Flusssäure ist in der Industrie weit verbreitet und ist ein Vorläufer vieler Chemikalien und Materialien und wird häufig in der Pharmazie, für exotische Materialien wie Fluorpolymere, zum Ätzen von Glas und zum Beizen von Metallen wie Edelstahl verwendet. In der Halbleiterindustrie wird HF zum Ätzen von Siliziumsubstraten verwendet.
Flusssäure ist farblos und sehr aggressiv und kann viele Materialien, einschließlich Glas, auflösen. Im Gegensatz zu vielen anderen Säuren ist eine HF-Verätzung in der Regel harmlos und verursacht zunächst kaum sichtbare Schäden, kann aber schnell zur Zerstörung des darunter liegenden Gewebes, einschließlich der Knochen, führen. Mit einer hohen Unendlichkeit für Kalzium (Ca) kann HF zum Tod führen, indem sie den Stoffwechsel und den Ca-Gehalt im Blut beeinträchtigt.
HF und seine Geschwister, gepufferte Oxidätzung oder Ammoniumbifluorid (NH4HF2), müssen vor der Einleitung neutralisiert werden. Fluoridhaltige Abwässer benötigen oft mehr als nur eine pH-Neutralisierung, da es weltweit weit verbreitete Fluoridgrenzwerte gibt, die Fluoridreduktionssysteme zur Verringerung der Fluoride in Industrieabwässern vorschreiben.
Fluorwasserstoffsäure ( HF )
Fluorwasserstoffsäure HF:
Mit einem pKa von 3,15 gilt HF als schwache Säure, da sie unterhalb eines pH-Wertes von etwa 5,5 nicht vollständig dissoziiert und mit vielen Verbindungen, einschließlich ihrer selbst, Komplexe bildet. Lassen Sie sich von der Einstufung als schwache Säure nicht täuschen, HF ist eine sehr aggressive und gefährliche Säure. HF ist im Handel in Konzentrationen von 10 % bis 49 % erhältlich, wobei 49 % HF die häufigste ist. Die pH-Neutralisierung von Flusssäure ist konventionell und jede anorganische Base wie Natriumhydroxid oder Kalk kann verwendet werden. Flusssäure ist eine Ein-Normal-Lösung, was bedeutet, dass für jedes Mol HF ein Mol H+ oder Säure freigesetzt wird, das ein Mol Hydroxid (OH-) zur Neutralisation benötigt.
Ein Mol Natriumhydroxid (NaOH) ist erforderlich, um ein Mol HF zu neutralisieren, wie folgt:
NaOH + HF → NaF + H20
Umgekehrt neutralisiert ein Mol Kalk als Ca(OH)2 zwei Mol HF, was eine übliche Reaktion bei der industriellen Fluoridreduktion zur Ausfällung von Fluoriden als relativ unlösliches CaF2-Salz ist:
Ca(OH)2 + 2HF → CaF2 + 2H20
Neutralisierungswärme
Alle pH-Neutralisierungsreaktionen sind exotherm und es wird Wärme freigesetzt. In den meisten praktischen Anwendungen ist die Säurekonzentration zu niedrig, als dass der Temperaturanstieg von Belang wäre. Steigt die Säurekonzentration jedoch über etwa 1 %, ist der Temperaturanstieg nicht nur messbar, sondern kann auch von Belang sein.
ΔHN = 55,83 KJ/Mol H+
Beim Neutralisieren einer 10 %igen Lösung von HF-Säure ergibt sich beispielsweise ein Temperaturanstieg von fast 300 °C, während beim Neutralisieren einer 49 %igen Lösung von konzentrierter Flusssäure ein Temperaturanstieg von über 1500 °C entsteht. Das reicht aus, um jedes thermoplastische Rohrleitungssystem zum Schmelzen zu bringen, und ist heiß genug, um Dampfexplosionen zu verursachen.
Unsere Systeme zur pH-Neutralisierung mit konzentrierter Säure berücksichtigen den bekannten Temperaturanstieg und es werden Maßnahmen ergriffen, um diesen durch kontinuierliche Temperaturüberwachung, Steuerung der Reaktionsgeschwindigkeit und, falls erforderlich, Zugabe von Löschwasser zu kontrollieren. Ein Beispiel für ein System zur pH-Neutralisierung mit konzentrierter Säure finden Sie unter: Batteriesäure-Neutralisation
Fällungsprodukte
Die pH-Neutralisation einer starken Säure mit einer starken Base führt zur Bildung eines Salzes. Wenn einer der Reaktanten relativ verdünnt ist, bleiben die Neutralisationsprodukte löslich, insbesondere wenn Natrium (Na) das Kation ist. Handelt es sich bei dem Kation jedoch um Calcium (Ca) oder ist die Konzentration beider Reaktanten erhöht, bilden sich Ausfällungsprodukte (unlösliche Salze). In einigen Fällen können diese einfach in den Abfluss geleitet werden, in anderen Fällen müssen sie aus verschiedenen Gründen entfernt werden, insbesondere wenn hohe Fluoride vorhanden sind. Wann immer sich Ausfällungsprodukte bilden, können sie auch zu Wartungsproblemen führen.
In dem oben genannten Beispiel, in dem Flusssäure mit Kalk neutralisiert wird, entsteht als Nebenprodukt Calciumfluorid (CaF2). Kalziumfluorid bildet eine harte, glasartige, kristalline Beschichtung auf Rohren, Ventilen und Armaturen, die resistent gegen Säurereinigung ist.
Digital Analysis Corp. stellt eine komplette Reihe von pH-Neutralisierungssystemen für die Neutralisierung von Flusssäure (HF) und allen Mineralsäuren, Basen, organischen Säuren und Laugen her. Drei unserer vier Familien von pH-Neutralisierungssystemen für Abwässer eignen sich gut für die Neutralisierung von HF-haltigen Abwässern; dazu gehören unsere pHASE-, labTREAT- undbatchTREAT-Familien von pH-Neutralisierungssystemen.
Packaged / Skid Mounted pH Neutralisation SystemsDigital Analysis stellt vier Familien von pH-Einstellungssystemen her: pHASE, labTREAT, batchTREAT und hydroTREAT
pHASE Familie von pH-Einstellungssystemen sind Batch-Systeme, die für kontinuierliche Durchflüsse von 0-60 GPM ausgelegt sind. Die pHASE-Familie ist in der Lage, eine Vielzahl von Abwasserzuflüssen zu verarbeiten, die von stark sauer bis stark alkalisch reichen.
- Kontinuierliche Durchflüsse von 0-60 GPM
- Kompakte Plattform
- Bidirektional: neutralisiert Säuren und Basen.
- Batch-Systemdesign.
- Kann mit konzentrierten Säuren und Basen umgehen.
- Komplett automatisiert
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Die pH-Einstellungssysteme der labTREAT-Familie sind kontinuierliche Durchflusssysteme, die für kontinuierliche Durchflüsse von 0-300 GPM ausgelegt sind. Die labTREAT-Familie ist in der Lage, eine Vielzahl von Abwasserströmen aus industriellen und institutionellen Forschungslabors zu verarbeiten.
- Kontinuierliche Durchflüsse von 0-300 GPM
- Erhältlich in ein-, zwei- und dreistufigen Ausführungen.
- CIP-Neutralisierung – gut geeignet für heiße CIP-Abfälle.
- Bidirektional: neutralisiert Säuren und Basen.
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batchTREAT Familie von pH-Neutralisierungssystemen sind für kontinuierliche Durchflüsse von Industrieabwässern von 0-10.000 GPM ausgelegt. Dieses große Plattformsystem ist ein Batch-System, das kontinuierliche Ströme verarbeitet, die stark sauer oder stark alkalisch sein können.
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- Bi-direktional: neutralisiert Säuren und Basen.
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Die pH-Neutralisierungssysteme der hydroTREAT-Familie wurden speziell für alkalische/hohe pH-Zuflüsse entwickelt, insbesondere für Abwässer aus Beton- und Hydrodemolition-Anwendungen. Die hydroTREAT-Familie ist für die Verwendung von Kohlendioxid (CO2) ausgelegt.
- Kontinuierliche Durchflüsse von 0-1.000 GPM
- Betonabwässer – Speziell für Betonabfälle, Hydrodemolitionsabwässer und Tunnelbauabwässer und -abflüsse ausgelegt.
- Erfordert nicht den Einsatz von gefährlichen Chemikalien wie konzentrierten Säuren
- Sichere Verwendung von Kohlendioxid (CO2).
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