تھرمل سڑن-فیوزڈ سلیکا پر سلفر کا ذخیرہ
سوڈیم تھیو سلفیٹ (Na₂S₂O₃) فوٹو گرافی کی پروسیسنگ میں معیاری فکسنگ ایجنٹ ہے (غیر ظاہر شدہ سلور ہالائڈز کو تحلیل کرنا) اور غیر -سائنائیڈ کے عمل میں سونے کے لیچنگ کے لیے ایک متبادل لکسیوینٹ ہے۔ عام ارتکاز وزن کے لحاظ سے 10–30% تک ہوتا ہے، آپریٹنگ درجہ حرارت 60–80 ڈگری کے ساتھ (فکسنگ یا لیچنگ کی شرح کو تیز کرنے کے لیے بلند)۔ کوارٹز وسرجن ہیٹر اکثر تھیو سلفیٹ محلول میں استعمال ہوتے ہیں کیونکہ فیوزڈ سلیکا غیر جانبدار نمکیات کے خلاف بہترین مزاحمت پیش کرتی ہے اور تھیو سلفیٹ کے گلنے کو متحرک نہیں کرتی ہے۔ تاہم، گرم مرتکز تھیو سلفیٹ تھرمل طور پر غیر مستحکم ہے اور بلند درجہ حرارت پر گل جاتا ہے: Na₂S₂O₃ + حرارت → Na₂SO₃ + S (کولائیڈل سلفر)۔ سڑن کو گرمی، کم پی ایچ، اور بعض اتپریرک سطحوں سے تیز کیا جاتا ہے۔ پیدا ہونے والی گندھک کوارٹج کی سطح پر ہلکے پیلے، کولائیڈل ڈپازٹ کے طور پر تیز ہوتی ہے۔ یہ گندھک کا ذخیرہ حرارتی طور پر موصلیت کا باعث ہے، جس سے گرم مقامات پیدا ہوتے ہیں جو مزید گلنے کو تیز کرتے ہیں۔ مزید برآں، اگر محلول تیزابی ہو جاتا ہے (CO₂ کے جذب سے یا thiosulfate کے گلنے سے پولی تھیونیٹ تک)، سڑنے کی شرح ڈرامائی طور پر بڑھ جاتی ہے، اور ہائیڈروجن سلفائیڈ (H₂S) گیس تیار ہو سکتی ہے، جو زیادہ درجہ حرارت پر کوارٹز پر حملہ کر سکتی ہے۔ یہ تجزیہ اس بات کا اندازہ لگاتا ہے کہ کس طرح سوڈیم تھیو سلفیٹ کا ارتکاز (10–30%)، درجہ حرارت (60–80 ڈگری)، اور محلول pH فیوزڈ سلیکا پر سلفر کے جمع ہونے کی شرح اور بنیادی کوارٹج سنکنرن کو متاثر کرتا ہے۔ فوٹو گرافی اور گولڈ لیچنگ ہیٹر میں عملی خدمت کے وقفوں (2,000-8,000 گھنٹے) کو حاصل کرنے کے لیے درکار کوارٹج میان کی دیوار کی موٹائی اخذ کی گئی ہے۔
کوارٹج سطحوں پر سلفر کی جمع حرکیات
سوڈیم thiosulfate محلول میں کوارٹج کا انحطاط بنیادی طور پر کیمیائی سنکنرن نہیں بلکہ سلفر کے ذخائر کی تشکیل ہے۔ تھیو سلفیٹ کی سڑن تھیو سلفیٹ کے ارتکاز کے حوالے سے پہلے-حکمِ حرکیات کی پیروی کرتی ہے اور درجہ حرارت کے ساتھ تیزی سے بڑھ جاتی ہے۔ گلنے کے لیے ایکٹیویشن انرجی تقریباً 80-100 kJ/mol ہے۔ 70 ڈگری پر، غیر جانبدار پی ایچ پر 20% سوڈیم تھیوسلفیٹ کی نصف-زندگی تقریباً 500–1,000 گھنٹے ہے۔ 80 ڈگری پر، نصف-زندگی 150–300 گھنٹے تک گر جاتی ہے۔ 60 ڈگری پر، یہ 2,000-4,000 گھنٹے تک بڑھ جاتا ہے۔ تشکیل شدہ کولائیڈل سلفر میں کوارٹج شیتھوں سمیت گرم سطحوں پر قائم رہنے کا ایک مضبوط رجحان ہے۔
70 ڈگری، پی ایچ 7 پر 20% سوڈیم تھیو سلفیٹ میں فیوزڈ کوارٹج کی وسرجن جانچ، 0.01–0.05 ملی میٹر مساوی موٹائی فی ہفتہ سلفر کے ذخائر میں اضافے کی شرح کو ظاہر کرتی ہے۔ ڈپازٹ ابتدائی طور پر نرم اور پیلا ہوتا ہے لیکن وقت کے ساتھ ساتھ سخت ہو سکتا ہے۔ ڈپازٹ تھرمل طور پر موصل ہے؛ 0.1 ملی میٹر موٹی تہہ حرارت کی منتقلی کو 10-20% تک کم کر سکتی ہے۔ جیسے جیسے ڈپازٹ گاڑھا ہوتا جاتا ہے، نیچے کوارٹج زیادہ گرم ہوتا ہے، جس سے مقامی سڑن میں تیزی آتی ہے۔ سنگین صورتوں میں، گندھک کا ذخیرہ پگھل سکتا ہے (115 ڈگری پر گندھک پگھلتا ہے) اور بہہ سکتا ہے، جس سے ناہموار گرم دھبے بن سکتے ہیں۔ کوارٹج کی بنیادی سطح غیر جانبدار پی ایچ پر کوئی قابل پیمائش کیمیائی سنکنرن نہیں دکھاتی ہے۔ تاہم، اگر محلول کا پی ایچ 5 سے نیچے گر جاتا ہے (مثلاً، فضا میں CO₂ کے جذب ہونے سے یا تھائیوسلفیٹ کی سڑن سے پولی تھیونک ایسڈ میں)، تھیو سلفیٹ کی سڑن میں ڈرامائی طور پر تیزی آتی ہے، اور تیزابیت والے حالات آہستہ آہستہ کوارٹز پر حملہ کر سکتے ہیں (0.0001–0.0005 ملی میٹر)۔
مینیسکس زون وہ جگہ ہے جہاں سلفر کا ذخیرہ سب سے زیادہ شدید ہوتا ہے۔ وانپیکریشن تھیو سلفیٹ کو مرتکز کرتا ہے، سڑن کو تیز کرتا ہے۔ ایک پیلا یا سفید کرسٹ اکثر مائع لائن پر بنتا ہے۔ مائع کی مستقل سطح کو برقرار رکھنے اور بخارات کی ڈھال کا استعمال مینیسکس کرسٹ کی تشکیل کو روکتا ہے۔
تھیوسلفیٹ ہیٹر میں دیوار کی موٹائی سروس کی زندگی کو کس طرح تبدیل کرتی ہے۔
کیونکہ ناکامی کا طریقہ کار دیوار کو پتلا کرنے کے بجائے تھرمل تناؤ کا باعث ہے، اس لیے کوارٹج کی دیوار کی موٹائی میں اضافہ سلفر کے جمع ہونے کو نہیں روکتا ہے۔ تاہم، اگر گرم دھبوں کی نشوونما ہوتی ہے تو ایک موٹی دیوار تھرمل جھٹکے کے خلاف زیادہ مزاحمت فراہم کرتی ہے۔ تیز رفتار گندھک کے جمع ہونے والے حماموں کے لیے (زیادہ درجہ حرارت، کم پی ایچ)، ایک موٹی دیوار (2.5–3.0 ملی میٹر) کی سفارش کی جاتی ہے تاکہ کریکنگ کے خلاف حفاظتی مارجن فراہم کیا جا سکے۔ اچھے پی ایچ کنٹرول اور کم درجہ حرارت (60–65 ڈگری) والے حمام کے لیے معیاری 1.5–2.0 ملی میٹر دیواریں کافی ہیں۔ کوارٹج کی سطح کو پتلا امونیا یا سوڈیم سلفائٹ محلول کے ساتھ باقاعدگی سے صاف کرنے سے سلفر کے ذخائر پگھل جاتے ہیں۔ دیوار کی موٹائی سے قطع نظر، ہفتہ وار یا ماہانہ صفائی کا چکر ہیٹر کی زندگی کو غیر معینہ مدت تک بڑھا سکتا ہے۔
Thiosulfate کے حل میں موٹی دیواروں کا تھرمل جرمانہ
20% ارتکاز اور 70 ڈگری پر سوڈیم تھیو سلفیٹ محلول میں تقریباً 0.50–0.55 W/(m·K)-کی تھرمل چالکتا پانی سے تھوڑا کم ہے۔ 1.5 ملی میٹر دیوار کے لیے، R_cond=0.00109; 3.0 ملی میٹر دیوار کے لیے، R_cond=0.00217. h=800 W/(m²·K) کے ساتھ، R_boundary=0.00125. U 427 سے 292 W/(m²·K) تک گرتا ہے، 32% کمی۔ توانائی کی کارکردگی کے لیے پتلی دیواروں کو ترجیح دی جاتی ہے، لیکن جمع ہونے کی وجہ سے مکینیکل مضبوطی کے لیے موٹی دیواروں کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔
منظر نامہ-گرم سوڈیم تھیو سلفیٹ سروس میں کوارٹز شیتھ کی دیوار کی موٹائی کے لیے بیس سلیکشن میٹرکس
| درخواست کا منظر نامہ اور آپریٹنگ پیرامیٹرز | تجویز کردہ دیوار کی موٹائی | کوانٹیفائیڈ ٹریڈ-آف کے ساتھ بنیادی دلیل |
|---|---|---|
| تصویری فکسنگ (20% Na₂S₂O₃، 70 ڈگری، مسلسل، pH 7، ہفتہ وار صفائی) | 2.0 – 2.5 ملی میٹر، معیاری درجہ، شعلہ-پالش | سلفر کا ذخیرہ اعتدال پسند۔ موٹی دیوار جمع گرم مقامات سے تھرمل تناؤ کے خلاف مزاحمت کرتی ہے۔ شعلہ-پالش چپکنے کو کم کرتا ہے۔ U ≈ 380 W/(m²·K)۔ |
| گولڈ لیچنگ (10% Na₂S₂O₃، 65 ڈگری، pH 8، مسلسل، ماہانہ صفائی) | 2.0 ملی میٹر، جیسا کہ- تیار کیا گیا ہے۔ | کم درجہ حرارت سڑن کو سست کر دیتا ہے۔ توانائی کی کارکردگی کے لیے پتلی دیوار۔ U ≈ 420 W/(m²·K)۔ |
| اعلی-درجہ حرارت تھیو سلفیٹ (80 ڈگری، کوئی بھی) | 2.5 - 3.0 ملی میٹر، بخارات کی ڈھال کے ساتھ | تیزی سے گلنا۔ بار بار صفائی ضروری ہے۔ بخارات کی ڈھال مینیسکس کے ذخائر کو کم کرتی ہے۔ |
| تیزابیت تھیو سلفیٹ (پی ایچ<5, any temperature) | کوارٹج نہیں - PTFE استعمال کریں۔ | تیزاب گلنے کو تیز کرتا ہے اور کوارٹج پر حملہ کرتا ہے۔ متبادل میان درکار ہے۔ |
تکمیلی ڈیزائن میں تبدیلیاں:غیر جانبدار سے قدرے الکلین پی ایچ (7-8) کو برقرار رکھنے سے گلنے کو کم کیا جاتا ہے۔ سلفائٹ اسٹیبلائزرز (Na₂SO₃) کو شامل کرنے سے تھیو سلفیٹ سڑنے کو روکتا ہے۔ نائٹروجن اسپرجنگ آکسیجن اور CO₂ کو ہٹاتی ہے۔ 5% امونیا یا سوڈیم سلفائٹ کے ساتھ وقتا فوقتا صفائی سلفر کے ذخائر کو تحلیل کرتی ہے۔ ایک پالش سطح جمع کی آسنجن کو کم کرتی ہے۔
