Em um aquecedor de imersão de titânio para uma solução de persulfato de sódio a 20% a 50 graus, por que o íon persulfato causa uma taxa de corrosão mais alta (0,2 mm/ano) do que uma concentração equivalente de peróxido de hidrogênio (0,05 mm/ano), apesar de ambos serem oxidantes fortes?

A taxa de corrosão do titânio grau 2 em persulfato de sódio a 20% a 50 graus é de 0,15-0,30 mm/ano. Na mesma temperatura, a taxa de corrosão em peróxido de hidrogênio a 20% é de 0,03-0,08 mm/ano. A taxa é maior com o persulfato porque tem um potencial de redução maior (2,01 V) do que o H2O2 (1,78 V). O potencial mais elevado empurra o titânio ainda mais para a região transpassiva, onde o filme passivo se dissolve mais rapidamente. Além disso, os produtos de degradação do persulfato (radicais sulfato) são mais ativos do que os radicais hidroxila do H2O2.

Mecanismo de Agressividade do Persulfato

S₂O₈²⁻ + 2e⁻ → 2SO₄²⁻ (grau E=2.01 V) Redução de persulfato. Redução do peróxido de hidrogênio: grau E=1.78 V H2O2 + 2H + + 2e- → 2H2O O potencial misto do titânio no persulfato é 1,6-1,8 V e no H2O2 é 1,3-1,5 V. A corrente de dissolução transpassiva cresce exponencialmente com o potencial. A proporção da taxa de corrosão (persulfato/H2O2) é de 3–6×.

Comparação quantitativa da taxa de corrosão

Concentração de oxidante % Grau de temperatura Taxa de corrosão mm/ano
H 2 O 2 20 50 0.03-0.08
Na₂S₂O₈ 5 50 0.10-0.20
Na2S2O8 10 50 0.15-0.25
Na 2 S 2 O 8 20 50 0.20-0.35 Guia de seleção de materiais

Concentração de persulfato (%) Taxa de corrosão esperada do material recomendado (mm/ano)
<5 Grade 7 titanium 0.05-0.10 5-10 PTFE-coated titanium <0.01 >10 Tântalo 0,01
Detalhando com os fatos em questão

Evite titânio não revestido para soluções de persulfato com concentração acima de 5%. Use titânio ou tântalo com revestimento de PTFE. Sabendo que a resistência do oxidante é maior, o engenheiro escolhe os materiais apropriados.