循环冷却水中钼系缓蚀剂的研究进展
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收稿日期:2008-10-06作者简介::房娟娟(1983-),女,山东济南人,材料加工工程专业,06级研究生在读。
钼酸盐缓蚀剂研究进展及发展趋势房娟娟,许斌(山东建筑大学材料科学与工程学院,山东济南 250101)摘要:从钼酸盐的缓蚀机理、与其他缓蚀剂的协同缓蚀效应等方面,综述了国内外钼酸盐缓蚀剂的研究进展,并展望了钼酸盐缓蚀剂今后的研究方向。
关键词:钼酸盐;缓蚀机理;协同缓蚀效应;缓蚀剂中图分类号:TG174.42 文献标识码:A 文章编号:1008-021X(2008)11-0017-03Develop m ent and D eveloping D irection ofM olybdate I nhibitorFANG Juan -juan,XU B in(Schoo l o fM aterials Sc ience and Eng i n eering ,Shandong Jianzhu Un i v ersity ,Ji n an 250101,Ch i n a )Abst ract :The i n hibiti o n m echanis m of m o l y bdate i n h i b itor and its synergy effects w ith other corrosion i n h i b ito rs w ere researched.The progress and the f u ture research directi o ns o f the m o l y bdate inhibitor w ere rev ie w ed ,bo th at ho m e and abroad .K ey w ords :m olybdate ;i n hibiti o n m echanis m;concerted effect of co rrsion inhibiti o n ;corrsion inhibitors 钼酸盐阻锈剂因其低毒,无公害,高效,稳定等特点受到越来越多的关注。
工业循环冷却水用阻垢缓蚀剂的研究进展张盼盼;蒋利辉;孙军萍;吴玉锋;许英【摘要】随着工业循环冷却水浓缩倍数的不断提高,结垢和腐蚀问题已严重影响工业的发展.向工业循环冷却水中投加水处理剂是解决结垢、腐蚀以及提高水资源利用率的重要手段.前期水处理药剂多以磷系为主,随着公众环保意识不断增强,近年来,以高效、绿色为目的的水处理剂的开发与改性研究得到学者们的广泛关注.本文主要综述了近年来研究人员通过接枝改性、复配等手段,制备一系列多功能、环保高效的水处理剂的方法、阻垢缓蚀性能及在应用方面的探索等进展.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2018(029)006【总页数】5页(P642-646)【关键词】阻垢缓蚀剂;接枝改性;复配【作者】张盼盼;蒋利辉;孙军萍;吴玉锋;许英【作者单位】河南大学化学化工学院,河南省工业冷却水循环利用工程技术研究中心,河南开封475004;漯河市久隆液压科技有限公司,河南漯河462000;河南省通许县水利局,河南开封475004;河南大学化学化工学院,河南省工业冷却水循环利用工程技术研究中心,河南开封475004;河南大学化学化工学院,河南省工业冷却水循环利用工程技术研究中心,河南开封475004【正文语种】中文【中图分类】O631.4我国经济与工业化程度的迅速发展对水资源产生了巨大的需求. 据统计,工业生产用水量约占总用水量的30%,冷却循环水约占工业用水量的80%[1]. 冷却水在循环过程中,随着浓缩倍数的提升,水中无机盐离子的浓度不断提高,当达到临界浓度时以沉淀物的形式从水中析出形成水垢. 水垢在管道中不断沉积,会引发管道堵塞、换热效率下降和加剧腐蚀等一系列问题[2]. 工业上常采用化学和物理的方法来解决上述问题.物理处理方法主要包括电解法、电场法、磁场法、超声波法及光化学法等[3],该类方法操作简单、成本低且无二次污染,但一般仅能处理钙、镁离子浓度较低即硬度较小的水质,而多次循环使用的冷却水的水质成分较复杂,硬度也较高,不能普遍应用于工业循环冷却水处理行业[4]. 化学方法的阻垢原理一般是在冷却水处理过程中产生螯合增溶、吸附与分散、晶格畸变等作用[5],其缓蚀机理则是在金属阴极表面生成难溶沉淀或是阳极表面形成致密氧化膜使其钝化[6]. 近几年来,随着科技的进步以及民众对环保意识的增强,水处理技术得到了较快的发展,本文总结了近年来工业循环冷却水处理剂的现状和研究进展,着重叙述了绿色环保类水处理剂.1 常用阻垢缓蚀剂1.1 天然高分子类阻垢缓蚀剂天然高分子类阻垢缓蚀剂来源广泛、廉价易得、易生物降解且无毒无污染. 其主要包括单宁、木质素、纤维素、壳聚糖、淀粉、腐殖酸钠等. 胡新华等[7]研究表明腐殖酸钠具有较好的阻垢缓蚀性能,当药剂的添加量为30 mg/L时,其阻垢效率高达85%. SEM结果表明腐殖酸钠可使CaCO3垢晶型由最稳定的方解石向亚稳态结构球霰石转变,从而可以抑制垢晶的生长. WANG等[8]研究了烟草的水提取物在模拟海水中对Q235钢片的阻垢缓蚀性能. 当烟草提取物的浓度为100 mg/L时,其对Q235钢片的缓蚀率为83.9%;浓度为140 mg/L时,其阻垢率为100%. 动电位极化曲线表明该提取物为混合型阻垢药剂. ABDEL等[9]将橄榄叶水提取物用于盐水中碳钢片的阻垢缓蚀剂,使用电化学阻抗谱和动电位极化曲线测量技术研究了橄榄叶水提取物的阻垢缓蚀性能. 极化曲线表明橄榄叶水提取物是一种主要控制阳极反应的混合型缓蚀剂,推测其阻垢机理为橄榄叶水提取物可吸附于碳钢表面,占据垢晶体表面活性生长点,从而抑制垢晶体正常有序的生长.天然高分子类阻垢缓蚀剂在水处理剂发展的初期,起到了至关重要的作用,但其在工业使用过程中存在用量大且性质不稳定、成本较高、产量少、难以满足工业生产所需等缺点.1.2 有机膦酸类阻垢缓蚀剂有机膦酸类水处理药剂具有化学性质稳定、较宽的pH应用范围、能有效抑制菌藻繁殖、可与多种药剂发生协同作用等优点,广泛应用于循环冷却水系统中. 该类阻垢缓蚀剂主要包括氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、己二胺四亚甲基膦酸(HDTMP)、乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷(PBTC)、羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DTPMPA)等. 许妍等[10]采用静态阻垢法和动态模拟实验比较了多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)、膦酰基羧酸共聚物(POCA)、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DTPMPA)、羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷(PBTC)、乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS)及二己烯三胺五亚甲基膦酸(BHMTPMPA)等7种有机膦酸阻垢剂的阻垢性能. 结果表明:相对于其他几种阻垢剂,PAPEMP阻垢性能最佳,在15 mg/L时,其阻垢效率为98.1%. 且SEM结果表明加入PAPEMP阻垢剂后,垢晶体结构松散,晶体表面粗糙,晶格尺寸明显减少. 这表明PAPEMP的加入可改变垢晶的形貌结构,从而抑制垢的生长. ZEINO等[11]研究了ATMP与DTPMPA的协同作用,实验表明,当ATMP和DTPMPA的物质的量之比为1∶1时,其阻垢效率最佳,在10 mg/L时阻垢率为100%. 作者将诱导时间和饱和指数作为ATMP与DTPMPA协同作用评价的指标,综合考察了两者之间的协同效果. 方健等[12]通过量子化学计算,比较了乙烷-1,1-二膦酸(1,1-EDPA)、乙烷-1,2-二膦酸(1,2-EDPA)与羟基亚乙基二膦酸(HEDP)的分子结构与阻垢缓蚀性能之间的构效关系. 计算结果显示,三种膦酸分子中均含有呈负电性的氧原子,使得其可与Ca2+离子发生相互作用,且1,1-EDPA和HEDP分子结构中的两个氧离子之间的间距和方解石晶体中钙离子间距相匹配,因而可显著增强两种离子之间的吸附作用.有机膦酸类阻垢缓蚀剂含有大量的磷元素,长期使用该类药剂将造成水体中磷元素大量富集,导致水体中藻类植物大量繁殖,造成水体富营养化,严重污染环境. 随着民众环保意识的增强,该类药剂的应用受到极大的限制.1.3 聚羧酸类阻垢缓蚀剂1.3.1 聚丙烯酸类聚丙烯酸具有较好的阻碳酸钙和硫酸钙垢性能,并且还具有一定的缓蚀和分散性能,可有效地分散水中的粉尘和腐蚀物等. 王虎传等[13]制备了丙烯酸-丙烯酰胺-聚丙二醇/马来酸酐(AA-AM-PPGAZMA)三元共聚物. 该共聚物是一种不含磷的绿色经济型水处理剂,文中利用SEM技术探究其阻垢机理,采用控制变量法研究了反应原料用量对AA-AM-PPGAZMA阻垢效率的影响. 实验结果表明,当AA、PPGAZMA和AM的物质的量之比为4∶3∶1,药剂用量为3 mg/L时,其阻硫酸钙垢率可达98%. 赵向阳等[14]研发了新型水处理剂聚酰胺酯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(HBPAE-AMPS). 对所得产物性能分析可知,其最佳反应比为:AMPS与HBPAE质量之比为5.5∶1,且最终聚合物的相对分子质量在1~1.5万之间时,其阻垢性能最优. 孙琪娟等[15]合成了马来酸酐-丙烯酸-丙烯酸甲酯(MAH-AA-MA)三元共聚物阻垢剂,并确定了最佳反应条件为n(MAH)∶n(AA)∶n(MA)=2∶2∶1,引发剂的用量为4%时,可得到阻垢性能在88%以上的聚合物. 符嫦娥等[16]制得了丙烯酸-聚氧乙烯醚(AA-APEC)共聚物阻垢剂,该共聚物阻垢剂可改变垢晶体的晶型,从而达到阻垢目的,其药量为20 mg/L时阻垢效率可达91%.1.3.2 聚马来酸类聚马来酸类水处理剂化学性质较稳定,有较好的耐高温性,近年来得到较为广泛的应用. LIU等[17]研发了马来酸酐-烯丙氧基聚乙二醇/缩水甘油(MA-APEG-PG-(OH)n)(n = 3,5,7,9,11)共聚物水处理剂. 实验结果表明共聚物中n的数值与其阻垢效率有着密切的关系,当n为5时,其效率最高,在用量为8 mg/L时,其效率高达97%. 杨祥晴等[18]制得了低膦马来酸酐-尿素(PMASU)共聚物. 当聚合温度为95 ℃,SHP、MA和UREA的物质的量之比为2∶10∶1,聚合反应时间为4 h,引发剂量占总反应量的4%时所得产物阻垢性能最优. 当PMASU用量为25 mg/L 时综合性能最优,阻垢和缓蚀效率均高于80%. YOUSEF等[19]合成了马来酸酐-丙烯酰胺共聚物. 实验数据表明在pH为10.45,加热温度为70 ℃,用药量为9 mg/L时此药剂的阻垢率高达99.5%.1.4 环境友好型阻垢缓蚀剂自20世纪90年代提出“绿色化学”的理念以来,如何研发并使用无磷、无毒、高效及可生物降解的阻垢缓蚀剂成为了人们关注的焦点. 目前该类药剂主要包括聚天冬氨酸类(PASP)和聚环氧琥珀酸类(PESA).1.4.1 聚环氧琥珀酸类聚环氧琥珀酸(PESA)是一种不含磷、氮的环境友好型化合物,可生物降解,兼具阻垢缓蚀多重功效,并能较好的适应高碱、高硬度水体系. GU等[20]将PESA与咪唑啉复配,取得了较好的协同效果. 当PESA与咪唑啉的配比为25∶4时,其缓蚀率可达90.42%,阻垢率为96.74%. 熊蓉春等[21]将葡萄酸钠、Zn2+离子和PESA复配,复配产物具有极强的协同效果. 当PESA用量为30~50 mg/L,葡萄酸钠和Zn2+离子的用量为5~8 mg/L时具有最佳的协同效果,其对碳钢的缓蚀率可达96%以上. PESA缓蚀机理一般认为是因为分子链中插入了氧原子,使其更容易形成稳定的五元环螯合物. PESA虽具有较好的阻垢缓蚀性能,但目前关于PESA的研究大多数集中在其合成方法以及应用方面,对其螯合金属离子的能力以及机理的研究较少,从而限制了PESA的进一步应用.1.4.2 聚天冬氨酸类20世纪90年代初,聚天冬氨酸(PASP)作为水处理剂被研发出来,以其高效的优势,尤其是可生物降解的特性,迅速在冷却水处理行业得到广泛应用.聚天冬氨酸类水处理剂一般分为两类,一类是以聚天冬氨酸为单体,对其进行接枝得到聚天冬氨酸接枝共聚物,以期提高PASP的综合性能;另一类则是将聚天冬氨酸与其他阻垢缓蚀剂进行复配,发挥其协同效果,以拓宽其应用范围.李彬等[22]制得了聚天冬氨酸-丝氨酸(PASP/SE)接枝物. 研究表明,当反应时间为18 h、反应温度为55 ℃及原料配比为n(PSI)∶n(SE)= 1∶1时,PASP/SE的性能最佳. 同时其阻垢率与温度、时间、水系统中与m(Ca2+)之比呈负相关. 杨星等[23]合成了聚天冬氨酸/2-噻吩甲胺(PASP/2-TPMA)接枝物. 实验结果表明,2-噻吩甲胺可明显改善PASP阻垢缓蚀性能,当PASP/2-TPMA用量为1.3 mg/L时,其阻CaCO3、CaSO4垢率均为100%. 在相同实验条件下,PASP/2-TPMA缓蚀能力较PASP高出近20%. MIGAHED等[24]制备了甘氨酸-天冬氨酸(Gly-PASP)共聚物. 结果表明当Gly-PASP浓度为125 mg/L时,其对硫酸钙垢的抑制率达90.2%. 王谦等[25]将L-肌肽接枝到PASP上. 实验结果表明,当PASP/L-肌肽浓度为8 mg/L时,其阻磷酸钙垢效率即可达到90%以上. 通过对不同温度和不同PO43-离子浓度条件下PASP/L-肌肽阻垢效率的测定可知,PASP/L-肌肽有较好的耐高温和耐高磷酸根浓度的特性.程玉山等[26]制备了聚天冬氨酸、苯并三氮唑(BTA)、钨酸钠、葡萄糖酸钠四元复配水处理剂,并通过正交实验对四种药剂不同复配比例进行分析,结果显示该四元复合配方的最佳复配比例为PASP∶BTA∶钨酸钠∶葡萄糖酸钠为10∶0.5∶20∶10,在此配比条件下其对铜的缓蚀效果最为显著. ZHANG等[27]研究了PASP、聚环氧琥珀酸(PESA)、葡萄糖酸钠(Glu)和聚氨基聚醚基亚甲基膦酸(PAPEMP)以及Zn2+离子复配水处理剂. 利用失重法和电化学实验法研究了复配药剂对碳钢腐蚀作用的协同效应. 电化学实验表明,该复合配方中,PASP、PESA、PAPEMP和Glu为混合抑制剂,而锌离子表现为阴极抑制剂,其协同效应表现为抑制金属溶解的阴极反应,并且在碳钢表面可形成保护膜以达到缓蚀目的;利用正交试验得出该复合药剂中PASP、PESA、PAPEMP、Gln和Zn2+离子的最佳复合配比分别为12∶12∶4∶2∶2. 在该配比下药剂的缓蚀效率高达99%.本课题组在聚天冬氨酸复配方面开展了一系列相关性的研究. 将自制的一系列聚天冬氨酸接枝物如聚天冬氨酸/氨基甲磺酸(PASP/ASA)、聚天冬氨酸/糠胺(PASP/FA)[28]、聚天冬氨酸/4-甲氨基吡啶(PASP/4-AMPY),分别与2-膦酸基-1,2,4-三羧酸丁烷(PBTCA)、ZnSO4、聚环氧琥珀酸(PESA)进行复配,并利用正交实验得到最佳复配比. 含PASP/ASA接枝物的复合型药剂最佳复配比为:PASP/ASA为10 mg/L,PESA为20 mg/L,ZnSO4为2 mg/L,PBTCA为8 mg/L. 含PASP/FA接枝物的复合型药剂最佳复配比为:PASP/FA为30 mg/L,PESA为40 mg/L,ZnSO4为4 mg/L,PBTCA为8 mg/L. 含PASP/4-AMPY接枝物的复合型药剂最佳复配比为:PASP/4-AMPY为20 mg/L,PESA为30mg/L,ZnSO4为4 mg/L,PBTCA为15 mg/L. 采用静态阻垢法、失重法以及动电位极化法等研究了复合型阻垢缓蚀剂的性能. 实验结果表明复合药剂性能较PASP均有较大提升,其中PASP/ASA复合型药剂的阻CaCO3垢率为91.2%,阻CaSO4垢率为100%,阻Ca3(PO4)2垢率为88%,PASP/FA复合型药剂的阻垢率为92.3%,缓蚀率高达96.4%,PASP/4-AMPY复合型药剂在保持较高阻垢率的基础上,其缓蚀率高达98.1%. 同时利用智能动态模拟装置考察了上述三种复合型阻垢缓蚀剂的工业应用前景,结果表明复合型药剂的污垢热阻值和年腐蚀速率均满足国家标准(GB/T50050-2007)的要求,该类复合型阻垢缓蚀剂具有较好的工业应用前景.2 结论工业循环冷却水用阻垢缓蚀剂的研究,近几年发展较快,但工业社会和经济的高速发展对水处理剂的研究工作提出了更高的要求,如何提升水处理剂的综合性能仍然是今后研发工作的重点.在未来的水处理剂研发工作中,应当通过对当前性能较好的水处理剂进一步深入研究,开拓思路,寻找更为高效环保的功能基团,通过接枝改性、复配等手段,对其综合性能进行不断完善,以便使其能更好地适应新形势下水处理剂的发展趋势. 参考文献:【相关文献】[1] MASSEOUD O, ABDALLAH A, HASSEN B, et al. 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前言金属(或合金)与周围介质相接触,相互间发生了某种反应而逐渐遭到破坏的过程叫做“金属腐蚀”。
金属腐蚀给人类带来了巨大的经济损失,因此,搞好防腐蚀工作是一项重大的社会和经济问题。
金属的防腐蚀技术多种多样,本文主要介绍添加缓蚀剂的防腐蚀方法。
缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂。
对于一定的金属—腐蚀介质体系,只要在腐蚀介质体系中加少量的缓蚀剂,就能有效地降低金属的腐蚀速率。
本文所做的工作:1.钼系缓蚀剂配方效果的评估XX核电厂冷却系统缓蚀剂现采用亚硝酸钠-钼酸钠-磷酸钠钼系复合配方,其控制指标为Mo:60~90ppm,NO2-:400~800ppm,pH=9~11。
但在实际运行中该配方对系统的缓蚀能力达不到要求,致使冷却水系统中悬浮固体含量偏高,这对电厂的安全运行造成影响,急需改进。
本课题以室内挂片试验和失重法评估钼系复合缓蚀剂对碳钢、铸铁(冷却系统中各设备的材质是碳钢与铸铁)的防腐蚀能力;并对核电厂冷却系统中现行钼系复合配方和控制指标是否合适作出评价。
2.缓蚀剂配方的优化与筛选密闭循环冷却水系统的pH值较高,且控制范围很窄,所以适用于该系统中的缓蚀剂种类不多。
铬酸盐曾在密闭式循环冷却水中广泛应用,但由于环境保护的要求,现在它的使用受到了一定的限制;全有机系复合缓蚀剂在密闭式循环冷却水中也有应用,但其缓蚀能力不能满足要求;硼砂-亚硝酸盐复合缓蚀剂是密闭式循环冷却水中一种最常用的非铬酸盐系缓蚀剂,本文将通过室内挂片试验和失重法讨论和分析它对碳钢、铸铁的缓蚀效果,并确定其使用浓度范围。
最后根据核电厂冷却系统的实际状况,筛选出较理想的复合缓蚀剂以替代原配方。
关键词:金属缓蚀剂复合缓蚀剂挂片失重法第一章文献综述1.1目的和意义腐蚀是物质在环境介质的作用下引起变质或破坏的一个自发过程,它存在于国民经济的各个部门。
冷却水系统中金属的腐蚀形态主要为:均匀腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀。
缓蚀剂的研究、开发与应用经历了不同阶段。
最初, 由于冶金工业的发展, 为钢铁材料酸洗除锈和设备的除垢, 研制了酸洗缓蚀剂。
随后, 因石油工业油井酸化技术的需要, 研究开发了油井酸化缓蚀剂和油气田缓蚀剂。
此后, 随着石油化工、电力、交通运输工业的发展, 海水、工业用水等冷却系统用的中性介质无机缓蚀剂迅速发展。
二次世界大战期间和战后, 由于武器军械的防锈, 促进了气相和油溶性缓蚀剂的迅猛发展。
19 43 年美国S hel lDev el o pmen t C o . 研制生产了亚硝酸二环己胺, 次年又推出亚硝酸二异丙胺产品, 用于军事工业, 取得很好的防锈效果。
5 0 年代初, 苯三唑( BT A ) 对铜及其合金的优异防锈性能, 引起科技界和企业人员广泛重视, 缓蚀剂研究引起人们极大兴趣和关心。
随着工业技术和高新技术的迅猛发展, 缓蚀剂得到较快发展。
6 0 年代是腐蚀科学技术发展最活跃的时期, 重要的腐蚀与防护方面的国际学术会议( 世界金属腐蚀会议、欧洲缓蚀剂会议等) 均在6 0 年代初举行首届会议; 一批腐蚀专业刊物( M at er i alPer f or man ce ( 美) , C or r os i o n S ci en ce ( 英) , Br i t i s h C o rr os i o nJ ou rn al ( 英) , !∀ # ∃∀ % %& ∋( 俄) , 材料保护( 中) , C o rr os i o nA bs t r act s ( 美) , ! ∀# ∃% & ∋() ! % ∗+ . ! ∀# . 66 . ! ∀# ! ∀ # ∀∃# % % # & !! ( 俄) ) 亦均于60 年代创刊发行。
这些学术活动及专业刊物的出版发行, 对促进缓蚀剂学科的学术交流和发展起着重要的作用。
Hacker man . N 在第一届欧洲缓蚀剂会议( 1 96 1) 上宣读了关于“软硬酸碱( HS A B ) 原则”的论文, 对缓蚀剂分子设计、筛选和应用有重要意义, 引起参会各国代表的重视和兴趣。
循环冷却水处理技术发展历程与现状作者:罗继红王岽来源:《绿色科技》2016年第08期摘要:综述了循环冷却水处理技术由酸性配方、碱性配方向控制pH值配方发展的历程,总结了具有代表性的水处理药剂的技术特点和应用情况,探讨了循环冷却水处理的技术现状及其在提高浓缩倍数、再生污水回用、环保型水处理药剂开发和工艺自动化方面的进展。
关键词:循环冷却水;阻垢;缓蚀;高浓缩倍数;污水回用;无磷中图分类号:X703文献标识码:A 文章编号:16749944(2016)080038041 引言在石化、电力、钢铁等工业过程中,冷却工艺物料或产品是生产的重要环节。
以水作为热交换介质的冷却水系统应用非常广泛,冷却水用量通常会占工业用水总量的70%以上。
冷却水经换热器升温后,通过冷却塔与空气接触散热,一部分水蒸发带走潜热,冷却下来的水再送往换热器循环使用,即生产中最常见的敞开式循环冷却水系统。
由于冷却水的不断蒸发浓缩和对空气的洗涤,使水中离子的浓度增加,灰尘等颗粒物的含量升高,从而产生系统腐蚀、结垢、滋生微生物粘泥等问题[1]。
除了排污和旁滤,投加水处理药剂可在一定程度上维持水质稳定,避免因上述问题带来的换热效率下降、系统泄漏等风险。
因此,水处理药剂的开发和应用对循环冷却水处理技术的发展起到关键的推动作用。
简要综述了循环冷却水处理药剂的发展历程及其相关技术的沿革,并对技术现状和面临的新问题进行了评述。
由于循环冷却水处理技术的阶段划分是以缓蚀剂和阻垢剂应用为代表,故未涉及相对独立的杀菌剂的发展历程。
2 循环冷却水处理技术发展历程循环冷却水处理技术起源于20世纪20年代对水处理药剂的使用。
从40年代至今,循环冷却水处理缓蚀剂、阻垢剂和药剂配方经过了70余年的发展,其历程总体可分为6个阶段(表1)。
2.1 酸性配方的起步20世纪40~50年代,循环冷却水处理技术以缓蚀技术占主导地位。
在美国主要使用铬酸盐、亚硝酸盐等阳极型缓蚀剂来抑制循环冷却水系统中金属设备的腐蚀[2]。
“循环冷却水缓蚀剂”检索报告完成人:10052876~10052879,10052898,10052904~10052905 完成日期:XXX点评:这是由几个同学合作完成的检索报告。
检索式制定时考虑了词组、截词、同义词、近义词,逻辑算符的应用也很正确。
但在摘录相关记录时只是题录,过于简单,最好是摘要显示形式。
EI 数据库(户利国)检索式(((“cooling water” or coolant*) wn KY)and ((anticorros* or “corrosion resist” or “corrosion resists”) wn KY))命中记录数 35五篇相关度最大的文章:(1)General rules of the water treatment for the application inindustrial cooling water systems(2)Investigation of corrosion caused by constituents of refinerywastewater effluent used as circulating cooling water(3)Dynamic simulating test on magnetic antiscale(4)Experiments on purifying of condenser tubes cooled by sea waterby means of porous rubber pellets impregnated by corrosioninhibitor(5)Improving the corrosion resistance of a cooling water system at anammonium sulfate crystallization plant by corrosion inhibitors全文过程登陆图书馆主页,选择wiley期刊全文数据库,选择 “advanced Search”,选择“article titles”字段,输入"corrosion resistance "and"cooling water system"and"corrosion inhibitors",即检索到该篇文章(第五篇)。
缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向摘要:本文详细介绍了缓蚀剂的分类、性能指标、保护的特点、作用理论、应用实例、研究现状及发展方向。
关键词:缓蚀剂;防腐技术;发展方向1 前言缓蚀剂是一种在低浓度下能阻止或减缓金属在环境介质中腐蚀的物质。
缓蚀剂又叫作阻蚀剂、阻化剂或腐蚀抑制剂等。
缓蚀剂保护技术已经发展为一项重要的防腐蚀技术,广泛用在石油、冶金、化工、机械制造、动力和运输等部门。
2 缓蚀剂的分类缓蚀剂的品种繁多,常用的如亚硝酸钠、铬酸盐、磷酸盐、石油磺酸钡、亚硝酸二环已胺等,至今尚难以有统一的分类方法。
常见到的分类方法有以下几种。
2.1 按缓蚀剂作用的电化学理论分类(1)阳极型缓蚀剂通过抑制腐蚀的阳极过程而阻滞金属腐蚀的物质。
这种缓蚀剂通常是由其阴离子向金属表面的阳极区迁移,氧化金属使之钝化,从而阻滞阳极过程。
例如,中性介质中的铬酸盐与亚硝酸盐。
一些非氧化型的缓蚀剂,例如苯甲酸盐、正磷酸盐、硅酸盐等在中性介质中,只有与溶解氧并存,才起到阳极抑制剂的作用。
(2)阴极型缓蚀剂通过抑制腐蚀的阴极过程而阻滞金属腐蚀的物质。
这种缓蚀剂通常是由其阳离子向金属表面的阴极区迁移,或者被阴极还原,或者与阴离子反应而形成沉淀膜,使阴极过程受到阻滞。
例如ZnSO4、Ca(HCO3)2、As3+、Sb3+可以分别和OH-生成Zn(OH)2、Ca(OH)2沉淀和被还原为As、Sb覆盖在阴极表面,以阻滞腐蚀。
(3)混合型缓蚀剂这种缓蚀剂既可抑制阳极过程,又可抑制阴级过程。
例如含氮和含硫的有机化合物。
2.2 按化学成分分类(1)无机缓蚀剂,如铬酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐等。
(2)有机缓蚀剂,如胺、硫脲、乌洛托品等。
2.3 按缓蚀剂所形成保护膜的特征分类(1)氧化膜型缓蚀剂通过使金属表面形成致密的、附着力强的氧化膜而阻滞金属腐蚀的物质。
例如,铬酸盐、重铬酸盐、亚硝酸钠等。
由于它们具有钝化作用,故又称为钝化剂。
(2)沉淀膜型缓蚀剂由于与介质中的有关离子反应并在金属表面生成有一定保护作用的沉淀膜,从而阻滞金属腐蚀的物质。
前言金属(或合金)与周围介质相接触,相互间发生了某种反应而逐渐遭到破坏的过程叫做“金属腐蚀”。
金属腐蚀给人类带来了巨大的经济损失,因此,搞好防腐蚀工作是一项重大的社会和经济问题。
金属的防腐蚀技术多种多样,本文主要介绍添加缓蚀剂的防腐蚀方法。
缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂。
对于一定的金属—腐蚀介质体系,只要在腐蚀介质体系中加少量的缓蚀剂,就能有效地降低金属的腐蚀速率。
本文所做的工作:1.钼系缓蚀剂配方效果的评估XX核电厂冷却系统缓蚀剂现采用亚硝酸钠-钼酸钠-磷酸钠钼系复合配方,其控制指标为Mo:60~90ppm,NO2-:400~800ppm,pH=9~11。
但在实际运行中该配方对系统的缓蚀能力达不到要求,致使冷却水系统中悬浮固体含量偏高,这对电厂的安全运行造成影响,急需改进。
本课题以室内挂片试验和失重法评估钼系复合缓蚀剂对碳钢、铸铁(冷却系统中各设备的材质是碳钢与铸铁)的防腐蚀能力;并对核电厂冷却系统中现行钼系复合配方和控制指标是否合适作出评价。
2.缓蚀剂配方的优化与筛选密闭循环冷却水系统的pH值较高,且控制范围很窄,所以适用于该系统中的缓蚀剂种类不多。
铬酸盐曾在密闭式循环冷却水中广泛应用,但由于环境保护的要求,现在它的使用受到了一定的限制;全有机系复合缓蚀剂在密闭式循环冷却水中也有应用,但其缓蚀能力不能满足要求;硼砂-亚硝酸盐复合缓蚀剂是密闭式循环冷却水中一种最常用的非铬酸盐系缓蚀剂,本文将通过室内挂片试验和失重法讨论和分析它对碳钢、铸铁的缓蚀效果,并确定其使用浓度范围。
最后根据核电厂冷却系统的实际状况,筛选出较理想的复合缓蚀剂以替代原配方。
关键词:金属缓蚀剂复合缓蚀剂挂片失重法第一章文献综述1.1目的和意义腐蚀是物质在环境介质的作用下引起变质或破坏的一个自发过程,它存在于国民经济的各个部门。
冷却水系统中金属的腐蚀形态主要为:均匀腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀。
科 技 前 沿16科技创业家 TECHNOLOGICAL PIONEERS1 工业循环水处理剂简介工业生产中,通过换热作用使物料或者介质冷却降温是一道重要工序,在这一工序中,水由于其稳定的物理化学性能、高热容、来源广泛且价格低廉得到了广泛应用。
随着经济的不断发展,全球性水资源问题已越来越严峻,我国工业用水已占城市水资源使用量的80%,而冷却水用水量占工业水量的60%以上,因而减少冷却水使用对于缓解水资源问题具有重要意义。
从70年代末,通过引进国外先进的冷却水理念,我国冷却水模式逐渐由直流冷却转变为循环冷却。
循环冷却通过排水的重复利用,有效的减少了水资源的浪费,但同时也会造成冷却水中物质的浓缩,从而对设备产生结垢、腐蚀和生物滋生等危害。
该问题的推动了工业循环水处理剂的产生和发展。
作为精细化工产品的重要分支,水处理剂已成为循环水控制的主流产品,本文将从水处理剂的发展、应用和研究等方面进行论述,并对未来的发展趋势进行展望。
2 国内外发展现状2.1国外发展现状早期循环冷却水处理剂常采用天然物质,如木质素磺酸、亚硝酸盐、铬酸盐等,随着化工技术的不断发展,人工合成水处理剂逐渐成为主流。
近几年,世界循环水处理剂的增长一直保持在5%以上,并形成了一些全球性的水处理剂厂商如Nal co 、GE -Betz、Kurita、Bayer、BASF等,国际化与规模化已成为水处理剂生产商的发展趋势。
2.2中国发展现状20世纪70年代,我国逐步引进循环水和水处理剂,到21世纪初,我国已有水处理剂厂家200多家,年产值6亿元以上,国有化产品已基本满足国内需要,并部分出口南美等地区,部分产品已达到国际先进水平。
3 主要产品及应用研究进展3.1阻垢剂继早期的天然阻垢剂之后,研究人员开发了聚磷酸系列阻垢分散剂[1],其中无机盐包括六偏磷酸钠和三聚磷酸钠,但无机磷酸盐存在易水解产生正磷酸盐导致磷酸盐钙垢。
有机磷酸盐包括ATMP(氨基三亚甲基膦酸盐)、EDTMP (乙二胺四甲基膦酸盐)、HEDP(羟基亚乙基二膦酸盐)等[2],有机膦酸处理剂的不足主要是对磷酸钙垢和氧化铁垢抑制能力不好。
2019年8月曾浩见等.缓蚀剂的缓蚀性能和乳化倾向研究19缓蚀剂的缓蚀性能和乳化倾向研究曾浩见,常振,刘光普,铁磊磊,李翔中海油田服务股份有限公司,天津300450摘要以南海油田采出水为腐蚀介质,通过静态挂片法和电化学的方法测定几种缓蚀剂的腐蚀速率,用金相显微镜观察其腐蚀形貌。
采用Turbiscan Lab多重光稳定性分析仪测定缓蚀剂的乳化倾向。
结果表明:4种缓蚀剂加量为30mg/L时,对N80钢片腐蚀速率均低于0.076mm/a,均属于抑制阳极型缓蚀剂,电化学结果与静态腐蚀数值相符。
透射光谱和TSI指数曲线显示缓蚀剂现场缓蚀剂XCHSH乳化倾向最强,缓蚀剂WLC-02和缓蚀剂XFF次之,缓蚀剂WLC-01乳化倾向最弱。
关键词缓蚀剂缓蚀性能乳化倾向腐蚀速率在产出液处理过程中,为有效地防止金属及其合金在环境介质中发生腐蚀,延缓金属使用寿命,注水缓蚀剂是必不可少。
咪瞠咻类是使用较多的缓蚀剂。
因其含表面活性成分,可对产出液起到一定程度的乳化作用。
南海某油田在前期现场中试结果显示,缓蚀剂加入造成水处理流程中OIW值升高,影响了油田水处理系统的正常运行[1'3]o现通过分析几种缓蚀剂的缓蚀性能和乳化倾向,选出缓蚀效果好且乳化倾向弱的缓蚀剂。
1实验部分1.1试剂与仪器柴油;六次甲基四胺,分析纯;注水缓蚀剂试样。
WLC-01、WLC-02、XFF、XCHSH,均为毗碇季鞍盐类缓蚀剂,其中XCHSH为油田现场所用。
ICS2100离子色谱仪,上海莱睿科学仪器有限公司;TX500C旋转滴界面张力仪,北京盛维基业科技有限公司;Turbiscan LAB稳定性分析仪,北京朗迪森科技有限公司;Reference600电化学工作站,刚瑞(上海)商务信息咨询有限公司;三目金相显微镜54X,北京沪光学实验仪器有限公司。
1.2实验1.2.1采出水水质分析采用ICS2100离子色谱仪对采出水进行离子含量测定,其中阳离子采用MSA淋洗液,阴离子采用KOH淋洗液,系统压力维持在13.8-15.9 MPa,水样经过0.45Jim水系过滤膜过滤,并进行稀释处理,通过外标法进行阴阳离子测定。
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向1 缓蚀剂概述在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中,缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时,可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。
缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。
某些有机物质,被有效地吸附在金属的表面上,从而明显地影响表面的电化学行为。
其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种,结果都是使腐蚀电流降低。
缓蚀剂的作用不仅如此,它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。
如用在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。
总之,在同时发生金属溶解的工业方面,或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀溶解。
缓蚀剂都起着重要的作用。
另外,电镀中的整平剂,从其本来的定义备不属于缓蚀剂的畴;但是,其作用机理(吸附)和缓蚀剂的机理类似。
具有整平作用的物质,同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。
下图给出了有无缓蚀剂的不同效果:图1 缓蚀剂的效果2 不同类型的缓蚀剂及其作用原理2.1 阳极型缓蚀剂及其作用原理阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂,主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。
如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等,它们能增加阳极极化,从而使腐蚀电位正移。
通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。
该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂,用量不足会加快腐蚀。
作用过程:(a)具有强氧化作用的缓蚀剂,使金属钝化(亚硝酸钠,高铬酸等);(b)具有阴极去极化性的钝化剂,在阴极被还原,加大阴极电流,使体系的氧化还原电位向正方移动,超过钝化电位,而使腐蚀电流达到很低的值。
(亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类;铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。
)图2 阳极型缓蚀剂作用原理2.2 阴极型缓蚀剂及其作用原理阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制,其主要包括:酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸锌、砷离子、锑离子等,能使阴极过程减慢,增大酸性溶液中氢析出的过电位,使腐蚀电位向负移动。
缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向缓蚀剂地作用机理、研究现状及发展方向1缓蚀剂地作用机理缓蚀剂地作用机理概括起来可以分为两种,即电化学机理和物理化学机理[1].电化学机理是以金属表面发生地电化学过程为基础,解释缓蚀剂地作用.而物理化学机理是以金属表面发生地物理化学变化为依据,说明缓蚀剂地作用.这两种机理处理问题地方式不同,但它们并不矛盾,而且还存在着某种因果关系.1.1缓蚀剂地电化学机理金属地腐蚀大多是金属表面发生原电池反应地结果,这也是造成浸蚀腐蚀最主要地因素,原电池反应包括阳极反应和阴极反应[1].如果缓蚀剂可以抑制阳极、阴极反应中地任何一个或两个,原电池反应将减缓,金属地腐蚀速度就会减慢.把能够抑制阳极反应地缓蚀剂称为阳极抑制型缓蚀剂;能够抑制阴极反应地缓蚀剂称为阴极抑制型缓蚀剂;而既能抑制阳极反应又能抑制阴极反应地缓蚀剂称为混合型缓蚀剂.重铬酸钾、铬酸钾、亚硝酸钠、硝酸钠、高锰酸钾、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、碳酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐等都属于阳极型缓蚀剂.阳极型缓蚀剂对阳极过程地影响是:(1)在金属表面生成薄地氧化膜,把金属和腐蚀介质隔离开来;(2)因特性吸附抑制金属离子化过程;(3)使金属电极电位达到钝化电位[2].阴极型缓蚀剂主要通过以下作用实现缓蚀:(1)提高阴极反应地过电位.有时阴离子缓蚀剂通过提高氢离子放电地过电位抑制氢离子放电反应,例如,Na2C03、三乙醇胺等碱性缓蚀剂都可以中和水中地酸性物质,降低氢离子浓度,提高析氢过电位,使氢离子在金属表面地还原受阻,减缓腐蚀;(2)在金属表面形成化合物膜,如有机缓蚀剂中地低分子有机胺及其衍生物,都可以在金属表面阴极区形成多分子层,使去极化剂难以达到金属表面而减缓腐蚀;(3)吸收水中地溶解氧,降低腐蚀反应中阴极反应物地浓度,从而减缓金属地腐蚀.混合型缓蚀剂对腐蚀电化学过程地影响主要表现在:(1)与阳极反应产物反应生成不溶物,这些不溶物紧密地沉积在金属表面起到缓蚀地作用,磷酸盐如Na3P04、Na2HP04对铁、镁、铝等地缓蚀就属于这一类型;(2)形成胶体物质,能够形成复杂胶体体系地化合物可作为有效地缓蚀剂,例如Na2Si03等;(3)在金属表面吸附,形成吸附膜达到缓蚀地目地,明胶、阿拉伯树胶等可以在铝表面吸附,吡啶及有机胺类可以在镁及镁合金表面吸附,故都可以起到缓蚀地作用[2].1.2缓蚀剂地物理化学机理从物理化学地角度来理解,缓蚀剂地作用可以分为生成氧化膜、沉淀膜和吸附膜3种.因此缓蚀剂也分为氧化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂和吸附膜型缓蚀剂[3].1.2.1氧化膜型缓蚀剂氧化膜型缓蚀剂本身是氧化剂,可以和金属发生作用.或本身不具有氧化性,以介质中地溶解氧为氧化剂,使金属表面形成紧密地氧化膜,造成金属离子化过程受阻,从而减缓金属地腐蚀,这种缓蚀剂又称钝化剂.重铬酸钾、铬酸钾、高锰酸钾在含氧地水溶液中对铝、镁地缓蚀作用就属于这一类.氧化膜型缓蚀剂,缓蚀效率高,已得到广泛地应用.但如果用量不足,则可能在金属表面形成大阴极小阳极而发生孔蚀.所以这一类缓蚀剂又称为“危险型缓蚀剂[3].1.2.2 沉淀膜型缓蚀剂沉淀膜型缓蚀剂,就是在金属表面生成了沉淀膜.沉淀膜可由缓蚀剂分子之间相互作用生成,也可由缓蚀剂和腐蚀介质中地金属离子作用生成.在多数情况下,沉淀膜在阴极区形成并覆盖于阴极表面,将金属和腐蚀介质隔开,抑制金属电化学腐蚀地阴极过程,即阴极抑制型.有时沉淀膜能覆盖金属地全部表面,同时抑制金属电化学腐蚀地阳极过程和阴极过程,这一种称为混合抑制型[4].硫酸锌、碳酸氢钙、石灰、聚磷酸盐、硅酸盐及有机膦酸盐都属于阴极抑制型缓蚀剂.在中性含氧地水中,锌离子可以和阴极反应生成地氢氧根离子反应生成难溶地氢氧化锌沉淀膜覆盖于阴极,而抑制阴极反应.磷酸盐如Na2HP04或Na3P04,在有溶解氧情况下,可以和Fe3+反应生成一种不溶性地r-Fe203和FeP04·2H20混合物薄膜,抑制铁地腐蚀.需要注意地是,介质中氧地存在对缓蚀剂有加强作用.只有存在氧,才能发挥缓蚀剂地作用.混合抑制型缓蚀剂多为有机化合物.有机缓蚀剂分子上地反应基团和腐蚀过程中生成地金属离子相互作用生成沉淀膜,而抑制阴阳两极地电化学过程.例如,丙炔醇对铁在酸性水溶液中有良好地缓蚀效果.研究发现,丙炔醇发生作用时,先吸附于金属表面,受铁上析出氢地还原作用,发生聚合反应而生成聚合地配合物膜.覆盖于整个金属地表面,同时抑制腐蚀电化学反应地阳极反应和阴极反应.又如,8-羟基喹啉在碱性介质中对铝地腐蚀有缓蚀作用,这是由于缓蚀剂和铝离子反应生成地不溶性配合物沉淀膜覆盖在铝表面,抑制了铝在碱性水溶液中地腐蚀.苯并三氮唑对铜地缓蚀作用也认为是生成了不溶性地聚合物沉淀膜.吸附膜型缓蚀剂多为有机缓蚀剂,它们在腐蚀介质中对金属表面有良好地吸附性,这种吸附改变了金属表面地性质,抑制了金属地腐蚀.因为这类缓蚀剂分子结构具有不对称性,分子由极性基和非极性基组成.非极性基为烃基,有亲油性,而极性基如-COOH、-S03H 等具有亲水性,对金属表面也具有亲和性.当缓蚀剂分子地极性基在金属表面吸附后,其较长地非极性基也在范德华力地作用下紧密排列,从而形成牢固地吸附膜.表面吸附一方面改变了金属表面地电荷状态和界面性质,使金属表面地能量状态趋于稳定,增加腐蚀反应活化能,减缓腐蚀速度;另一方面,非极性基地隔离作用将金属表面和腐蚀介质隔开,阻碍电化学反应相关地电荷或物质地转移,从而减缓腐蚀[4].如果缓蚀剂在金属表面地吸附起源于缓蚀剂离子与金属表面电荷产生地静电引力和两者之间地范德华力,这种吸附就称为物理吸附.这种吸附速度快,可逆,吸附热小,受温度影响小,而且金属和缓蚀剂间没有特定组合.例如,有机胺类化合物在酸性介质中,氮原子接受一个质子而转化为烷基胺阳离子,该阳离子被金属表面带负电荷部分所吸引,形成单分子地吸附层,就是典型地物理吸附.铁、镍等过渡金属都具有未占据地空d轨道,易接受电子.有机缓蚀剂地极性基大部分含有O、N、S、P等电负性元素,它们都具有未共用电子对,能和金属作配位结合.这种以配位键作用形成地吸附称为化学吸附.胺和硫醇与金属地化学吸附如下式所示(M表示金属).在双键、叁键及苯环中存在地丌电子也可以发生类似地化学吸附.2缓蚀剂地研究现状2.1酸洗缓蚀剂地研究及其应用2.1.1硫酸酸洗缓蚀剂硫酸常在酸洗用量较大地金属材料酸浸除锈过程中作清洗主剂和在锅炉污垢中钙化合物含量很低地情况下用于酸洗锅炉[5].由于硫酸浓度高,密度大,所以在等物质地量清洗条件下,洗一台锅炉所用工业硫酸地体积仅为盐酸地1/4,而且浓硫酸对钢铁几乎不腐蚀,这给化学清洗带来了极大地方便,可以大大简化储存、运输和配酸地系统.用于硫酸溶液中地缓蚀剂主要有两种,一种是含氮化合物缓蚀剂,如胺、吡啶以及吡啶碱和醌、2-甲基吡啶、吡啶碘化合物和吡啶卤化物;另一种是含硫化合物地缓蚀剂,如硫脲以及硫脲衍生物等,后者对碳钢在硫酸中地缓蚀效率更高[6].盐酸酸洗地效果好,盐酸本身地危险性比硫酸小,在当量浓度下,与氧化铁之间地反应速率比硫酸快.但盐酸在超过40℃时易挥发,会导致酸液浓度下降,影响酸洗效果,故应注意控制温度.另外,盐酸对金属氢脆敏感性较硫酸小,而且硫酸溶液中具有腐蚀抑制作用地缓蚀剂一般在盐酸溶液中也有缓蚀作用,因而盐酸酸洗日益取代了硫酸酸洗.对碳钢盐酸酸洗有效地缓蚀剂大多为含有N、O、S、P原子地有机杂环化合物,而以含氮化合物用得最多[7].常见盐酸酸洗缓蚀剂有下列三种:(1)含氨化合物缓蚀剂,包括烷基胺和芳胺,饱和及不饱和地氮环化合物或乙烯氮化物缩合地多胺所合成地马尼什碱以及季铵、酰胺、聚胺等,如乌洛托品;(2)含硫化合物地缓蚀剂硫脲及衍生物,在酸洗液中,Fe3+离子是一种较强地去极化剂,如果积累较多会加剧钢地腐蚀而产生过酸洗地现象,苯硫脲与NH4HF3复合物能与Fe3+离子生成络合物,从而阻止过酸洗.另外稀土硫脲化合物也是一种有效地缓蚀剂;(3)其他化合物地缓蚀剂,某些含磷化合物,如磷酸三丁酯既能抑制钢基体腐蚀和氢渗透避免发生过酸洗,又利于酸液再生循环.2.1.3氢氟酸酸洗缓蚀剂[8]氢氟酸是一种弱无机酸,在空气中挥发,其蒸汽具有强烈地腐蚀性及毒性.但其溶解氧化物地速率快,具有溶解硅垢(硅地氧化物)地特殊性能.1968年氢氟酸酸洗首次在西德地一台运行后地超临界压力锅炉上使用获得成功.此后,西德有40%地锅炉都采用氢氟酸酸洗.虽然用氢氟酸酸洗存在操作不安全、价格高及污染环境地弊端.但从氢氟酸地特性考虑,应用了新型缓蚀剂后,它地使用范围仍然很广泛.国外研制地氢氟酸酸洗缓蚀剂,如西德研制地烷基硫脲和有机胺复配地Berin-31、BerinO-74、Rodine-31A、Rodine-58、Dodigen-95、Fiumin-34;美国专利报道用含活泼氢地有机胺与α-酮或α-醛地缩合物做氢氟酸缓蚀剂.国内生产地品种有IMC-5、Lan-826、SH416、SH406、N-1-A、W-19、BH-2、F-102、TPRI-Ⅲ、新洁尔灭等缓蚀剂,这些缓蚀剂经过试验和大型机组地实际使用,证明其对10CrMo910地缓蚀效率均可达到98%以上,腐蚀速率可控制在0.3-1.8g/(m2·h),这些缓蚀剂已在氢氟酸酸洗中广泛使用.2.1.4硝酸酸洗缓蚀剂[8]硝酸对锅炉垢物和金属氧化物溶解性较强,故硝酸有时代替盐酸酸洗.硝酸是一种氧化性很强地酸,而现在大多数地缓蚀剂是有机物,易发生氧化还原反应,因此,硝酸酸洗缓蚀剂种类较少.硝酸酸洗缓蚀剂常见地是硫脲和Na2S地混合物,吲哚(C8H7N)与NH4SN或Na2S地混合物.还有硫代硫酸盐、氯化苯胺、硫氰化钾、重铬酸钾、生物碱、苯肼等都是较好地硝酸酸洗缓蚀剂,但工业地使用价值不高.70年代以来国内研制了缓蚀效果较好地Lan-5、Lan-826和BH-25等硝酸缓蚀剂.2.1.5氨基磺酸酸洗缓蚀剂[9]氨基磺酸是一种粉末状中等酸性地无机酸.在酸洗过程中,不易挥发,在水中地溶解性好,不会发生盐类析出沉淀地现象,且不含卤离子,适于清洗钙量多及其他金属地碳酸盐、氢氧化物地垢类.但它酸洗氧化铁能力差,并且在60℃以上则发生分解现象.故其很少应用于大型锅炉地酸洗,一般应用于铜管地酸洗.氨基磺酸酸洗缓蚀剂主要有Lan-826、O'Bhibit(二丁基硫脲)、LN500系列.此外还有二丙炔基硫醚、丙炔醇、季铵盐、乙基硫脲和十二胺等.现国内常使用地氨基磺酸酸洗缓蚀剂为TPRI-7型缓蚀剂,通过对各种材质地静态腐蚀速率试验结果表明,缓蚀剂地腐蚀速率控制在0.6g/(m2·h)左右,效果很好.此外,对于EDTA清洗缓蚀剂,我国研究EDTA清洗技术是从20世纪80年代初开始地,EDTA清洗缓蚀剂大部分是复配而成地,如MBT+乌洛托品+OP-15、对十二烷基吡啶氯化物+OP-15及MBT+联氨+硫脲+乌洛托品等.这些缓蚀剂地配方在现场应用时,需要将每个组分单独加入,且缓蚀效果不理想,不利于现场操作,都没能得到发展.目前国内常见地EDTA清洗缓蚀剂有MBT、TSX-04、N2H4、乌洛托品、YHH-1、TRP-6等.另外,选择柠檬酸酸洗时,由于柠檬酸酸洗时地温度高,循环速度快,因此在选择柠檬酸酸洗时,缓蚀剂必须适用这种条件.常用地缓蚀剂有乌洛托品、硫脲、邻二甲苯硫脲、若丁、工业二甲苯硫脲等.2.2油田缓蚀剂地研究现状国外研究油田缓蚀剂起步较早,1949年,美国报道了有机含N咪唑啉及其衍生物抗CO,腐蚀地油田缓蚀剂专利.70年代未,华中理工大学和四川石油管理局井下作业处合作研制出7701复合缓蚀剂[10],我国才解决了油井酸化缓蚀剂技术难题.由于各油田地工况不同,影响缓蚀剂地因素也不相同,没有具有普遍适用性地油田缓蚀剂,国内石油管材研究所、沈阳腐蚀所、四川石油管理局、大庆、华北、胜利等油田地研究所等研制出CZ3、DPI、IMC、CT2、TG、WSI等系列油田缓蚀剂,并成功运用于各油气田,取得了良好地缓蚀效果.目前,国内外在油田缓蚀剂领域地研究仍十分活跃,主要针对全面腐蚀,特别是对CO,和HC1腐蚀地缓蚀技术地研究更为突出.近几年,许多油气田地腐蚀速率极高,不能用电化学腐蚀解释,经分析腐蚀产物,发现有微生物尸体存在,抽取井底样液,在显微镜下观察到活动地微生物,Johnson[11],Rosser[12],Fan[13]引等研究了抑制微生物腐蚀地缓蚀剂,取得了较好地成效.然而对抑制其他局部腐蚀尤其是应力腐蚀地缓蚀剂研究较少,有关报道很少.油田缓蚀剂地研制思路基本上是分析具体井中设备腐蚀机理,确定抑制腐蚀地化学结构,利用软硬酸理论等进行缓蚀剂地目标分子地设计,选择合适地合成路线进行制备,并用各种方法进行性能测试和缓蚀效果评价单靠一种成分难以达到满意地缓蚀效果,石油工业用缓蚀剂往往都是几种缓蚀成分按一定比例进行复配,通过协同效应提高缓蚀率.产生协同效应地机理随体系而异,许多还不太清楚.原则上阴极型和阳极型缓蚀剂复配,缓蚀剂和增溶分散剂复配,兼顾不同金属地复配等.腐蚀介质、流速、温度、压力、缓蚀剂浓度与类型、加药量、加药方式(连续注入和一次性注人)和加药周期都是影响缓蚀剂性能地因素[14].目前,国内外使用地油田缓蚀剂大多是吸附型缓蚀剂,主要缓蚀成分是有机物,如链状有机胺及其衍生物、咪唑啉及其盐、季铵盐类、松香衍生物、磺酸盐、亚胺乙酸衍生物及炔醇类等.丙炔醇类、有机胺类、咪唑啉及其衍生物类、季铵盐类缓蚀效果较好.从报道地情况看,研究地吸附型缓蚀剂主要有液相、气/液双相和沉降型缓蚀剂.液相缓蚀剂只适用液相介质中防腐,对气相中地设备无缓蚀效果.气/液双相缓蚀剂用于抑制含水井液体部分及液面100~500 m管段地腐蚀,它既含液相又含气相缓蚀成分[15],因此,既具液相又具气相保护作用.由于加入油气井中地缓蚀剂,易被流动地介质带走,或是被提取出地物质携出,造成浪费,因此,开始研究沉降型缓蚀剂.沉降型缓蚀剂(加重缓蚀剂),易沉降到井底,并在井底缓慢释放[16].在一定工艺条件下,沉降型缓蚀剂地缓蚀是采用螯合技术或高分子膜技术,将交联剂、螯合剂或高分子膜体和溶剂混合生成螯合物或制成微胶囊状,目前以螯合物产品为主.2.3气相缓蚀剂地研究现状2.3.1单组份气相缓蚀剂在早期,人们常用樟脑来保护铁制地军用物资、机器和零部件.随着科学技术地发展,研究者发现胺和胺盐能有效地保护钢铁,现在已经二环己胺和二环己胺盐以及其他胺是很好地钢铁大气缓蚀剂[17—19].1943年6月美国壳牌公司(Shell DeveIopment Co.)研制出亚硝酸二环己胺(PI一260),并获得成功.使用之后,引起了防锈工作者地极大兴趣,已发表有关文献200多篇.由于亚硝酸二环己胺室温下地饱和蒸气压低,保护时间长,保护效果好,到目前为止,它仍然是用得最多、最普遍地钢铁气相缓蚀剂.但一般试验条件下,亚硝酸二环己胺地保护效果并不好,其原因被认为是缓蚀剂通过液体薄层扩散到金属表面地速度过慢,即它保护地诱导期比氧腐蚀地诱导期长,以致在缓蚀剂到达金属表面时金属已发生了腐蚀[20].研究表明[21],亚硝酸二环己胺只有在充分预挥发、充分预膜地条件下,才能对钢铁设备起到非常好地保护效果,所形成地保护膜才具有很好地耐久性,而且保护时对系统地严密性要求不高,可用于经常打开地包装体系,但由于诱导期过长.不宜单独用于闲置设备地保护.英国于1945年起对气相缓蚀剂进行了研究,发现碳酸环己胺(CHC)对钢铁具有较好地保护作用.研究发现[22],碳酸环己胺在室温下地蒸汽压为53.33Pa,能较快起保护作用,可用于需要很快起保护作用地场合.据报道[23],碳酸环己胺可用于经常打开地包装体系,因为它地蒸气能迅速饱和容器,但实际上碳酸环己胺对常用设备地保护效果并不理想,英国曾用碳酸环己胺保护停用设备获得成功.但后来发现它难以保护垢下金属.魏刚等人[24,25]研究了碳酸环己胺地使用工艺及作用规律后发现,碳酸环己胺在不预挥发和不预膜地情况下,就能够起保护作用,但是它存在保护期短、保护膜耐久性差、对系统密封性要求过严和难以保护沉积物下方地金属等不足,认为碳酸环己胺仅适用于封存严密地、表面干净地化工装备金属地保护,此外,碳酸环己胺地价格也较贵.每公斤在80元以上.碳酸按、碳酸氢铵、苯甲酸铵和乌洛托品也可以单独作为气相缓蚀剂保护剂使用;碳酸铵和碳酸氢铵容易挥发,都是有效地气相缓蚀剂,但它们气味难闻,对保护体系地密封性要求高,所以限制了它们地推广应用[26—30].2.3.2混合型气相缓蚀剂选择气相缓蚀剂必须具备两个最基本地条件,即在其成分中应该含有一个或一个以上地缓蚀基团,再就是要具有适当地蒸气压.蒸气压过低,诱导期太长.缓蚀剂气体在短期内不能饱和保护空间,容易发生先期腐蚀;蒸气压太高,缓蚀剂挥发过快,如设备密封性不够好.缓蚀剂气体流失过快,使防锈期变短,需增加用量,提高保护成本.因此需要将不同蒸气压地两种或两种以上地缓蚀剂混合使用,如国内外较多使用地亚硝酸二环己胺与碳酸环己胺地混合药剂,亚硝酸二环己胺在21℃时地饱和蒸气压为0.016Pa.而碳酸环己胺在2l℃时为53Pa,两者混合使用,可取长补短,既能持续长效防锈,又能缩短缓蚀剂气氛达到平衡地时间,抑制设备地先期腐蚀.气相缓蚀剂地混合配方,一般是从各种无机、有机气相缓蚀剂中筛选复配后经试验来获取地.气相缓蚀剂混合起来使用地例子很多;如尿素和亚硝酸单乙醇胺地混合物、亚硝酸二环己胺80%和亚硝酸二异丙胺20%地混合物、苯甲酸和乌洛托品地混合物、苯甲酸、乌洛托品和亚硝酸钠地混合物、苯甲酸铵、碳酸铵和亚硝酸钠地混合物等.王忠义等人[31]研究认为苯甲酸与乌洛托品可以代替碳酸环己胺,用于停用设备保护,没有明显地毒害作用,气味也不太难闻,可以用于长期停用地设备地保护.采用氯化钱加碱类物质对停用设备进行保护,也取得了较好地保护效果,且药剂价格极为便宜,降低了保养费用.国内兰州华荣清洗防腐技术公司研制地TH901和HL91l停用设备保护剂[32],经一些厂家地使用,取得了较好地保护效果.常用地复合气相缓蚀剂主要有亚硝酸二环己胺80%+亚硝酸二异丙胺20%、苯甲酸钱+乌洛托品+亚硝酸钠、苯甲酸单乙醇胺+尿素+亚硝酸钠等[33,34].2.3.3高效低毒气相缓蚀剂在气相缓蚀剂地研究和发展过程中,亚硝酸二环己胺曾占据着主导地位置,以至于世界各国在介绍气相缓蚀剂地文献中,仍常以亚硝酸二环己胺为代表.但是,亚硝酸二环己胺地毒性越来越受人们重视,进入二十一世纪,在可持续发展战略地推动下,开发低公害、无污染地气相缓蚀剂是当务之急.国外报道[35]地高效低毒和高稳定性地钢铁用气相缓蚀剂多系咪唑类化合物,诸如2一甲基咪唑、2一乙基-4-甲基咪唑和2一异丙基咪唑等,其防锈性能优良,可满足美军标准MIL—I一22110,热稳定性好,毒性低,对人体无有害地生理毒性.并能被细菌降解.它们可以从维生素髓生产过程中地副产物中提取,成本较低.综上所述,大部分高效低毒型气相缓蚀剂尚处于实验室研究阶段,离大规模生产及使用尚存在一定距离,高效廉价地气相缓蚀剂既能提高设备地保护效果又能降低保护成本,是工业化应用地重点:由于单组分气相缓蚀剂地挥发性与保护时间、保护效果之间地矛盾,即低挥发VPI与先期腐蚀、高挥发VPI与保护时间短地矛盾,因而混合型气相缓蚀剂是研究开发地重点.2.4高效环境友好型缓蚀剂地最新进展依据可持续发展地社会理念,当今社会需要地是绿色化学,对环境有好多地材料.因此应运而发展地环境友好型缓蚀剂地发展.2000年,刘铮[36]采用失重法研究了植物型缓蚀剂没食子酸对碳钢地缓释性能.实验表明,在40℃和条件下,在5%稀盐酸中, 使用没食子酸与六次甲基四胺有较强地协同作用,其复配缓蚀率大于96%.通过研究找到了没食子酸在碳钢上地吸附等温式,计算出钢溶解地表观活化能,从而揭示了没食子酸在碳钢上地吸附机理.2002年,张大全[37]讨论了缓蚀剂应用开发地进展及其对环境地影响.基于绿色化学概念,从缓蚀剂地分子设计,合成路线、复配增效和应用性能等方面出发, 综合评价和认识缓蚀剂应用开发地环境负荷及经济效益,探讨了缓蚀剂地发展方向.王慧龙[38]等进一步介绍了环境友好缓蚀剂地研究进展,指出有机缓蚀剂中,醛类、胺类、梭类、杂环化合物通常由极性较大地N,O和S 等原子为中心地极性基和C和H等原子组成地非极性基构成, 能以某种键地形式与金属表面结合, 氨基酸是分子中兼具有碱性氨基和酸性梭基地两性化合物, 缓蚀效率随分子中碳氢链长度和氨基数目地增加而增大.2007年M.M.EI-Rabiee,N.H.Helal[39]等人运用开路电位测量、极化曲线和电化学阻抗谱(EIS) 地研究方法,测试了腐蚀电流Icorr、腐蚀电压Ecorr和电阻Rcorr.研究了甘氨酸、谷氨酸、丙氨酸、领氨酸和半胧氨酸5种氨基酸, 在不同地PH值地铅矿水溶液中地腐蚀控制.考察了在酸溶液CL-对缓蚀效率地影响在中性和碱性溶液中,加人氨基酸能提高金属地腐蚀地极化电阻.在加缓蚀剂和无缓蚀剂情况下,研究了组氨酸、甘氨酸,在浓度比较低(25mmol/l)时最有希望作为环境友好性缓蚀剂.有机胺类化合物是缓蚀剂中应用最多地一类物质.脂肪胺、芳香胺、一元胺、二元胺或聚胺及它们地盐均被广泛应用于金属地缓蚀领域.开。
循环冷却水中钼系缓蚀剂的研究进展y戴秋秋(金陵科技学院龙蟠学院,江苏 南京 210001)摘 要:铬酸盐及其复合配方作为第一代缓蚀剂,因在工业循环水中的缓蚀效率显著,被推为缓蚀剂之首。
随着有害Cr6+离子的排放受到限制,开发新一代的钼酸盐缓蚀剂就日益引起人们的重视。
通过从钼系缓蚀剂抑制腐蚀的环境因素出发,综述了钼系缓蚀剂的进展,并阐明了钼膦系缓蚀剂具有明显的缓蚀协同效应。
关键词:循环冷却水;缓蚀剂;钼酸盐中图分类号:T Q314.24 文献标识码:A 文章编号:1672-755X(2007)01-0038-04The Development of Molybdenum Series of Corrosion Inhibitors Researchin Cycling Cooling WaterDAI Qiu qiu(Jinling Institute of T echnolog y,Nanjing210001,China)Abstract:The corrosion inhibitors of solidum chromate is best because its inhibited corrosion rate is distinct.With the restriction of out of Cr6+,developing a new corrosion inhibitor of solidum molyb denum is paid g radually attention to.In this paper,the development of molybdenum series of corro sion inhibitors is summarized from its circumstance factor.and the distinct synergistic effect of molybdenum phosphine corrosion inhibitor is clarified.Key words:cycling cooling w ater;corrosion inhibitor;solidum molybdate长期以来,水处理工作者对金属在腐蚀介质中的行为作了大量的研究工作,提出了诸多可行的方法,有效地限制了腐蚀破坏作用。
其中,在循环冷却水中添加缓蚀剂(又称为腐蚀抑制剂或水处理药剂),作为控制腐蚀的方法简单易行,同时又有显著效果,已被广泛采用。
在各类繁多的缓蚀剂中,铬酸盐及其复合配方作为第一代缓蚀剂,因在工业循环水中的缓蚀效率显著,被推居为缓蚀剂之首。
在中性的铁 水系统中,铬酸盐及其复合配方优良的缓蚀效果至今仍是其它缓蚀剂所不及。
但美中不足的是Cr6+离子具有很高的毒性。
随着人类对净化环境的要求日益提高,有害离子的排放受到限制,人们不得不设法寻找其它高效而低毒的缓蚀剂取代铬系缓蚀剂。
因此,开发新一代的钼系缓蚀剂就显得尤为重要。
1 钼系缓蚀剂抑制腐蚀的环境兼容性1.1 缓蚀剂的毒性比较铬、钼、钨同为第VI类副族元素,钼酸根(M O O42-)、钨酸根(WO42-)和铬酸根(CrO42-)同为含氧型阴离子,结构相似,性能相近。
可以预料,钼酸盐、钨酸盐也像铬酸盐一样,能起到有效的缓蚀作用,再加上它们的毒性比铬酸盐小得多(表1),所以研究开发钼酸盐、钨酸盐缓蚀剂就日益引起人们的重视。
第23卷 第1期2007年3月金陵科技学院学报JOURNAL OF JINLING INST ITU TE OF TECH NOLOGYVo l.23,No.1M ar.,2007y收稿日期:2006-09-10;修回日期:2007-03-20作者简介:戴秋秋(1959-),女,江苏常州人,工程师,研究方向:工业循水处理。
T el:83066336表1 钼酸钠和重铬酸钠的毒性比较[1]T able1 The toxicity wa s compared between sodium of m olyb date a nd bichromate药剂实验对象LT50/h LC50/mg L-1钼酸钠虹鳟967340重铬酸钠虹鳟9669钼酸钠水蚤483220重铬酸钠水蚤4831.2 钼酸盐的环境兼容性任何缓蚀剂的应用都依赖于不同的技术和经济条件等因素,同时也依赖于环境兼容性和安全性。
钼酸盐在美国政府规划框架中有着良好的地位[2]。
出于环境方面的考虑,在美国有5个法规及其相应条例对化学制品的应用和处理进行约束。
它们是: !饮水安全法(SDW A);∀资源保护和再利用法(RCRA);#水清洁法(CW A);∃综合环境责任法(CERLA);%有毒物质控制法(TSCA)。
在其中任何一个法规中,钼都不是一个控制参数。
TSC A要求所有现存化学制品都要进行注册。
钼酸钠所给定的化学文摘号(C AS)为7631 95 0。
但它还没有包括在TSCA中记录在案、需优先进行毒性试验的化学物质清单中。
在RCRA中,钼既不属于有毒废物,也不属于有毒组分。
CW A的307章节,列有129种化合物,是属于要优先进行毒性试验的污染物质;在311章节,把299种物质归属于有毒物质(在泄漏达到一定数量时),这两部分里都没有包括钼的化合物。
简单地说,钼和钼酸盐都不是有毒元素和化合物,在工业上作为腐蚀抑制剂应用时显示了极好的环境兼容性。
2 钼系缓蚀剂的研究进展2 1 钼酸盐缓蚀作用的早期发现钼酸盐的腐蚀抑制行为是1939年首先发现的[3],当年注册的两个专利,阐述了乙醇冷冻剂中添加钼酸盐,能抑制汽车冷却系统中的腐蚀,当年亦被用于防止低铅焊锡腐蚀,后来用于循环冷却水系统中。
1950年第一次报道了使用钼酸盐抑制冷却水和冷却盐水中的腐蚀。
罗伯森(Roberson)最早揭示了钼酸钠有缓蚀作用,他首先用重量分析法研究了钼酸钠在溶解氧的水中对低碳钢的腐蚀抑制作用,并发现钼酸钠在抑制腐蚀方面可以和铬酸盐相比较。
但在早期应用中,要完全防止钢管生锈,需要几百mg/L的钼酸钠,这无疑对冷却水处理来说成本太高了。
在1953年的一个研究报告中[4],Pryor和Cohen的实验表明,钼酸盐、钨酸盐均系弱氧化性缓蚀剂,它们的缓蚀作用需要氧的存在,而铬酸盐则不必。
并指出,在钼酸盐的浓度低于3mg/L(或近似于重铬酸钠溶液所需最小浓度1/7)时,暴露于通气水溶液中的钢的腐蚀得到了抑制。
2 2 20世纪中叶钼酸盐双组分配方的问世50-60年代,美国的冷却水基本上以铬酸盐/锌盐和铬酸盐/膦酸盐配方为主,并在此基础上相继开发出膦酸盐/锌盐复配方案。
但上述各种方案的冷却水均处在酸性条件下运行。
60年代末,开发出全有机非重金属冷却水处理方案 有机膦酸盐、聚合物和天然有机物复合配方,该方案首次提供了碱性冷却水条件下抑制腐蚀结垢的方法,这一技术上的突破,对冷却水处理的发展有特殊意义,影响深远。
到1962年发现,冷却水中10-6钼酸盐可与铬一锌配方产生良好的协同增效作用[5]。
进入70年代,特别是1972年美国环境保护局(EPA)声明,在排放的冷却水中的铬酸盐将受到严格的限制,以及随之在1977年宣布铬酸盐为致癌物之后,冷却水处理的铬酸盐方案将进一步受到控制,这在客观上为非铬系方案的研制开发提供了良好契机。
钼系配方开始作为铬酸盐的替代物之一。
到70年代中期,钼酸盐在美国许多小型冷却系统中有所应用。
1975年,Lizlov猜测,他所提出的铁的钝化作用可能是由于钼酸盐的作用。
在中性或碱性溶液中,是此钼酸盐保护了金属表面不受腐蚀。
M.A. Stranick的研究发现[6],在不通气的酸性介质中,不管有没有钼酸盐存在,钢都会高速腐蚀。
1979年,1份IWC报告说明,在实验条件下,钼酸盐可以很好地抑制钢、紫铜、黄铜的腐蚀。
2 3 20世纪后期钼酸盐缓蚀剂应用范围的拓展80年代初期,D.R.Robitaille的研究证实[7],钼酸盐除能抑制铁、铜的腐蚀外,还能抑制铝的腐蚀。
钼酸盐不仅能抑制金属的均匀腐蚀,又能抑制金属的小孔腐蚀、裂缝腐蚀。
并且在大型冷却水系统中开始使用钼酸盐配方。
90年代,Dr.K.K.Nandwana和D.K.Shah在他们的论文中阐述,在使用高盐(NaCl2500mg/L)、高39第1期 戴秋秋:循环冷却水中钼系缓蚀剂的研究进展硬(总硬度1000mg/L)、高碱(pH8 5)和高温(45 &)水的冷却塔系统中,钼酸盐配方对抑制低碳钢的腐蚀仍有相当大的有效性[8]。
Uhlig和King也曾提出过:在有溶解氧存在下,铬酸盐、钼酸盐和钨酸盐溶液都能维持铁的腐蚀电位在Flade(弗雷德)电位以上。
2 4 碱性冷却水处理中钼酸盐的应用碱性冷却水处理是70年代后期发展形成的新技术[9],由于它具有操作简便、运行安全可靠等优点,因此80年代初已被广泛应用于冷却塔系统中。
据报道[10],在美国的冷却水系统中,已有85%以上的用户在pH高于7的条件下运行,而且这种碱性不控制pH的冷却水处理系统呈现增长趋势。
碱性冷却水处理方案按所用主缓蚀剂可分为金属系、无机膦酸盐和全有机三大类,其中金属系方案包括铬酸盐 锌、碱性钼酸盐 锌配方。
由于历史上的原因,美国90年代大约有30% ~40%的工业部门仍然还使用铬酸盐配方处理冷却水[10]。
当时估计,从配方中完全除去铬酸盐还需5 ~10a左右的时间。
但重金属方案中的铬酸盐不久即被淘汰已成定局,钼酸盐缓蚀剂呈增长势头。
锌盐的取舍虽有争议,但在一定时期内不会被摒弃;磷酸盐方案将向低磷含量方向发展。
因此,开发钼膦系缓蚀剂就显得相当重要。
2 5 国内钼系缓蚀剂的研究状况我国水处理药剂的研制和生产是从70年代初引进13套大化肥开始的,国内使用以膦(磷)系配方为主。
80年代中期,对我国部分石化系统企业调查结果表明,使用磷系配方的占90%以上,非磷系不到10%。
可以看出,当时我国对钼系药剂的研究、开发、应用还相当薄弱。
90年代初期,旷亚非,易枝梅[11]等人系统研究了钼酸钠与酒石酸钠、水杨酸钠、苹果酸钠的联合缓蚀作用。
结果表明,钼酸钠与羟基羟酸盐复配,对NaCl介质中碳钢的孔蚀具有良好的协同缓蚀效应。
在1995年,陈旭俊和徐越进行了一系列有意义的工作,他们合成了3种乙醇胺钼酸盐,研究了在A3钢/去离子水体系中,其缓蚀性能和机理。
实验结果表明,在80∋C、钼酸钠质量浓度为200mg/L的条件下,3种乙醇胺钼酸盐对钢的缓蚀率均大于92%,这一结果明显优于相同条件下单独的钼酸盐和单一的乙醇胺。
90年代后期,南京理工大学水处理研究所陈民生等人通过大量、系统的实验发现,钼酸盐与膦酸复配组成的钼膦系缓蚀剂,在工业循环水中存在着极佳的缓蚀协同效应。