CN101358352A

CN101358352A - 新型氨基酸衍生物酸洗缓蚀剂及其应用方法

Info

Publication number: CN101358352A
Application number: CNA200810211933XA
Authority: CN
Inventors: 梁英华; 芮玉兰; 田会娟
Original assignee: Hebei University of Science and Technology
Current assignee: Hebei University of Science and Technology; Hebei Polytechnic University
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2009-02-04

Abstract

本发明公开了新型氨基酸衍生物酸洗缓蚀剂及其应用方法，属于工业清洗领域。该缓蚀剂属于半胱氨酸衍生物，适用于碳钢及其产品的工业酸洗。其酸洗方法是：以浓度为0.1m～2m的稀硫酸或稀盐酸作为酸洗液，每升酸洗液中加入本发明缓蚀剂的量为：0.001g～2.0g，酸洗温度为20℃～60℃，时间为0.5－16h。从交流阻抗谱图和极化曲线都可以看出，本发明的缓蚀剂对碳钢酸洗有很好的缓蚀效果，缓蚀率可达到98％以上。具有缓蚀率高、用量低、原料来源广泛、合成简单等特点，符合缓蚀剂发展趋势。

Description

新型氨基酸衍生物酸洗缓蚀剂及其应用方法

技术领域

本发明涉及新型氨基酸衍生物酸洗缓蚀剂及其应用方法，用以抑制碳钢及其产品在酸洗过程中产生的不必要的腐蚀，属工业清洗技术领域。

背景技术

在酸浸除锈、工艺设备酸洗除垢和酸化采油等酸性环境中，钢铁腐蚀是一种极其重要的破坏因素，常常引起设备的严重蚀损，给人类带来巨大的经济损失和社会危害。做好防腐蚀工作，已不是单纯的技术问题，而是关系到保护资源，节约能源，节省材料，保护环境，保证正常生产和人身安全，发展新技术等一系列重大的社会和经济问题。

缓蚀剂技术由于具有操作简单、见效快、能保护整个系统等特点，因而广泛应用于石油化学品加工，化学清洗，大气环境，工业用水，仪表制造及石油化工生产等过程。

目前常用的缓蚀剂存在着各种缺陷，如用量多、毒性大、成本高等问题。因此，人们迫切需要开发一种高效、无毒无害、剂量小、成本低的新型缓蚀剂。氨基酸生产成本较低，在水中的溶解性好，对环境无毒无害，可生物降解，是一种很有发展潜力的绿色缓蚀剂。但是目前所研究的单一氨基酸缓蚀剂缓蚀效果不太理想，达不到工业需求。

发明内容

本发明的发明目的是为了解决目前常用的一些氨基酸酸洗缓蚀剂用量大、缓蚀效率不理想的缺点，一是提供一种无毒无害、可生物降解的新型氨基酸类绿色环保缓蚀剂，二是提供一种用新型氨基酸衍生物缓蚀剂清洗碳钢及其产品的工业酸洗方法。

实现上述发明目的的技术方案是：新型氨基酸衍生物酸洗缓蚀剂，其为半胱氨酸的衍生物，结构式如下：

其中R是C₄～C₈的烃基或苄基。

新型氨基酸衍生物酸洗缓蚀剂的应用方法，适用于碳钢及其产品的工业酸洗。其酸洗方法是：以浓度为0.1M～2M的稀硫酸或稀盐酸作为酸洗液，每升酸洗液中加入氨基酸衍生物缓蚀剂的量为：0.001g～2.0g，酸洗温度为20℃～60℃，时间为0.5-16h。

本发明的原理在于：半胱氨酸衍生物中的S、N等杂原子上含有孤对电子，能与过渡金属原子中的空的d轨道成健，有效的吸附在金属表面起到保护作用；当R基为烃基时，可定向排列在金属表面起到疏水作用，当R基为苄基时，苯环上的电子云能增强缓蚀剂与金属的结合力，从而更有效的起到保护作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)环境友好。本发明为半胱氨酸衍生物具有无毒无害、可生物降解等特点，半胱氨酸原料来源广泛，成本较低，而合成半胱氨酸衍生物的方法简单易行，无副产品。因此，本发明符合绿色、高效缓蚀剂发展方向。

(2)用量低，效果好。本发明用以防止碳钢及其产品在酸洗过程中不必要的腐蚀，与常用酸洗缓蚀剂比较，具有用量低、缓蚀效率高、本发明的缓蚀剂对碳钢酸洗有很好的缓蚀效果，缓蚀率可达到98％以上。具有缓蚀率高、用量低、原料来源广泛、合成简单等特点，持续作用能力强的突出优点，可反复使用等。符合缓蚀剂发展趋势。

(3)酸洗方法简单。

附图说明

图1是本发明实验中A₃碳钢电极分别浸入含不同缓蚀剂的浓度为0.5M硫酸溶液中的交流阻抗图(Nyquist图)。

图2是本发明实验中A₃碳钢电极分别浸入含不同缓蚀剂的浓度为0.5M硫酸溶液中的交流阻抗图(Bode图)。

图3是本发明实验中A₃碳钢电极分别浸入含不同缓蚀剂的浓度为0.5M硫酸溶液中的交流阻抗图(phase angle图)。

图4是本发明实验中A₃碳钢电极分别浸入含不同缓蚀剂的浓度为0.5M硫酸溶液中的极化曲线图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明进一步详细描述。

新型氨基酸衍生物酸洗缓蚀剂，为合成的半胱氨酸的衍生物，结构如下：

其中R是C₄～C₈的烃基或苄基。

新型氨基酸衍生物酸洗缓蚀剂的应用方法实施例

一、溶液配制

S-丁基半胱氨酸、S-己基半胱氨酸、S-苄基半胱氨酸均为实验室合成，已通过红外、核磁等方法验证。

实施体系：浓度为0.5M硫酸

实验中所用器皿都要用二次蒸馏水洗涤，所有溶液的配制均用二次蒸馏水。

二、A₃碳钢电极

碳钢电极选用A₃碳钢材料进行实验。碳钢电极非工作面用环氧树脂密封制成，电极表面积为1cm²。进行测量前碳钢电极依次用400^#、600^#、800^#和1000^#金相砂纸打磨抛光，丙酮浸泡除油，然后用二次蒸馏水清洗，最后放入电解池。

三、实验测试

实验采用三电极体系，A₃碳钢电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极。用IM6e(德国)电化学工作站测量阻抗测，频率为10^-2～10⁵Hz，交流激励信号幅值为5mV，极化曲线测量扫描范围为腐蚀电位(E_corr)±250mV，扫描速度为0.5mV·s^-1。

图1、图2和图3是A₃碳钢电极分别浸入含不同缓蚀剂的浓度为0.5M硫酸溶液中的交流阻抗图，分别为Nyquist图、Bode图和phase angle图。(曲线1代表空白溶液，2代表800mg/L S-丁基半胱氨酸，3代表代表800mg/L S-己基半胱氨酸，4代表代表800mg/L S-苄基半胱氨酸)。当溶液中存在缓蚀剂时，有机缓蚀剂吸附在金属表面形成一层保护膜，从而起到保护作用，抑制金属腐蚀。图1为Nyquist图，容抗弧都近似呈半圆，半圆的直径大小表明金属溶解时电荷转移阻抗R_t大小，半径越大，则R_t值越大，缓蚀剂的缓蚀效果越好。图2为Bode图，电极的耐蚀性可由低频点的阻抗模值|Z|表示，|Z|越大，缓蚀效果越好。

图3为phase angle图，相角phase angle越大，缓蚀效果越好。从图1、图2和图3都可以看出，三种缓蚀剂对碳钢都有很好缓蚀效果，相关电化学数据见表1(其中η(％)＝(R’_t-R_t)/R’_t·100)，其中R_t、R’_t各表示溶液中未添加缓蚀剂和添加缓蚀剂的电子转移电阻)。

表1 A₃碳钢电极分别浸入含不同缓蚀剂的0.5M硫酸溶液中的电子转移电阻和缓蚀率

图4是A₃碳钢电极分别浸入含不同缓蚀剂的浓度为0.5M硫酸溶液中的极化曲线图。(曲线1代表空白溶液，2代表800mg/L S-丁基半胱氨酸，3代表代表800mg/L S-己基半胱氨酸，4代表代表800mg/L S-苄基半胱氨酸)，其相关的电化学数据列于表2(其中η(％)＝(I_corr-I’_corr)/I_corr)，其中I_corr、I’_corr各表示溶液中未添加缓蚀剂和添加缓蚀剂电极的腐蚀电流密度)。

从表2可以看出，浓度为0.5M硫酸中未添加缓蚀剂时腐蚀电流密度为-903μA/cm²，而添加三种缓蚀剂后，腐蚀电流密度都显著下降，其中添加800mg/L S-己基半胱氨酸和S-苄基半胱氨酸的缓蚀率都在95％以上，与交流阻抗结果一致。从极化曲线也可以看出，这三种缓蚀剂均为混合型缓蚀剂。

表2 A₃碳钢电极分别浸入含不同缓蚀剂的浓度为0.5M硫酸溶液中的腐蚀电位、腐蚀电流密度和缓蚀率

以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明技术方案所做的任何等价变换，均属于本发明的保护范围。

本发明中的“M”为浓度单位摩尔/升的英文缩写，h为小时的英文缩写。

Claims

1.一种新型氨基酸衍生物酸洗缓蚀剂，其特征在于所述的缓蚀剂为半胱氨酸的衍生物，结构式如下：

其中R是C₄～C₈的烃基或苄基。

2.一种新型氨基酸衍生物酸洗缓蚀剂的应用方法，其特征在于：所述的氨基酸衍生物酸洗缓蚀剂适用于碳钢及其产品的工业酸洗，其酸洗方法是：以浓度为0.1M～2M的稀硫酸或稀盐酸作为酸洗液，每升酸洗液中加入氨基酸类缓蚀剂的量为：0.001g～2.0g，酸洗温度为20℃～60℃，时间为0.5-16h。