Hva skjer når en har feil type slange/rør?
Dersom man har 5.0 Argon inni slangen, vil man f.eks ha en naturlig forurensing av oksygen på inntil 2 ppm, noe som tilsvarer et partialtrykk på 0,000002 bar. I luften utenfor vil oksygenet ha et partialtrykk på 0,21 bar. Trykkforskjellen driver molekyler av oksygen, fuktighet og nitrogen inn gjennom slangeveggen, og tilsvarende argonmolekyler ut. I denne sammenheng har det ingen betydning hva den totale trykkforskjellen mellom innsiden og utsiden av slangen er, men kun partialtrykkene til de ulike molekylene.
Eksempel på retrodiffusjon
En prosesstrøm med argon (5.0 kvalitet) har et trykk på 10 bar. Argonet inneholder 5 ppm oksygen som urenhet. Partialtrykket eller deltrykket av argon i denne strømmen blir da 10 bar, mens partialtrykket av oksygen blir 0,00005 bar.
Partialtrykk
Sammensetningen av gasser i luften rundt oss er vist i tabellen nedenfor. Trykket i luften er 1 atm, noe som tilsvarer ca 1 bar, og partialtrykkene for tre av de mest vanlige gassene i luften blir da som vist i tabellen.
Gass
|
Fordeling i luft
|
Partialtrykk
|
| Nitrogen |
78% |
PN2= 0,78bar |
| Oksygen |
21% |
PO2= 0,21bar |
| Argon |
1% |
PAr= 0,01bar
|
Partialtrykket av oksygen er 0,21 bar i luften utenfor slangen, mens det inni røret er 0,00005 bar på grunn av de 5 ppm med urenheter. Forskjellen i partialtrykk mellom luften og prosesstrømmen er veldig stor, og vi kan se fra den grå rammen i figuren nedenfor at vi har et system i ubalanse som vil prøve å oppnå likevekt. Partialtrykkene Po2 atm og Po2 intern er kun skilt fra hverandre av rørveggen. Dersom en lekkasje skulle finne sted, vil oksygen fra luften i omgivelsen rundt strømme inn i prosesstrømmen og øke forurensingen av oksygen i argongassen. Det samme prinsippet gjelder også for alle andre gasser (f.eks nitrogen, fuktighet, CO2), ikke bare oksygen.
Syrefast stål anbefales
Diffusjon gjennom rørveggen kan også finne sted dersom rørmaterialet tillater diffusjon. Tabellen under viser nivået av forurensing av oksygen som vil være tilstede i et 1 meter langt rør laget av ulike materialer. Andre verdier vil gjelde for andre gasser. Syrefast stål anbefales ettersom kopper er et mykt metall. Kopperskjøtene vil til slutt, på grunn av vibrasjoner, håndtering, etc, begynne å lekke.
Materiale
|
Forurensing av O2
|
| Syrefast stål |
0 ppm |
| Kopper |
0 ppm |
| Mylar |
0,02 ppm |
| Nylon 6 |
0,05 ppm |
| KEL-F |
0,6 ppm |
| Perburan |
5,3 ppm |
| Neopren |
6,9 ppm |
| Polyetylen |
11 ppm |
| Teflon (PTFE) |
13 ppm |
| Polyvinyl |
27 ppm |
| Gummi |
40 ppm |
Forutsetninger for tabell på retrodiffusjon og instrument tubing:
1 m rør. diameter 2 x 4 mm, flow 5 liter/t 10 bar Ar
I et analysesystem, for eksempel en GC, hvor man benytter teflonslanger, vil komponenter som oksygen og fuktighet "vandre" gjennom rørveggen og akkumuleres i systemet, særlig når det ikke er i bruk. Oksygen og og fuktighet er normalt kritiske forurensinger for gassanalysatorer.