Wie konkurriert das Thiocyanat-Anion (SCN⁻) bei einem Titan-Heizstab, der zum Wiedererhitzen einer 30-prozentigen Natriumthiocyanatlösung auf 80 Grad verwendet wird, mit Chlorid um Oberflächenstellen und erhöht die kritische Lochfraßtemperatur von 60 Grad (nur Cl⁻) auf 90 Grad (Cl⁻ + SCN⁻)?
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Thiocyanatanion (SCN⁻) wird in 30 % Natriumthiocyanat bei 80 Grad stark auf der Titanoberfläche adsorbiert. SCN− konkurriert in Gegenwart von Chlorid um Oberflächenplätze. Die kritische Lochfraßtemperatur (CPT) steigt von 60 Grad (nur Cl−) auf 85-95 Grad bei einem SCN−/Cl−-Verhältnis von 2:1. Das SCN– erzeugt einen Passivierungsfilm, um die Chloridadsorption zu verhindern. Bei SCN⁻/Cl⁻-Verhältnissen über 1,5 ist die Lochfraßbildung bei 80 Grad vollständig reduziert.
Der Mechanismus der kompetitiven Adsorption
Thiocyanat hat eine stärkere Adsorptionsaffinität als Chlorid. Es erzeugt einen Oberflächenkomplex [Ti(SCN)₆]³⁻. Dieser Komplex ist stabiler als der Chloridkomplex. Die SCN-Oberflächenbeschichtung verhindert, dass Chlorid die Metalloberfläche erreicht.
Quantitativer CPT als Funktion des Verhältnisses von SCN- zu Cl-
SCN - /Cl - Molverhältnis Kritische Temp. Lochfraß (Grad) Lochfraß bei 80 Grad?
0 60 Ja 0.5 65-70 Ja 1.0 75-80 Geringfügig 1.5 85-90 Nein 2.0 90-95 Nein 3.0 95-100 Nein
Leitfaden zum Schutz vor Thiocyanaten
Chloride Concentration (ppm) Required SCN- for CPT >80 Grad (ppm)SCN⁻/Cl⁻-Verhältnis 500 750 1.5 1,000 1,500 1.5 2,000 3,000 1.5 5,000 7,500 1.5
Spezifizieren mit Sicherheit
Add sodium thiocyanate to chloride-contaminated solutions at 80°C when SCN⁻/Cl⁻ ratio >1.5. Um Lochfraß zu vermeiden, nutzt der Ingenieur die Konkurrenzadsorption.
