Vai trũ của mụi trường thấm cacbon trong kỹ thuật được đặc trưng bởi thế cacbon (Cp). Thế cỏcbon cú quan hệ nhất định với hoạt độ cỏcbon của mụi trường (ac) được coi là đặc trưng nhiệt động học của mụi trường thấm nờn được sử dụng như là một thụng số cụng nghệ bờn cạnh nhiệt độ và thời gian thấm. Do vậy, thực tế trong cụng nghiệp, thế cacbon là thụng số được sử dụng chủ yếu để đặc trưng cho mụi trường thấm.
Vấn đề đặt ra là điều khiển hoạt độ cacbon như thế nào để từ hoạt độ cacbon trong mụi trường thấm (ac) cú thể nhận được thế cacbon CP- tương ứng với nồng độ cacbon lớn nhất trờn bề mặt lớp thấm - đõy là thụng số mong muốn cần đạt được.
Do khớ gas cú thành phần là 50%C3H8 và 50%C4H10nờn cú thể coi là 100% khớ C3.5H9. Do vậy theo phản ứng: C3.5H9 + 3.5CO2 ⇔ 7CO + 4.5H2
Khớ gas sau phản ứng hỡnh thành nờn mụi trường thấm, khi cú mặt của mẫu thấm xảy ra phản ứng sau:
2CO → [C] + CO2 (5) CO + H2 → [C] +H2O (6) Từ cỏc phản ứng (5) và (6) cú thể viết:
3CO +H2 → 2[C] + CO2 + H2O (7)
Hoạt độ cacbon được xỏc định theo cụng thức: 2 2 2 3 . ( ) . CO H c CO H O P P a P P =
Từ cụng thức trờn cho thấy để điều khiển thế cacbon của mụi trường ta cú thể thay đổi thụng qua cỏc yếu tốảnh hưởng tới hoạt độ cacbon (mục 1.1.2.3)
Nhiệt độ: là thụng số ảnh hưởng rất nhiều. Nhiệt độ thấm thay đổi ảnh hưởng đến cỏc phản ứng trong mụi trường thấm nờn sẽ ảnh hưởng đến thành phần của mụi trường thấm. Cú thể núi rằng ảnh hưởng của nhiệt độ đến thế cacbon rất phức tạp bởi trong mụi trường thấm sử dụng khớ gas việt nam hỗn hợp khớ thấm được tạo trực tiếp trong lũ nờn cú rất nhiều phản ứng xảy ra. Tuy nhiờn đề tài chỉ tiến hành nghiờn cứu tại nhiệt độ 9200C, đõy là nhiệt độ thấm thụng dụng hiện nay của cụng nghệ thấm cacbon thể khớ.
Áp suất: Áp suất tổng của mụi trường thấm cú mối liờn hệ với ỏp suất riờng phần của cỏc khớ thành phần. Lũ phải được vận hành tại một ỏp suất xỏc định sao cho nếu như lũ bị những lỗ thủng nhỏ thỡ khụng khớ từ bờn ngoài khụng thể vào lũ, thường ỏp suất của lũ luụn phải lớn hơn ỏp suất của mụi trường. Áp suất của mụi trường thấm cần phải được kiểm soỏt bởi việc điều chỉnh kớch thước của ống thoỏt khớ và lưu lượng khớ vào lũ. Tại một nhiệt độ xỏc định, hoạt độ cỏcbon của mụi trường phụ thuộc chủ yếu vào ỏp suất riờng phần của CO và CO2, H2, H2O. Tuy nhiờn (aC) phụ thuộc vào quan hệ giữa
O H CO H CO P P P P 2 2 2 3 . . nờn thay đổi ỏp suất tổng sẽ dẫn đến việc thay đổi tỷ lệ này, do đú cũng làm thay đổi aC của mụi trường thấm.
Thành phần khớ ban đầu: tại một nhiệt độ thấm nhất định, cacbon nguyờn tử sẽđược phõn hủy từ cỏc chất ban đầu và khuếch tỏn vào trong thộp. Nhưđó phõn tớch ở trờn, khi CO tăng thỡ hoạt đọ cacbon của mụi trường tăng do đú thế cacbon cũng tăng. Ảnh hưởng của CO đến thế C được biểu diễn trờn đồ thị sau:
Hỡnh 1.6.Đồ thị thể hiện quỏ trỡnh thấm với hỗn hợp CO-N2 tại nhiệt độ 9250C