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文檔簡介
綠色緩蝕劑的研究現(xiàn)狀及舉例總結(jié)國內(nèi)外緩蝕劑的發(fā)展不難發(fā)現(xiàn),雖然各種介質(zhì)中緩蝕劑的研究成果層出不窮,但其在實際運用中卻不夠完善和成熟。尤其是綠色環(huán)保型緩蝕劑研究仍處于實驗探索階段,在該領(lǐng)域仍需要在提高緩蝕作用效果、機(jī)理研究和低成本低污染等方面做得更深入的研究。我國近10年對各類緩蝕劑的研究和應(yīng)用發(fā)展很快,部分產(chǎn)品性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平,但總體水平與國外還有很大差距。研究人員認(rèn)為今后應(yīng)著重從以下幾個方面探索綠色緩蝕劑的發(fā)展:1從天然植物、海產(chǎn)植物中,提取、分離、加工新型綠色緩蝕劑有效成分的方法。2利用醫(yī)藥、食品、工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品提取有效緩蝕劑組成,并進(jìn)行復(fù)配或改性處理,開發(fā)新型綠色緩蝕劑。3運用量子化學(xué)理論、灰色關(guān)聯(lián)分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等科學(xué)技術(shù)合成高效低毒多功能新工藝型綠色緩蝕劑和低聚體新型綠色緩蝕劑。4對鉬酸鹽、鎢酸鹽、稀土元素金屬等無機(jī)緩蝕劑深入進(jìn)行研究,研制出新型高效綠色緩蝕劑。5利用先進(jìn)的分析測試儀器和新的研究方法,研究緩蝕劑的作用機(jī)理及協(xié)同作用機(jī)理,指導(dǎo)新型綠色緩蝕劑的開發(fā)。以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境(介質(zhì))中時,可以防止或減緩材料的化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物.
(1)根據(jù)產(chǎn)品化學(xué)成分,可分為無機(jī)緩蝕劑、有機(jī)緩蝕劑、聚合物類緩蝕劑。
①無機(jī)緩蝕劑無機(jī)緩蝕劑主要包括鉻酸鹽、亞硝酸鹽、硅酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、聚磷酸鹽、鋅鹽等。
②有機(jī)緩蝕劑有機(jī)緩蝕劑主要包括膦酸(鹽)、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木質(zhì)素等一些含氮氧化合物的雜環(huán)化合物。
③聚合物類緩蝕劑聚合物類緩蝕劑只要包括聚乙烯類,POCA,聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化學(xué)物。
(2)根據(jù)緩蝕劑對電化學(xué)腐蝕的控制部位分類,分為陽極型緩蝕劑,陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑。
①陽極型緩蝕劑陽極型緩蝕劑多為無機(jī)強(qiáng)氧化劑,如鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、亞硝酸鹽、硼酸鹽等。它們的作用是在金屬表面陽極區(qū)與金屬離子作用,生成氧化物或氫氧化物氧化膜覆蓋在陽極上形成保護(hù)膜。這樣就抑制了金屬向水中溶解。陽極反應(yīng)被控制,陽極被鈍化。硅酸鹽也可歸到此類,它也是通過抑制腐蝕反應(yīng)的陽極過程來達(dá)到緩蝕目的的。
陽極型緩蝕劑要求有較高的濃度,以使全部陽極都被鈍化,一旦劑量不足,將在未被鈍化的部位造成點蝕。
②陰極型緩蝕劑抑制電化學(xué)陰極反應(yīng)的化學(xué)藥劑,稱為陰極型緩蝕劑。
鋅的碳酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物,鈣的碳酸鹽和磷酸鹽為陰極型緩蝕劑。陰極型緩蝕劑能與水中、與金屬表面的陰極區(qū)反應(yīng),其反應(yīng)產(chǎn)物在陰極沉積成膜,隨著膜的增厚,陰極釋放電子的反應(yīng)被阻擋。在實際應(yīng)用中,由于鈣離子、碳酸根離子和氫氧根離子在水中是天然存在的,所以只需向水中加入可溶性鋅鹽或可溶性磷酸鹽。
③混合型緩蝕劑某些含氮、含硫或羥基的、具有表面活性的有機(jī)緩蝕劑,其分子中有兩種性質(zhì)相反的極性基團(tuán),能吸附在清潔的金屬表面形成單分子膜,它們既能在陽極成膜,也能在陰極成膜。阻止水與水中溶解氧向金屬表面的擴(kuò)散,起了緩蝕作用,巰基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺等屬于此類緩蝕劑。
(3)根據(jù)生成保護(hù)膜的類型分類
除了中和性能的水處理劑,大部分水處理用的緩蝕劑的緩蝕機(jī)理是在與水接觸的金屬表面形成一層將金屬和水隔離的金屬保護(hù)膜,以達(dá)到緩蝕目的。根據(jù)緩蝕劑形成的保護(hù)膜的類型,緩蝕劑可分為氧化膜型、沉積膜型和吸附膜型緩蝕劑。
①氧化膜型緩蝕劑鉻酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、正磷酸鹽、硼酸鹽等均被看作氧化膜型緩蝕劑。鉻酸鹽和亞硝酸鹽都是強(qiáng)氧化劑,無需水中溶解氧的幫助即能與金屬反應(yīng),在金屬表面陽極區(qū)形成一層致密的氧化膜。其余的幾種,或因本身氧化能力弱,或因本身并非氧化劑,都需要氧的幫助才能在金屬表面形成氧化膜。由于這些氧化膜型緩蝕劑是通過阻抑腐蝕反應(yīng)的陽極過程來達(dá)到緩蝕的,這些陽極緩蝕劑能在陽極與金屬離子作用形成氧化物或氯氧化物。沉積覆蓋在陽極上形成保護(hù)膜,以鉻酸鹽為例,它在陽極反應(yīng)形成Cr(OH)3和Fe(OH)3,脫水后成為CrO3和Fe2O3的混合物(主要是γ-Fe2O3)在陽極構(gòu)成保護(hù)膜。因此有時又被稱作陽極型緩蝕劑或危險型緩蝕劑,因為它們一旦劑量不足(單獨緩蝕時,處理1L水,所需劑量往往高達(dá)幾百、甚至過千毫克)就會造成點蝕,使本來不太嚴(yán)重的腐蝕問題,反而變得更加嚴(yán)重。氯離子、高溫及高的水流速都會破壞氧化膜,故在應(yīng)用時,要根據(jù)工藝條件,適當(dāng)改變緩蝕劑的濃度。硅酸鹽也可粗略地歸到這一類里來,因為它主要也是通過阻抑腐蝕反應(yīng)的陽極過程來達(dá)到緩蝕的。但是,它不是通過與金屬鐵本身、而可能是由二氧化硅與鐵的腐蝕產(chǎn)物相互作用,以吸附機(jī)制來成膜的。
酸洗緩蝕劑的其他分類方法
(l)按保護(hù)的金屬不同分類??煞譃殇撹F緩蝕劑,銅合金緩蝕劑,鋁、鋁合金緩蝕劑等。
(2)按緩蝕劑的溶解性能分類??煞譃橛腿苄跃徫g劑、水溶性緩蝕劑、油水容性緩蝕劑等。
(3)按緩蝕劑用途不同分類.可分為冷卻水緩蝕劑、油氣井緩蝕劑、石油化工工藝緩蝕劑、酸洗緩蝕劑等。
(4)按酸洗緩蝕劑本身分類??煞譃殇撹F及其他金屬材料的酸洗(浸)緩蝕劑、設(shè)備(包括中央空調(diào))的酸洗緩蝕劑。
(5)按緩蝕劑的化學(xué)成分分類。可分為無機(jī)和有機(jī)緩蝕劑酸性介質(zhì)緩蝕劑的類型、特征及使用:X/a!L,];?*u*h3i
金屬材料酸浸除銹,鍋爐及其他裝置酸洗除垢,油井酸化工藝及煉油、化工生產(chǎn)裝置中,均需向酸性介質(zhì)中添加緩蝕劑,以防止酸性介質(zhì)對金屬腐蝕,并減少酸性溶液的消耗量。例如在硫酸溶液酸浸金屬材料或制品時,如不向酸溶液中添加緩蝕劑時,由于硫酸對金屬的溶解屬防腐蝕用氣相防銹劑。*G(J8C)R.`
A.水溶性緩蝕劑油罐底部的水,須經(jīng)常排放,故要求這種緩蝕劑價廉。常用的無機(jī)緩蝕劑有亞硝酸鹽。當(dāng)水中含有硫化合物時,可以用有機(jī)緩蝕劑苯甲酸胺。.n(U6y.`/F7}:L"H
B.油溶性緩蝕劑一般可使用?;“彼峒捌溲苌?。
C.氣相防銹劑常用的有亞硝酸二環(huán)乙銨。5v9}!`&q'~-A*A6B6~
12.輸油管緩蝕劑早期多使用亞硝酸鹽、鉻酸鹽、磷酸鹽等無機(jī)化合物,但多不令人滿意。目前廣泛使用有機(jī)化合物,除前面提到的一些有機(jī)化合物外,還有喹啉、環(huán)已胺、嗎啉及二乙胺等。
13.油船緩蝕劑游船壓載艙用緩蝕劑均不使用水溶性緩蝕劑,因為消耗量大,成本高。為此采用一種所謂漂浮法解決游船壓載艙的腐蝕問題。即在壓載水頂部加入不溶性有機(jī)緩蝕劑,由于水面上下浮動,此時防護(hù)膜即可在罐內(nèi)全部內(nèi)表面上形成,從而可減少緩蝕劑用量。漂浮法常用的緩蝕劑為咪唑啉衍生物、硫酸鹽、不飽和脂肪酸的混合物等。2A2K"s'|9x"P.H
14.煉油裝置緩蝕劑煉油裝置腐蝕原因較為復(fù)雜,但常壓蒸餾塔頂?shù)母g,本質(zhì)上是酸性介質(zhì)引起的。關(guān)于引起裝置腐蝕的因素
可歸納以下幾個方面:
(1)原油組成:原油中除含烴類化合物外,還含有水分,水分中常溶解有各種腐蝕性氣體,腐蝕各種金屬設(shè)備0v$i&C6p3R(m0Z(Z
(2)溫度:石油煉制工藝工程的溫度范圍較寬,原油儲罐一般處于常溫條件,原油通過加熱爐管及蒸餾塔時,溫度可能高達(dá)400℃以上。在不超過230℃的情況下,使用緩蝕劑可以抑制某些酸性介質(zhì)對金屬腐蝕。當(dāng)溫度超過150℃時,將會引起腐蝕過程在質(zhì)及量兩個方面的較大變化。緩蝕劑的效果,一般隨溫度上升而降低。)d6t9{7S;~+r
(3)流速:流速增高腐蝕增大,特別在高溫條件下,高的流速會引起腐蝕加劇。
(4)酸度及氣體含量:煉油裝置中,溶解的酸性氣
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