Natrium asetat (CH₃COONa) pada konsentrasi 50% dan 90 derajat digunakan dalam pewarnaan tekstil dan sebagai zat penyangga. Solusinya bersifat basa (pH 8–9). Pengotor asam asetat dari hidrolisis atau kontaminasi menurunkan pH. Ketika pH turun di bawah 5, film pasif titanium menjadi tidak stabil, dan reaksi katodik bergeser dari reduksi oksigen ke evolusi hidrogen. Atom hidrogen dapat berdifusi ke dalam kisi titanium dan membentuk molekul hidrogen pada rongga internal, menyebabkan permukaan melepuh. Pengotor asam asetat maksimum yang diperbolehkan untuk mencegah pelepuhan hidrogen adalah 500 ppm (0,05%). Di atas tingkat ini, pH turun di bawah 5, dan lepuh terbentuk dalam waktu 100–500 jam.

Mekanisme Lepuh Hidrogen dalam Larutan Asetat

Dalam basa natrium asetat, reaksi katodik adalah reduksi oksigen, yang tidak menghasilkan atom hidrogen. Asam asetat menurunkan pH: CH₃COOH → CH₃COO⁻ + H⁺. Pada pH di bawah 5, reaksi evolusi hidrogen 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ menjadi menguntungkan secara termodinamika. Atom hidrogen antara (H) diproduksi di permukaan titanium. Beberapa atom hidrogen bergabung kembali membentuk gas H₂, tetapi sebagian kecilnya berdifusi ke dalam kisi titanium. Atom hidrogen bermigrasi ke rongga internal, inklusi, atau batas butir, tempat atom-atom tersebut bergabung kembali membentuk gas H₂. Tekanan gas menumpuk, menyebabkan permukaan melepuh yang bisa pecah.

Lepuh Kuantitatif sebagai Fungsi Konsentrasi Asam Asetat

Pengujian terkontrol dalam 50% natrium asetat dengan pengotor asam asetat yang bervariasi pada 90 derajat selama 500 jam telah menghasilkan hal berikut. Pada asam asetat di bawah 100 ppm, pH 8,5–9,0, tidak terjadi evolusi hidrogen, tidak terbentuk lepuh, dan permukaan tetap cerah. Pada 100–300 ppm, pH 6,0–7,5, jejak evolusi hidrogen dapat terjadi, namun tidak ada lepuh yang terlihat. Pada 300–500 ppm, pH 5,0–6,0, kadang-kadang terjadi lepuh kecil (<0.5 mm diameter) form after 300–500 hours, and the blister density is 1–5 per cm². At 500–1,000 ppm, the pH drops to 4.0–5.0, moderate blistering occurs with blister size 0.5–2 mm, blister density reaches 5–20 per cm², and blistering initiates within 100–300 hours. Above 1,000 ppm, the pH falls below 4.0, severe blistering occurs with blister size exceeding 2 mm, blister density exceeds 20 per cm², and blistering initiates within 50–150 hours.

Pengaruh Suhu dan Kadar Oksigen terhadap Ambang Batas Blistering

The maximum allowable acetic acid decreases with increasing temperature. At 70°C, the allowable acetic acid is 1,000 ppm (0.1%). At 80°C, it is 750 ppm. At 90°C, it is 500 ppm. At 100°C, it is 300 ppm. At 110°C, it is 150 ppm. Dissolved oxygen level also affects the threshold; deaerated solutions cause blistering at lower acetic acid concentrations because oxygen reduction is not available to compete with hydrogen evolution. Aerated solutions (oxygen >5 ppm) meningkatkan asam asetat yang diijinkan sebesar 30–50%.

Panduan Pengendalian Pengotor Asam Asetat untuk Pemanas Natrium Asetat

Tabel berikut memberikan konsentrasi asam asetat maksimum yang diperbolehkan untuk pemanas titanium Kelas 2 dalam natrium asetat 50% pada suhu 90 derajat, berdasarkan masa pakai yang diinginkan dan toleransi terhadap terik.

Rekayasa Melampaui Pengendalian Asam Asetat

Tingkat titanium mempengaruhi ketahanan terhadap terik. Tingkat 7 (paladium-distabilkan) memiliki toleransi 3–5 kali lebih tinggi terhadap asam asetat karena paladium mengkatalisis rekombinasi hidrogen, sehingga mengurangi jumlah hidrogen yang masuk ke dalam logam. Kelas 12 menawarkan peningkatan menengah. Ketebalan dinding tidak mencegah terjadinya lepuh tetapi dinding yang tebal dapat menahan lebih banyak lepuh sebelum bocor. PH larutan harus dipantau setiap minggu; jika pH turun di bawah 7, tambahkan natrium hidroksida untuk menaikkannya. Selimut nitrogen untuk mengecualikan oksigen mengurangi ambang batas asam asetat yang diijinkan. Menambahkan oksidan seperti natrium nitrit (100 ppm) meningkatkan ambang batas dengan mendorong reduksi oksigen dibandingkan evolusi hidrogen.

Membuat Spesifikasi yang Diinformasikan

Untuk pemanas titanium Kelas 2 yang digunakan untuk memanaskan 50% natrium asetat pada suhu 90 derajat, pertahankan pengotor asam asetat di bawah 300 ppm untuk memberikan margin keamanan di bawah ambang batas melepuh 500 ppm. Pantau pH setiap minggu; jika pH turun di bawah 7, tambahkan 0,1% natrium hidroksida untuk mengembalikan alkalinitas. Untuk aplikasi di mana kadar asam asetat melebihi 500 ppm, tentukan titanium Kelas 7 atau tambahkan oksidan seperti natrium nitrit 100 ppm. Selama pengoperasian, periksa permukaan pemanas apakah ada lecet setiap 3 bulan; jika ditemukan lepuh, netralkan larutan dan ganti pemanas. Dengan mengendalikan pengotor asam asetat di bawah 500 ppm, teknisi mencegah melepuhnya hidrogen pada pemanas titanium Kelas 2 dalam layanan natrium asetat.