در یک راکتور دارویی با اسید لاکتیک 5 درصد در دمای 95 درجه، کدام گرید تیتانیوم (درجه 1، درجه 2، یا درجه 7) کمترین میزان شسته شدن یون فلزی را پس از 500 ساعت غوطه وری نشان می دهد؟

اسید لاکتیک (CH3CHOHCOOH) در غلظت 5 درصد و 95 درجه در تخمیر دارویی و پردازش زیستی استفاده می شود. یون‌های فلزی شسته‌شده از بخاری‌های تیتانیوم ممکن است باعث واکنش‌های نامطلوب شوند یا موارد ظریف را آلوده کنند. سرعت شسته شدن یون های فلزی (عمدتاً یون های تیتانیوم (Ti 4+ ) و مقادیر کمی از عناصر آلیاژی) به پایداری لایه غیرفعال بستگی دارد. درجه 1 دارای یکنواخت ترین و{8}}فیلم غیرفعال بدون نقص و کمترین میزان لیچ تیتانیوم با کمترین میزان آهن حداکثر 0.12٪ است. درجه 2 (0.20-0.30٪ آهن) با سرعت 2-3 برابر درجه 1 شسته می شود زیرا ذرات بین فلزی غنی از آهن سلول های گالوانیکی موضعی ایجاد می کنند. درجه 7 (0.15٪ پالادیوم) با سرعت متوسط ​​1.5-2 برابر درجه 1 شسته می شود، اما یون های پالادیوم را به عنوان یک آلاینده معرفی می کند که ممکن است برای برخی از کاربردهای دارویی غیرقابل قبول باشد.

مکانیسم انحلال یون فلز تیتانیوم در اسید لاکتیک

اسید لاکتیک یک اسید احیا کننده ضعیف است که به آرامی لایه غیرفعال تیتانیوم را حل می کند. اتصالات گالوانیکی محلی بین ذرات بین فلزی کاتدی (Ti2Fe،{2}}مناطق غنی پالادیوم) و ماتریس تیتانیوم آندی سرعت انحلال را کنترل می کنند. درجه 1 دارای کمترین مقدار ذرات غنی از آهن است که منجر به یکنواخت ترین فیلم غیرفعال و کمترین سرعت انحلال می شود. نرخ شسته شدن ثابت و قابل پیش بینی است و این امکان پیش بینی طولانی مدت تجمع یون های فلزی در محصول دارویی را فراهم می کند. برای درجه 2، ذرات غنی از آهن-Ti2Fe سلول‌های میکرو{11}گالوانیکی را تشکیل می‌دهند که باعث انحلال موضعی می‌شوند و در نتیجه نرخ شستشوی کلی افزایش می‌یابد. برای درجه 7، غنی‌سازی سطح پالادیوم میزان شستشو را در مقایسه با درجه 2 کاهش می‌دهد، اما آلودگی فلزی جدیدی را نیز اضافه می‌کند.

نرخ های کمی آبشویی یون فلزی پس از غوطه وری 500 ساعته

آزمایش کنترل شده در اسید لاکتیک 5 درصد در دمای 95 درجه (pH 2.5، هوازدایی شده) به مدت 500 ساعت. انتشار تجمعی یون تیتانیوم برای انواع تیتانیوم با این حال، تیتانیوم درجه 1، که معمولاً حاوی 0.05-0.08٪ آهن است، 0.8-1.2 میکروگرم تیتانیوم در هر سانتی متر مربع یا 1.6-2.4 قسمت در میلیارد در 1 لیتر محلول در هر سانتی متر مربع سطح آزاد می کند. هیچ رهاسازی آهن از درجه 1 شناسایی نشد. تیتانیوم درجه 2 با میانگین درصد آهن 0.20 درصد آزاد شده 2.0-3.5 میکروگرم بر سانتی‌متر مربع تیتانیوم و 0.1-0.3 میکروگرم بر سانتی‌متر مربع آهن، یا نرخ شستشوی تیتانیوم 2 تا 3 برابر درجه 1. نرخ آزادسازی معمولی تیتانیوم و پالادیوم از گرید 20.1 درصد palla iron و 5 درصد تیتانیوم 7. به ترتیب 1.2 تا 2.0 ug/cm² تیتانیوم و 0.05 تا 0.10 ug/cm² پالادیوم هستند. آلیاژ تیتانیوم درجه 12 با 0.3 درصد مولیبدن و 0.8 درصد نیکل، 1.5-2.5 میکروگرم بر سانتی متر مربع تیتانیوم و 0.2-0.5 میکروگرم بر سانتی متر مربع ترکیب مولیبدن و نیکل آزاد کرد. آلیاژ تیتانیوم درجه 12 به دلیل مسمومیت با نیکل و مولیبدن برای کاربردهای دارویی مناسب نیست.

تأثیر غلظت و دما اسید لاکتیک بر میزان آبشویی

نرخ شستشو با غلظت اسید و دما برای همه گریدها افزایش می یابد. در اسید لاکتیک 2 درصد در دمای 80 درجه، درجه 1 0.5-0.8 میکروگرم بر سانتی متر مربع به مدت 500 ساعت، درجه 2 1.2-1.8 میکروگرم بر سانتی متر مربع و درجه 7 0.8-1.2 میکروگرم بر سانتی متر مربع آزاد می شود. درجه 1 0.8-1.2 μg/cm^2، درجه 2 2.0-3.5 μg/cm^2 و درجه 7 1.2-2.0 μg/cm^2 در اسید لاکتیک 5% و درجه حرارت 95 درجه آزاد می کند. درجه 1 1.5-2.5 میکروگرم بر سانتی متر مربع، درجه 2 4.0-6.0 میکروگرم بر سانتی متر مربع و درجه 7 2.5-4.0 میکروگرم بر سانتی متر مربع در اسید لاکتیک 10٪ و 95 درجه آزاد می شود. درجه 1 در اسید لاکتیک 5٪ در 110 درجه تحت فشار 2.0-3.0 میکروگرم بر سانتی متر مربع آزاد شد، درجه 2 آزاد شد 5.0-8.0 میکروگرم بر سانتی متر مربع و درجه 7 آزاد شد 3.0-5.0 میکروگرم بر سانتی متر مربع. انرژی فعال‌سازی برای شستشو تقریباً 50 کیلوژول بر مول برای همه کلاس‌ها است که به معنای مکانیسم انحلال اولیه یکسان است.

راهنمای انتخاب گرید تیتانیوم برای خدمات دارویی اسید لاکتیک

جدول زیر جهت انتخاب درجه تیتانیوم را بر اساس محدودیت های مجاز یون فلزی در داخل محصول دارویی و حساسیت فرآیند تولید نشان می دهد.

حداکثر تیتانیوم مجاز در محصول (ppb/سال) حداکثر مجاز سایر فلزات (ppb) درجه توصیه شده انتشار مورد انتظار Ti (µg/cm2/year) سطح مورد نیاز<5 <0.5 for Fe, Pd, Ni, Mo Grade 1 (high purity) 5–10 Electropolished 5–15 <1 for Fe Grade 1 10–15 Pickled 15–30 <5 for Fe Grade 2, pickled surface 15–25 Pickled
30–50 <10 for Fe Grade 2 (standard) 25–40 As-drawn >50 (غیر{1}}بحرانی) بدون محدودیت درجه 2 یا درجه 7 40–80 هر گونه مهندسی فراتر از انتخاب درجه و پایان سطح

پرداخت سطح لوله تأثیر مهمی در شستشوی یون فلزی دارد. سطوح الکتروپلی شده (Ra < 0.3 میکرومتر) به دلیل حذف آلودگی آهن سطح و کاهش سطح، میزان شستشو را 30 تا 50 درصد برای همه گریدها کاهش می دهند. نرخ آبشویی 20 تا 30 درصد نسبت به سطوح کشیده شده برای سطوح ترشی با Ra 0.6 تا 0.8 میکرومتر کاهش می یابد. ضخامت دیواره بر میزان شسته شدن در واحد سطح تأثیر نمی گذارد، اما بر آزادسازی کل فلز در طول زمان تأثیر می گذارد. با تثبیت لایه غیرفعال، سرعت شستشو با زمان کاهش می‌یابد و پس از 1000 ساعت، نرخ معمولاً 30{15}}50% کمتر از میانگین اولیه بیش از 500 ساعت است. تمامی گریدهای پیش غیرفعال شده در اسید نیتریک 20 درصد در دمای 50 درجه به مدت 2 ساعت، کاهش 50 تا 70 درصدی در میزان آبشویی اولیه را نشان می دهند.

مشخصات تحصیل کرده

برای یک بخاری تیتانیوم در یک راکتور دارویی با اسید لاکتیک 5 درصد در دمای 95 درجه، تیتانیوم درجه 1 باید برای کالاهایی با محدودیت یون فلزی دقیق زیر 10ppb تیتانیوم در محصول نهایی انتخاب شود. برای کاربردهای کم تقاضا، درجه 2 با روکش برقی مناسب است. سطح را باید تا 0.3 میکرومتر رادیو الکتریکی پرداخت کرد و در اسید نیتریک 20 درصد در دمای 50 درجه به مدت 2 ساعت از قبل غیرفعال شد. مدرکی را درخواست کنید که میزان آهن کمتر از 0.08٪ برای درجه 1 یا کمتر از 0.15٪ برای درجه 2 است. اگر از درجه 7 استفاده می شود، در حین راه اندازی یک آزمایش لیچینگ 168 ساعته در اسید لاکتیک 5٪ در دمای 95 درجه انجام دهید و محلول را از نظر تیتانیوم، آهن و پالادیوم ارزیابی کنید. مقادیر قابل قبول Ti < 5 μg/cm2 و Fe < 0.5 μg/cm2 می باشد. این مهندس درجه 1 را نسبت به درجه 2 یا درجه 7 انتخاب می کند تا کمترین میزان شسته شدن یون فلز را برای خدمات دارویی اسید لاکتیک داغ به دست آورد.