氢氟酸设备的防腐方法

氢氟酸防腐方法

关键词：耐氢氟酸腐蚀、氢氟酸防腐种类、氢氟酸设备、氢氟酸储罐、氢氟酸反应釜

一、名词释义

氢氟酸是氟化氢气体的水溶液，清澈，无色、发烟的腐蚀性液体，有剧烈刺激性气味。熔点-83.3℃，沸点112.2℃，密度0.888g/cm³。易溶于水、乙醇，微溶于乙醚。因为氢原子和氟原子间结合的能力相对较强，使得氢氟酸在水中不能完全电离，所以理论上低浓度的氢氟酸是一种弱酸（按其电离常数实际上属于中强酸）。具有极强的腐蚀性，能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的物体。如吸入蒸气或接触皮肤会造成难以治愈的灼伤。实验室一般用萤石（主要成分为氟化钙）和浓硫酸来制取，需要密封在塑料瓶中，并保存于阴凉处。

二、理化性质

市售通常浓度:溶质的质量分数40%，工业级；质量分数40%，电子级。为高度危害毒物。最浓时的密度1.18g/cm3

随着HF 溶液质量分数的提高, HF对碳钢的腐蚀速率是先升高后降低[3]。

浓度低时因形成氢键具有弱酸性，但浓时的电离度比稀时大而与一般弱电解质有别。液态氟化氢是酸性很强的酸，酸度与无水硫酸相当，但较氟磺酸弱。[4]腐蚀性强，对牙、骨损害较严重。对硅的化合物有强腐蚀性。应在密闭的塑料瓶内保存。

化学试剂-氢氟酸

用HF溶于水而得。用于雕刻玻璃、清洗铸件上的残砂、控制发酵、电抛光和清洗腐

蚀半导体硅片（与HNO

3的混酸）。因为氢原子和氟原子间结合的能力相对较强，使得氢氟酸在水中不能完全电离。

氢氟酸能够溶解很多其他酸都不能溶解的玻璃（主要成分：二氧化硅），生成气态的四氟化硅反应方程式如下：

SiO2(s) + 4 HF(aq) → SiF4(g) + 2H2O(l)

生成的SiF4可以继续和过量的HF作用，生成氟硅酸：

SiF4(g)+2HF(aq)=H2[SiF6](aq)，氟硅酸是一种二元强酸。

正因如此，它必须储存在塑料（理论上讲，可放在聚四氟乙烯做成的容器中）和EV5735橡胶衬里的罐体（只有EV5735这一种橡胶可耐氢氟酸）、蜡质制或铅制的容器中。氢氟酸没有还原性。如果要长期储存，由于聚四氟乙烯的使用寿命较短，则可以采用EV5735

橡胶衬里的储罐或设备中。

与硅和硅化合物反应生成气态的四氟化硅（能腐蚀玻璃），但对塑料、EV5735橡胶、石蜡、铅、金、铂不起腐蚀作用。能与水和乙醇混溶。市售氢氟酸溶质质量分数40%，相当于22.5mol/L。35.35%的氢氟酸为共沸混合物。剧毒，最小致死量(大鼠，腹腔)25mg/kg。有腐蚀性，能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的物体。如吸入蒸气或接触皮肤能形成较难愈合的溃疡。[4]

工业制法：工业上用氟氢化钾加热至500℃进行热分解或用萤石（氟化钙CaF

2）和浓硫酸加热到700℃时来制备氢氟酸。[5]

KHF2 --（500℃)→ KF + HF

CaF2+ H2SO4（浓）→（加热）2 HF + CaSO4

这样收集到的氟化氢常含有水，硅及硫的化合物。在此之后氟化氢可以通过蒸馏等方法来提纯

也可用HCl与萤石（氟化钙CaF

2）反应制取：

CaF2+2HCl=CaCl2+2HF

氟气与氢气混合后立刻爆炸，生成氟化氢。

F2(g)+H2(g)=2HF(g)

其实关于氢氟酸，它在水溶液中有两个平衡：

1HF=H+ F- k1=7.2*10-4

2.HF+F-=HF2- k2=5.2

此时随着浓度增大（大于5mol），HF已经是相当强的强酸。

三、用途

由于氢氟酸溶解氧化物的能力，它在铝和铀的提纯中起着重要作用。氢氟酸也用来蚀刻玻璃，可以雕刻图案、标注刻度和文字；半导体工业使用它来除去硅表面的氧化物，在炼油厂中它可以用作异丁烷和正丁烯的烷基化反应的催化剂，除去不锈钢表面的含氧杂质的“浸酸”过程中也会用到氢氟酸。氢氟酸也用于多种含氟有机物的合成，比如Teflon(聚四氟乙烯）还有氟利昂一类的致冷剂。

四、危害防护

健康危害：对皮肤有强烈的腐蚀作用。灼伤初期皮肤潮红、干燥。创面苍白，坏死，继而呈紫黑色或灰黑色。深部灼伤或处理不当时，可形成难以愈合的深溃疡，损及骨膜和骨质。本品灼伤疼痛剧烈。眼接触高浓度本品可引起角膜穿孔。接触其蒸气，可发生支气管炎、

肺炎等。慢性影响：眼和上呼吸道刺激症状，或有鼻衄，嗅觉减退。可有牙齿酸蚀症。骨骼X线异常与工业性氟病少见。

燃爆危险：本品不燃，具强腐蚀性、强刺激性，可致人体灼伤。

皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。

眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。

吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。呼吸困难时给输氧，不可进行人工呼吸，可能导致进行人工呼吸者本人吸入氟化氢气体。给予2-4%碳酸氢钠溶液雾化吸入。就医。

食入：用水漱口，给饮牛奶或蛋清。就医。

危险特性：本品不燃，但能与大多数金属反应，生成氢气而引起爆炸。遇H发泡剂立即燃烧。腐蚀性极强。

有害燃烧产物：氟化氢。

灭火方法：灭火剂：雾状水、泡沫。

五、耐氢氟酸设备的防腐蚀方法

通常在化工储存和运输、生产过程中涉及到的耐氢氟酸设备有两种，一种是聚四氟乙烯衬里，局限性是寿命较短，仅为2年左右。另一种方法是采用EV5735橡胶衬里，埃米尔实验室研制的此橡胶的问世结束了橡胶不耐氢氟酸的历史。EV5735在有记录的氢氟酸工况环境中，已经成功使用15年。