绿色缓蚀阻垢剂的研究及应用进展

关键词：水处理药剂；无磷；阻垢；缓蚀20世纪20年代初，水处理药剂开始在工业中使用，循环冷却水处理技术已得到将近100年的发展，在技术上已经形成了较成熟的磷系水处理技术。

然而随着环境问题的突出，国家对磷排放标准的限制越来越严格，水处理药剂的无磷化已成为必然趋势。

以钼酸盐、钨酸盐、新型合成药剂以及硅酸盐为主缓蚀剂的水处理配方取得了一定进展，但由于药剂成本太高或者只能适用于特殊条件，这些技术中的大多数未获得大规模应用[1]，因此开发低成本的高效无磷水处理药剂，已成为科研院所和应用企业所面临的迫切需求。

天津某化工企业是我国综合性大型氯碱企业之一，处于行业领先地位。

为了实现企业的可持续发展，开发无磷缓蚀阻垢剂已成为企业发展的必然要求。

该公司某分厂循环水系统有3套独立循环冷却水系统，循环水总量20000m3•h-1，率先采用了新开发的系列无磷水处理药剂，并在现场应用中取得了非常好的效果。

1循环冷却水系统工况循环冷却水采用中水回用水作为循环冷却水系统的补充水，其水质主要指标如表1所示。

可以看出，补充水的总硬度（钙与镁之和）只有4.19mg•L-1，相对于高硬度水质，结垢的问题有一定的改善，但由于循环冷却水是在系统中循环利用，尤其是在高浓缩倍数条件下，结垢问题仍然不可忽视。

由于循环水与空气接触后，会带入空气中的一些杂质，因此对水处理药剂的分散作用提出了更高的要求。

与此同时，补充水中的腐蚀性离子如氯离子的含量相对较高，在高浓缩倍数运行的情况下，根据水质RSI指数可以判定，该水质有严重的腐蚀倾向，我们称之为“低硬高氯严重腐蚀性水”。

笔者根据该水质及工况条件，开发了新型的以羧酸类共聚物及PESA为主剂，包含了其他助剂的新型无磷环保水处理药剂。

该技术可以保证系统在高浓缩倍数（6~7倍）条件下运行，且排污量非常小，接近“零”排污。

2静态阻垢实验静态阻垢实验装置如图1所示。

实验用水采用厂方提供的原水，水浴锅的温度准确控制在(80±1)℃，锥形瓶的容积为500mL，装有橡胶塞，橡胶塞上配装了直径为5mm、长度约为200mm的玻璃管。

绿色缓蚀阻垢剂的研究及应用进展作者：张帆杨晓拂李芳芳来源：《中国化工贸易·下旬刊》2020年第03期摘要：循环水处理过程中磷系药剂的使用会导致水体富营养化，聚羧酸无磷聚合物自身难以降解且不环保，所以难以被广泛应用。

结合当前水污染排放标准，加强无磷非氮开发，有利于促进水污染治理工作开展。

基于此，文章就生物降解物质在缓释阻垢性物质方面的研究展开分析，并对其未来发展进行了探析，希望能促进绿色阻垢缓蚀剂向前发展。

关键词：缓蚀阻垢剂;绿色;研究;应用在工业生产不断发展的当下，水资源短缺与污染等问题逐渐引起人们重视。

工业用水系统当中，污垢身为其中的主要危害。

国内关于水处理阻垢剂方面研究起源自上世纪70年代，在这些年的发展中，逐渐朝着天然聚合物及含磷聚合物等阻垢剂方向发展。

传统聚合物费用与用药量较大;含磷阻垢剂难以全面抑制锌垢及磷酸钙等方面问题，再加上自身可以产生有机磷酸，所以环保部门对其使用提出了限制。

在这一背景下，新型绿色阻垢剂逐渐成为人们研究的主要内容。

1 绿色阻垢缓蚀剂应用研究随着人们环保意识的提升，对阻垢缓蚀剂在环境中的危害作用、水体富营养化及缓蚀成效等方面给出了新要求，当前聚天冬氨酸与环氧琥珀酸等生物绿色阻垢缓蚀剂研究逐渐成为人们关注的重点。

1.1 聚天冬氨酸（PASP）聚天冬氨酸作为这几年来研发的一种新型阻垢剂，这种阻垢剂因其自身的环保性，因而逐渐成为全球研究的重点。

自上世纪90年代，美国公司开始研究PASP，这一物质由最初的原料选择、制备一直到后续产品生产等阶段，都不会对环境造成破坏，且生物可降解性较好，在试验测定中，这一物质降解性能和葡萄糖十分相似。

其中崔科等研究人员对PASA的生物降解性展开相关研究，实验表明，随着接种量的不同，PASA的降解速率也各不相同。

另外，陶虎春等人員同过大量实验证明，PASA可以作为环境友好型物质。

PASA分子结构当中含有羧基与酰胺键，且具备阴离子型与中性型阻垢剂特征。

2013年3月李茜等．绿色阻垢剂研究进展47绿色阻垢剂研究进展李茜1，马喜平1，王成龙1，黄文佼2(1．西南石油大学化学化工学院，成都610500；2．中国石油工程设计有限公司新疆设计院，克拉玛依834000)[摘要】对常见的阻垢剂和绿色阻垢剂进行了综述，着重对聚天冬氨酸(PSA P)和聚环氧琥珀酸(PE SA)等新型绿色阻垢剂的研究现状进行了总结。

[关键词]绿色化学绿色阻垢剂聚天冬氨酸聚环氧琥珀酸绿色化学又称环境友好化学、环境无害化学、清洁化学¨j，其核心是利用化学技术与方法从根本上减少甚至消灭那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、试剂和溶剂等的产生和应用。

工业循环冷却系统及各种管道中，结垢会降低传热效率，阻塞管道，引发垢下腐蚀。

目前，国内外普遍采用阻垢剂，以延缓污垢的产生。

随着社会的发展，人们的环保意识也逐渐提高，所以阻垢剂向无毒无害无磷、低磷新型高效及生物降解性好的环境友好型的绿色阻垢剂的方向发展∽J。

1常见的阻垢剂1．1有机膦酸类阻垢剂有机膦酸类的阻垢剂的化学稳定性好，耐高温，不易水解，可以和金属离子配合形成立体大分子环状配合物，分散在水中破坏钙垢晶体的生长，从而起到阻垢的作用。

但是，含磷化合物易滋养菌藻，使环境水体富氧化，造成水体污染。

常见的几种典型的有机膦酸类阻垢剂有：(1)氨基三甲叉膦酸(A T M P)，分子式为N(C H：PO，H：)。

；(2)羟基乙叉二磷酸(H ED P)，分子式为c：H。

O，P：；(3)乙二胺四甲叉膦酸(ED TM PA)，分子式为c6H加012N：P4；(4)2，4一三羧酸一2一膦酸基丁烷(PB T C A)，分子式为C，H。

，O，P。

它们的主要性能特征如表1所示p1。

表1几种有机膦酸阻垢剂的性能特征名称性能特征A T M PH E D PE D T M PAPB T C A有机膦酸酯阻碳酸钙、硫酸钙良好，缓蚀阻碳酸钙垢良好，缓蚀阻碳酸钙、硫酸钙垢良好，缓蚀阻碳酸钙和磷酸钙垢良好阻硫酸钙垢较好，抑制碳酸钙垢较差1．2聚羧酸类阻垢剂聚羧酸类阻垢剂中起主要作用的是聚合物中的一C O O一基团，对M92+，ca2+，cu2+，Fe3+等离子具有较强的螯合能力，不仅有凝聚和分散的作用，还能在无机垢结晶过程中干扰晶格的正常排列，从而达到防垢和阻垢的作用。

阻垢缓蚀剂研究报告1. 引言阻垢缓蚀剂是一种广泛应用于工业领域的化学品，用于防止金属设备表面产生垢垢和腐蚀。

本报告旨在全面探讨阻垢缓蚀剂的研究状况和应用前景，包括其作用原理、种类、应用领域等方面的内容。

2. 阻垢缓蚀剂的作用原理2.1 化学原理阻垢缓蚀剂通过添加特定的化学物质，干扰或阻断金属表面与水或其他介质中的化学反应，从而减少或防止垢垢的生成和腐蚀的发生。

这些化学物质可以与金属表面形成保护膜，改善金属的耐蚀性能。

2.2 物理原理阻垢缓蚀剂还可通过改变系统的物理条件，如温度、压力等来减少或阻止垢垢和腐蚀的产生。

例如，通过调节水的pH值，可以改变金属表面的电位，从而减少腐蚀的发生。

3. 阻垢缓蚀剂的分类与种类3.1 阻垢剂 3.1.1 磷酸盐类阻垢剂 - 亚磷酸盐 - 聚磷酸盐 - 有机磷酸盐3.1.2 螯合剂- 有机螯合剂- 无机螯合剂3.1.3 表面活性剂- 阳离子表面活性剂- 阴离子表面活性剂- 非离子表面活性剂- 天然表面活性剂3.2 缓蚀剂 3.2.1 有机缓蚀剂 - 有机酸 - 有机酮 - 有机胺 - 有机酯3.2.2 无机缓蚀剂- 无机酸- 无机盐- 溶剂4. 阻垢缓蚀剂的应用领域4.1 石油化工行业 4.1.1 炼油装置 4.1.2 石油储运设备4.2 发电行业 4.2.1 火电厂 4.2.2 核电厂4.3 钢铁冶炼行业 4.3.1 炼铁厂 4.3.2 钢铁车间4.4 再生水处理 4.4.1 工业废水处理 4.4.2 生活污水处理4.5 其他应用领域 4.5.1 制药工业 4.5.2 纺织印染行业 4.5.3 食品加工行业5. 阻垢缓蚀剂研究进展阻垢缓蚀剂的研究一直是工业界的热点，近年来，随着新材料和新技术的不断涌现，阻垢缓蚀剂的研究进展也日益迅速。

目前的研究重点主要集中在以下几个方面： 1. 绿色环保型阻垢缓蚀剂的研发 2. 针对特定垢垢和腐蚀类型的定制化阻垢缓蚀剂 3. 阻垢缓蚀剂在不同应用领域的工程应用效果研究 4. 阻垢缓蚀剂与其他化学品的协同作用机制的研究6. 结论阻垢缓蚀剂作为一种重要的工业化学品，在许多领域中起到了不可替代的作用。

HEBEI UNITED UNIVERSITY11 级水处理与油田化学品文献综述姓名王迁班级11应化1班学号 201114760110学院化学工程学院任课教师尚宏周缓蚀阻垢剂的研究进展王迁(河北联合大学化学工程学院，河北唐山)摘要:根据在冶金、化工、电力、石油和轻工等行业中循环冷却水的水质的特点和生产的要求而开发出兼具缓蚀和阻垢双重功效的复合药剂——缓蚀阻垢剂。

本文对缓蚀阻垢剂的分类、作用机理、发展现状以及绿色缓蚀阻垢剂的研究进展作了简单的综述，并对其最新研究前景作了展望: 新型高效/环境友好型阻垢缓蚀剂的研制开发必将成为该领域发展的主流。

关键词:缓蚀阻垢剂；绿色；作用机理；发展现状；研究进展1 前言水是人类赖以生存的基本条件，但世界上水资源是有限的，我国更为贫乏，人均水量仅为世界人均水量的四分之一。

随着工业的高速发展，水的生态平衡日益受到严重破坏。

为解决水资源危机，适应可持续发展，必须合理节约用水。

在工业生产过程中的管道和设备多采用碳钢和不锈钢材料，生产用水多采用地下水。

以地下水作为循环水的补充水时，由于其一般属于高含盐量、高硬度、高碱度的三高水质，其中的Ca﹢、Mg﹢等腐蚀性离子，随着水温和pH值的变化，结垢趋势严重，会对管道和设备造成严重的腐蚀。

因此，必须加入缓蚀阻垢剂改善冷却水质量，保证设备安全运行。

而随着人们环保意识的日益提高，对各类水处理化学品也提出了越来越高的要求，具有含磷的污染性较高的缓蚀阻垢剂受到了限制，因而“绿色水处理剂”的概念应运而生。

开发低磷或无磷、对环境友好的新型缓蚀阻垢剂成为国内外水处理研究的重要方向。

2 缓蚀阻垢机理循环冷却水系统中的缓蚀阻垢方法较多，化学方法是现代工业的主要方式。

其机理是缓蚀阻垢剂通过鳌合与分散作用达到缓蚀阻垢的目的。

鳌合作用是由于阻垢剂带有的基团能与金属离子(Ca2﹢、Mg2﹢等)形成配位键，生成一种环状鳌合物，将易结垢离子在未析出之前稳定在水中，阻比晶核长大，而起到阻垢作用川。

绿色缓蚀剂的研究现状及举例总结国内外缓蚀剂的发展不难发现，虽然各种介质中缓蚀剂的研究成果层出不穷，但其在实际运用中却不够完善和成熟。

尤其是绿色环保型缓蚀剂研究仍处于实验探索阶段，在该领域仍需要在提高缓蚀作用效果、机理研究和低成本低污染等方面做得更深入的研究。

我国近10年对各类缓蚀剂的研究和应用发展很快，部分产品性能达到国际领先水平，但总体水平与国外还有很大差距。

研究人员认为今后应着重从以下几个方面探索绿色缓蚀剂的发展：1从天然植物、海产植物中，提取、分离、加工新型绿色缓蚀剂有效成分的方法。

2利用医药、食品、工农业副产品提取有效缓蚀剂组成，并进行复配或改性处理，开发新型绿色缓蚀剂。

3运用量子化学理论、灰色关联分析、人工神经网络方法等科学技术合成高效低毒多功能新工艺型绿色缓蚀剂和低聚体新型绿色缓蚀剂。

4对钼酸盐、钨酸盐、稀土元素金属等无机缓蚀剂深入进行研究，研制出新型高效绿色缓蚀剂。

5利用先进的分析测试仪器和新的研究方法，研究缓蚀剂的作用机理及协同作用机理，指导新型绿色缓蚀剂的开发。

以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓材料的化学物质或复合物.（1）根据产品化学成分，可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂。

①无机缓蚀剂无机缓蚀剂主要包括铬酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐、聚磷酸盐、锌盐等。

②有机缓蚀剂有机缓蚀剂主要包括膦酸（盐）、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素等一些含氮氧化合物的杂环化合物。

③聚合物类缓蚀剂聚合物类缓蚀剂只要包括聚乙烯类，POCA，聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化学物。

（2）根据缓蚀剂对电化学腐蚀的控制部位分类，分为阳极型缓蚀剂，阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。

①阳极型缓蚀剂阳极型缓蚀剂多为无机强氧化剂，如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐等。

它们的作用是在金属表面阳极区与金属离子作用，生成氧化物或氢氧化物氧化膜覆盖在阳极上形成保护膜。

阻垢缓蚀剂研究报告作为纳米技术领域的重要组成部分，阻垢缓蚀剂因具有抗氧化、防腐蚀、增稠等独特性质，成为了当前市场上备受瞩目的高科技新材料。

本篇研究报告将从防腐蚀剂的优越性能、市场需求、现状及未来发展趋势等方面，着重探讨阻垢缓蚀剂在纳米技术领域的应用价值和未来发展前景。

一、防腐蚀剂的优越性能阻垢缓蚀剂的主要成分为活性有机物和无机盐，可以有效地防止金属氧化和腐蚀，同时在高温环境下表现出色的防垢性能。

而纳米化技术和材料加工技术的广泛应用，使得阻垢缓蚀剂具有了更加优越的性能，具体体现在以下几个方面：1. 纳米级分散性能: 纳米技术的广泛应用，使得阻垢缓蚀剂的粒度得以大幅缩小，纳米颗粒之间的相互作用更为强烈，因此，阻垢缓蚀剂的分散性能显著提高，进而提高了其使用寿命和效果。

2. 低成本高效性: 直接纳米化技术的应用，简化了阻垢缓蚀剂生产流程，降低了生产成本。

同时，纳米颗粒具有较大的比表面积和活性，能够提高阻垢缓蚀剂的性能和效率。

3. 安全环保: 阻垢缓蚀剂的纳米化使其颗粒非常小，可以在生产过程中减少使用有害物质，因此其在环保领域应用前景广阔，与此同时可以为生产环节减少经济负担。

二、市场需求在当今快速发展的工业生产中，腐蚀问题已成为制约工业发展的重要因素。

特别是在石油、冶金、化工等大型工业生产领域，阻垢缓蚀剂的应用市场巨大，而随着绿色、环保、卫生、健康的新概念，人们对阻垢缓蚀剂的环保和安全性要求也越来越高。

因此，具有纳米技术应用的环保性、安全性、低成本高效性、防腐蚀性等特点的阻垢缓蚀剂将成为未来市场的宠儿。

三、现状及未来发展趋势目前，阻垢缓蚀剂的市场仍然处于不断发展阶段。

虽然阻垢缓蚀剂具有明显界面积效应和材料性能，能够有效防止腐蚀和氧化，但它的材料特性和用途的开发仍然尚未得到充分的开发和利用。

因此，未来开发更好的阻垢缓蚀剂材料和完善细分市场将成为纳米技术发展的重点方向。

同时，随着市场对阻垢缓蚀剂的需求不断增加，未来将需要更多的研究和开发工作来探索阻垢缓蚀剂在生产领域、基础研究领域、环保领域、国防等多个领域的应用。

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。

《新型绿色阻垢剂的合成及其对混合水垢的阻垢性能与机理研究》篇一一、引言随着工业的快速发展和人们生活水平的提高，水资源的利用和保护成为了日益重要的议题。

水垢是水在加热过程中产生的矿物质沉积物，它不仅会降低设备的热效率，还会缩短设备的使用寿命。

为了解决这一问题，阻垢剂的研究与开发成为了当前的重要研究方向。

近年来，绿色、环保、高效的阻垢剂逐渐受到关注。

本文旨在研究一种新型绿色阻垢剂的合成方法，并探讨其对混合水垢的阻垢性能与机理。

二、新型绿色阻垢剂的合成本研究所合成的新型绿色阻垢剂以天然生物质为原料，通过特定的化学反应过程，得到具有优异阻垢性能的阻垢剂。

该过程不使用有毒有害的化学物质，具有良好的环境友好性。

（一）原料选择本研究选用的原料主要为天然生物质，如多糖类物质、生物胺等。

这些原料具有良好的生物相容性和环境友好性，是合成绿色阻垢剂的理想选择。

（二）合成步骤1. 将选定的原料进行预处理，如提纯、干燥等；2. 在适当的反应条件下，将预处理后的原料进行化学反应，生成中间体；3. 将中间体进行进一步反应，得到新型绿色阻垢剂。

三、对混合水垢的阻垢性能研究（一）实验方法通过实验室模拟水系统，将新型绿色阻垢剂加入含有不同类型水垢（如钙镁型水垢、硫酸盐型水垢等）的水系统中，观察其阻垢效果。

（二）实验结果与分析1. 新型绿色阻垢剂对混合水垢具有显著的阻垢效果，能够有效减缓水垢的形成速度；2. 该阻垢剂对不同类型的水垢均具有较好的阻垢效果，具有较广的适用范围；3. 通过对比实验，发现该阻垢剂的阻垢效果优于传统阻垢剂。

四、阻垢机理研究（一）作用原理新型绿色阻垢剂通过与水中的矿物质离子发生螯合、络合等作用，使这些离子在水中的溶解度增大，从而减少矿物质离子的沉积，达到阻止水垢形成的目的。

此外，该阻垢剂还能在设备表面形成一层保护膜，防止水与设备直接接触，从而减少水垢的形成。

（二）作用过程1. 新型绿色阻垢剂在水中的溶解过程中，其分子中的活性基团与水中的矿物质离子发生螯合、络合等作用；2. 通过这些作用，使矿物质离子在水中的溶解度增大，从而减少矿物质的沉积；3. 同时，该阻垢剂在设备表面形成一层保护膜，防止水与设备直接接触，进一步减少水垢的形成。

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。