אינו משתנה.
הגורמים הכימיים מארבעת ההיבטים שלעיל יכולים להסביר היטב את הסיווג שלנו של אתרי קורוזיה (קורוזיה של גז, קורוזיה של פאזה נוזלית וקורוזיה ממשק):
1) בקורוזיה בשלב גז, למרות שהנפח נשאר ללא שינוי, הלחץ עולה.ככל שהטמפרטורה עולה, ההפעלה של אוויר (חמצן), מים וחומרי הנעה עולה, ומספר ההתנגשויות עולה, כך מתעצמת קורוזיית פאז הגז.לכן, הבחירה במעכב חלודה מתאים על בסיס מים הוא קריטי מאוד
2) קורוזיה בשלב נוזלי, עקב הפעלת ריכוז מוגבר, זיהומים מסוימים עלולים (כגון יוני מימן וכו') בחוליה חלשה וחומרי אריזה להאיץ התנגשות יצרה קורוזיה, ולכן יש לשקול היטב את הבחירה של חומר נגד חלודה בשלב נוזלי. בשילוב עם pH וחומרי גלם.
3) קורוזיה של ממשק, בשילוב עם לחץ, קטליזת הפעלה, אוויר (חמצן), מים, חומר הנעה, זיהומים (כגון יוני מימן וכו') תגובה מקיפה, וכתוצאה מכך קורוזיה ממשק, היציבות והעיצוב של מערכת הפורמולה חשובים מאוד. .
בחזרה לשאלה הקודמת, למה לפעמים מבחן היציבות עובד, אבל עדיין יש חריגה בכל הנוגע לייצור המוני?שקול את הדברים הבאים:
1: עיצוב יציבות של מערכת נוסחה, כגון שינוי Ph, יציבות אמולסיציה, יציבות רוויה וכן הלאה
2: קיימים זיהומים בחומר הגלם, כגון שינויים ביוני מימן וביוני כלוריד
3: יציבות אצווה של חומרי גלם, ph בין קבוצות של חומרי גלם, גודל סטיית התוכן וכן הלאה
4: היציבות של פחיות אירוסול ושסתומים וחומרי אריזה אחרים, יציבות עובי שכבת ציפוי הפח, החלפת חומרי גלם הנגרמת מעליית מחיר חומרי הגלם
5: נתחו בקפידה כל חריגה במבחן יציבות, גם אם מדובר בשינוי קטן, עשו שיקול דעת סביר באמצעות השוואה אופקית, הגברה מיקרוסקופית ושיטות אחרות (זו היכולת החסרה ביותר בתעשיית האירוסולים המקומית כיום)
לכן, יציבות איכות המוצר כוללת את כל ההיבטים, ויש צורך במערכת איכות שלמה לשליטה בכל נמל שרשרת האספקה (כולל תקני רכש, תקני מחקר ופיתוח, תקני בדיקה, תקני ייצור וכו') כדי לעמוד בתקן האיכות אסטרטגיה, כדי להבטיח את היציבות וההתאמה הסופית של המוצרים שלנו.
למרבה הצער, מה שאנחנו רוצים לחלוק כרגע הוא שבדיקות יציבות לא יכולות להבטיח שאין בעיות בבדיקות יציבות, וייצור המוני חייבות שלא יהיו בעיות.בשילוב השיקולים לעיל ובדיקת יציבות של כל מוצר, נוכל למנוע את הרוב המכריע של הסכנות הנסתרות.יש עדיין כמה בעיות שמחכות לנו לחקור, לגלות ולפתור.אחת האטרקציות של אירוסולים היא שיותר אנשים צפויים לפתור תעלומות נוספות.
זמן פרסום: 23 ביוני 2022
