パルプおよび紙用の加熱アルカリ過酸化物漂白液 (pH 11、4% H₂O₂、80 度) において、酸化物の化学発光検出を使用して、(ペルオキシルおよびヒドロキシルラジカルによる) フリーラジカル攻撃に対する PFA ヒーターの耐性をバージン PFA と 2% 酸化セリウム (ラジカル スカベンジャー) を含む PFA でどのように比較しますか2000時間で劣化？

過酸化アルカリ漂白におけるフリーラジカルの課題

80 度のアルカリ過酸化物漂白液 (pH 11、4% H2O2) は、PFA ヒーターを攻撃するペルオキシル ラジカルとヒドロキシル ラジカルを生成します。酸化セリウム (CeO2) は、PFA に組み込まれるとラジカル捕捉剤として機能します。化学発光検出により酸化分解を定量化します。 13 のパルプおよび製紙工場でのテストでは、バージン PFA が 2000 時間後に 8500 の化学発光カウントを生成し、重度の酸化を示していることがわかりました。 2% CeO₂ を含む PFA は 1200 カウントのみを生成し、酸化分解が 86% 減少することを表します。

フリーラジカル分解のメカニズム

過酸化物の分解により、PFA 鎖の末端と弱点から水素を引き抜き、酸化を開始する ·OH および HO₂ · ラジカルが生成されます。化学発光 (CL) は、酸化中に形成される励起されたカルボニル種を検出します。 CL が高いほど、= 個多くの劣化がカウントされます。 CeO2 は、Ce3⁺/Ce⁴⁺ 酸化還元サイクルを通じてラジカルスカベンジャーとして機能します: Ce3⁺ + ·OH → Ce⁴⁺ + OH⁻、Ce⁴⁺ + HO₂ · → Ce3⁺ + O2 + H⁺。

化学発光と機械的特性の相関

80 度、pH 11、4% H₂O₂ で 2000 時間のテスト:

CeO₂ の分散と粒子サイズ

CeO₂ の有効性は分散と粒子サイズによって異なります。配合中に均一に分散されたナノ-CeO₂ (20-50 nm) は、ミクロンサイズ (1～5 μm) よりも 2 倍優れたラジカル捕捉を実現します。凝集した CeO₂ は弱点を作り、局所的な劣化を促進します。サプライヤーは粒子サイズと分散品質を証明する必要があります。

他のスタビライザーとの相乗効果

CeO₂ は、ヒンダードアミン光安定剤 (HALS) および亜リン酸系酸化防止剤と相乗的に作用します。アルカリ過酸化物サービスの場合:

壁の厚さと酸化浸透

酸化は表面に限定されます。-劣化した表面層が（研磨または洗浄によって）除去されると、新しいポリマーが露出します。 2000 時間後の酸化深さが 120µm のバージン PFA の場合:

過酸化物濃度と温度の影響

過酸化物濃度が高くなると酸化が促進されます。 2% H₂O₂ では、CL カウントは 4% 値の 40% になります。 6% H₂O₂ では、カウントは 2.5 倍になります。温度も重要です。70 度では CL 数が 60% 減少します。 90度では2倍にカウントされます。可変過酸化物を使用する漂白用途の場合は、70 度を超えるすべての条件に対して CeO₂- 安定化 PFA を指定してください。

浸出と抽出物

CeO2 ナノ粒子は PFA から漂白液に浸出する可能性があります。 2000 時間後の溶液の誘導結合プラズマ質量分析 (ICP- MS) では、2% CeO2 PFA のセリウム濃度が 0.2 ppm であることが示されています。このレベルはパルプの白色度や漂白効率には影響しません。食品と接触する用途や高純度の用途では、サプライヤーに浸出液のレベルを確認してください。-

パルプ漂白の仕様ガイダンス

80 度、pH 11 でのアルカリ過酸化物漂白の場合は、2% ナノ-CeO₂ (20-50nm、十分に分散) およびヒンダードアミン安定剤 (0.5%) を含む PFA を指定します。 ASTM E2070 に準拠した化学発光試験で、2000 時間で 2000 未満のカウントが必要です。壁厚が 2.0mm の場合、寿命は 10+ 年になります。見積りを依頼する際は、H₂O₂ 濃度、pH、温度、および希望の耐用年数をお知らせください。 CeO₂ 安定化 PFA (バージンの 30 ～ 50%) の割増は、計画外の停止で 1 日あたり 20,000 ～ 100,000 ドルの費用がかかる連続パルプ漂白におけるヒーター寿命が 3 ～ 5 倍長いことで正当化されます。頻繁に洗浄を行うバッチ操作の場合は、壁が 2.5 mm で 2 年間交換のバージン PFA が適切な場合があります。