שלום ארנון,
זאת תקופה ארוכה שאנחנו מתמודדים עם סוגיית זיהום הפלואור במערכת שלנו לייבוש סופר קריטי חם עבור אירוג'לים וכעת בעיקר עם ההשלכות שלה על תהליכי הייצור שלנו. זו הסיבה ששלחנו אליך לאנליזה מים ששימשו לשטיפת מערכת הייבוש – על מנת לראות שתהליך השטיפה באמת יעיל ומוריד
את ריכוז הפלואור במכונה.
בודדנו את המקור לזיהום הפלואור - החלפת תמיסת הזרז להכנת האירוג'ל. עד לחודש יוני עבדנו עם תמיסה ישנה ומאז שעברנו לתמיסת זרז טרייה, אנו מזהמים את התא עם כל תהליך ודגמי האירוג'ל נמסים בייבוש.
שתי התמיסות זהות בהרכבן המקורי, אפילו ברמת בקבוק המקור לחומרי המוצא. ההבדל נובע כמובן ממועד הייצור ומהעובדה שתמיסה אחת היתה בשימוש תדיר (הבקבוק נפתח ונסגר לסירוגין מה שאפשר לחלק כלשהו מהמרכיבים והתוצרים הכימיים להתנדף החוצה וייתכן שגם לפחמן דו חמצני לפעפע פנימה).
ההרכב המקורי לתמיסת הזרז הוא כדלהלן:
Deionized H2O ,40 gr
NH4OH (28-30%wt in H2O), 8.2 gr
NH4F, 0.7408 gr
תהליך ייצור האירוג'לים זהה לחלוטין, כלומר הקטליזה של התמיסה הישנה זהה לזו של התמיסה הטרייה (התמיסה התמצקה בזמן זהה בדיוק של חמש שניות) ובייבוש ס"ק קר דגמי האירוג'ל עוברים את הייבוש בהצלחה (גם כיום), למעשה לפי התנהלות התהליך לא היתה כל סיבה לחשוד שמשהו השתנה
כשעברנו מתמיסת זרז אחת לאחרת. רק התנאים הכימיים הקיצוניים של הייבוש החם גורמים להמסה בנוכחות זיהום הפלואור. זו גם הסיבה שלא זיהינו את הבעיה בעבר, רק בשנה האחרונה (סוף 2019) התחלנו לעסוק בייבוש ס"ק חם ורק ביוני השנה צפה הבעיה.
אף שתמיסת הזרז מכילה אמוניום פלואוריד, היא נשמרה בבקבוק זכוכית בורו-סיליקט לתקופות ארוכות, שנה ויותר (להלן קישור למוצר באתר היצרן:
https://www.dwk.com/duran-original-laboratory-bottle-gl-45-clear-with-screw-cap-and-pouring-ring-from-pp-blue-100-ml-218012458). ההנחה המקורית היתה, שריכוז הפלואור בתמיסה נמוך מאד ולכן תקיפת הזכוכית תהיה זניחה. התברר שהנחה זו היתה שגוייה (מאד), לאחר ששחזרנו
את הכנת תמיסת הזרז שוב, נוכחנו שאופן ההרטבה של הבקבוק ע"י התמיסה, משתנה דקות ספורות לאחר ההכנה, כלומר תקיפת הזכוכית מתרחשת אפילו בטווחי זמן קצרים מאד, קל וחומר בתקופה של 18 חודשים. כאמור, עד למעבר לייבוש ס"ק חם כלל לא ייחסנו חשיבות לכלי האחסון, היות ולא היתה
שום אינדיקציה לשינוי בתהליך הכנת הג'לים.
על פי אתר יצרן הבקבוקים Duran, הרכב הזכוכית הוא כדלהלן (%wt):
SiO2 81%
B2O3 13%
Na2O + K2O 4%
AI2O3 2%
אציין שהתמיסה הישנה נותרה צלולה לחלוטין וללא משקעים, במהלך כל התקופה שהיתה בשימוש. מאידך ברור לנו שהרכב התמיסה לאחר 18 חודשים (פתחה\סגירה של הבקבוק ואחסון בטמפ' החדר, ללא חשיפה לאור שמש), שונה מאד מהרכבה המקורי. בין היתר, בתקופת השימוש הממושכת חלק מהאמוניום
הידרוקסיד התנדף דבר שגרם לשינוי החומציות (אומת ע"י מדידות ספקטרום IR).
העדות הברורה ביותר לכך שהרכב התמיסה השתנה היא בעצם תוצר הייבוש, בעוד שג'לים שיוצרו בעזרת תמיסת זרז ישנה עוברים את הייבוש בהצלחה, ג'לים שהוכנו בעזרת תמיסה טרייה שכאמור הוכנה בדיוק מאותם חומרי מוצא (ומאוחסנת בבקבוק זכוכית בדיוק מאותו הסוג), עוברים המסה.
לאחר חיפוש נרחב בספרות, מצאנו שהתוצרים הסבירים עבור תגובת תמיסת הזרז עם בקבוק זכוכית בורו-סיליקט, הם הקומפלקסים הבאים:
NH4BF4
(NH4)2SiF6
(NH4)3AlF6
רק הראשון נחשב למסיס במים ומצד שני רק האחרון יחסית יציב בpH בסיסי (מעל ל8, התמיסה הישנה נמצאת מעט מעל 8.6), היתר מחליפים את יוני הפלואור בהידרוקסיד ו\או שוקעים בתמיסה כתחמוצות ופולטים חזרה NH4F, מכך אני מסיק שיש שיווי משקל של כל המרכיבים. רכשנו כבר את החומר
האמצעי ואנחנו מזמינים גם את היתר.
שמרנו את הבקבוק בו נשמרה התמיסה הישנה, אך נשתמרו בו טיפיות בודדות. כמו כן, קיימת לנו פרקציה מתמיסה זו שהועברה לכלי זכוכית אחר (כחצי שנה לאחר ההכנה) וכמעט שלא נעשה בה שימוש (תמיסה זו בעלת חומציות שונה והרכב הזכוכית של הכלי אליו הועברה שונה אף הוא). ג'לים שהוכנו
מפרקציה זו נמסו בייבוש, אך להערכתנו, תמיסה זו עשויה להעיד על המרכיבים של התמיסה הרצויה, רק שהריכוזים בה יהיו שונים. בכוונתנו לשלוח אליך לאנליזה חלק מפרקציה זו, נשמח מאד לכל עזרה שתוכל לתת בנוגע לזיהוי הרכב התמיסה (בין אם בביצוע אנליזה ובין אם בהערכה תיאורטית
של המרכיבים הפוטנציאלים של התמיסה בתנאי האחסון המדוברים). חשוב לנו לדעת האם באמת יש את החומרים שעלו בספרות ומהו יחס הכמויות ביניהם בתמיסה, לשם כך נדרש יהיה לבצע זיהוי של בורון, אלומיניום וסיליקון.
תודה רבה מראש.
בכבוד רב,
דר' גיא לזובסקי
תחום חומרים אופטיים
ממ"ג שורק