CN101660162B - 一种抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀的缓蚀剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀的缓蚀剂。它是由磷酸三乙醇胺，磷酸二氢锌，三聚磷酸钠和六次甲基四胺组成的。当缓蚀剂使用浓度为75ppm～250ppm时，不仅能在自来水或海水中的钢铁表面形成多重保护膜，而且当膜破损时尚具自修复的能力，因此对抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀特别有效，缓蚀率接近100％；本缓蚀剂所需剂量小，原材料价廉易得，成本低；无毒，无公害；且兼具良好阻垢功能，减少排污；与氧化性杀生剂匹配性好，是一种高效水质处理剂。
Description
技术领域
本发明涉及到化学领域，尤其涉及到一种抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀的缓蚀剂(简称FX缓蚀剂)配方及其使用方法。
背景技术
化学缓蚀剂法抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀不仅有效，而且较为简便。例如，商品名为PC-602水质稳定剂实质上就是一种兼具阻垢功能的磷系缓蚀剂〔《中国腐蚀与防腐学报》，1988，8(1)：61〕。它是由多元醇磷酸酯、多元醇聚磷酸酯、聚磷酸盐和正磷酸盐组成的，当浓度为300ppm时，对A3钢的缓蚀率高达98％(失重法)。又如，李海明等人的研究报告指出：由葡萄糖酸盐、有机多酸盐、钼酸盐、磷酸盐和锌盐组成的复合缓蚀剂浓度为150ppm以上时，对海水中碳钢的缓蚀率高达90％〔第六届全国缓蚀剂学术讨论会论文集，1989：50～57〕。虽然上述两例都具一定的代表性，但亦存在种种问题需要改进和克服。前者用于自来水介质，后者用于海水介质，它们存在的共同问题是使用范围有限；前者所需剂量较大，成本高；后者缓蚀剂抑制浓度虽然较低，但钼酸钠价格昂贵，成本高，且缓蚀率偏低，有待大幅度提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀的缓蚀剂(简称FX缓蚀剂)及其使用方法。这种缓蚀剂高效、廉价、无毒，且能同时适应自来水介质和海水介质，可取代以往那些同类缓蚀剂。
为了实现本发明之目的所采用的技术路线及其作用原理如下：
(1)利用“分子裁剪法”合成磷酸三乙醇胺，进一步加强了缓蚀物质分子内部醇胺基团和磷酸根之间协同缓蚀作用。它在水中溶解氧的协同作用下，能在钢铁表面形成磷酸三乙醇胺化学吸附膜和γ-Fe2O3、Fe3O4和FePO4等多层保护膜，并且由于它支链多，当膜破损时尚具自修复能力。
(2)把磷酸二氢锌引入缓蚀剂中，它与正磷酸盐(如Na3PO4)或非水解锌盐(如ZnSO4)相比具有更多的优点。磷酸二氢锌具有水解性，能在钢铁表面微电池的阴极反应处形成不溶性的Zn3(PO4)2沉积膜，正磷酸盐和非水解性锌盐则没有这种性能。磷酸二氢锌能电离，磷酸根在溶液中溶解O2的协同作用下，与Fe2+反应，在钢铁表面形成不溶性的FePO4沉积膜，其作用与正磷酸盐相同。而Zn2+有可能以Zn(OH)2的形式形成阴极型的沉积膜，这种膜虽不太牢固，但能增效。其作用同非水解性的锌盐。
(3)在缓蚀剂中引入兼有缓蚀作用和阻垢作用的三聚磷酸钠，使缓蚀剂兼具一定的阻垢功能。
(4)在缓蚀剂中加入六次甲基四胺，由于其分子中具有多个杂化原子氮，可与Fe2+或是钢铁表面裸露的铁原子络合，形成化学吸附膜，对抑制碳钢在含氯水溶液中腐蚀十分有效。
(5)通过复配试验，达到优化组合。实验表明：由磷酸三乙醇胺、磷酸二氢锌、三聚磷酸钠和六次甲基四胺组成的缓蚀剂，配合完美，协同作用显著，对抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀特别有效。
一种抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀的缓蚀剂是由20％～40％磷酸三乙醇胺、20％～40％磷酸二氢锌、20％～40％三聚磷酸钠、10％～30％六次甲基四胺组成的，磷酸三乙醇胺与磷酸二氢锌的重量比为1∶1。
使用方法：根据自来水或海水介质的重量、缓蚀剂最佳的抑制浓度以及缓蚀剂组份配比，可以计算出缓蚀剂各组份的用量。三聚磷酸钠和六次甲基四胺可取适量水，搅拌溶解后加入自来水或海水介质中，而所需的磷酸三乙醇胺和磷酸二氢锌最好配制成混合液的形式加入，该混合液的组份按重量比为∶磷酸三乙醇胺∶磷酸二氢锌∶水＝1∶1∶2。
该缓蚀剂的使用浓度为75ppm～250ppm。
试验表明：在自来水介质中，当FX缓蚀剂浓度为100ppm时，A3钢经720小时的失重试验，测得该缓蚀剂对A3钢的缓蚀率接近100％。与PC-602相比，FX缓蚀剂的剂量仅为PC-602的1/3，FX与PC-602所用原材料价格相差无几，使用成本可大幅度降低，而缓蚀率又高出2％，接近100％。显而易见，FX缓蚀剂性价比远优于PC-602。
在海水介质中，当FX缓蚀剂浓度为100ppm时，A3钢经720小时失重试验，测得缓蚀剂对A3钢的缓蚀率接近100％。与李海明等人研究的海水介质碳钢缓蚀剂相比，所需剂量减少了1/3，且所使用的原材料更为便宜，成本更低廉，而其缓蚀率又提高了10％，接近100％。由此可见FX缓蚀剂的性价比远优于李海明等人研究的配方。
FX缓蚀剂主要特点：
(1)高效。无论是自来水介质或是海水介质，FX缓蚀剂对碳钢的缓蚀率均接近100％，领先于国际同类产品。
(2)所需剂量小，且原材料价廉易得，使用成本低。
(3)本缓蚀剂无毒，并兼有良好的阻垢功能，可减少排污和清垢麻烦，有利于保护人类赖以生存的环境。
(4)本缓蚀剂可同时适用于自来水介质或海水介质。缓蚀剂使用浓度范围宽阔，工艺容易控制。
(5)与氧化性的杀生剂一起使用，匹配性很好，是一种高效水质处理剂。
具体实施方式
实施例1和实施例2：试验溶液为不加缓蚀剂的自来水和加有FX缓蚀剂100ppm或250ppm的自来水。FX缓蚀剂是由25％磷酸三乙醇胺、25％磷酸二氢锌、25％三聚磷酸钠和25％六次甲基四胺组成的。试验材料为A3钢，规格为5×2.5×0.2cm，表面积28cm2，所用试样均经金相砂纸逐级打磨，再经自来水和无水酒精清洗，冷风吹干，置于干燥器中24小时备用。
实验采用失重法，试样经称重后在试验溶液中浸泡720小时，取出的试样按GB 6384-86方法处理，称重，按下列公式计算钢样的腐蚀率υ，即
υ(mm/y)＝8.76×104×△W/S×t×p
式中：△W为钢样的失重(g)，S为钢样的表面积(cm2)，t为浸泡时间(h)，p为钢材密度(g/cm3)
再按下列公式计算缓蚀剂对A3钢的缓蚀率E，即
E(％)＝(υ0-υc)/υ0×100
式中：υ0为未加缓蚀剂的钢样腐蚀率
υc为给定缓蚀剂的钢样腐蚀率
测试结果如下：缓蚀剂浓度为100ppm或250ppm时，对A3钢的缓蚀率接近100％，钢样光亮如初，未见宏观腐蚀。
实施例3或实施例4：方法同上，实验介质为厦门港的天然海水，FX缓蚀剂(组份配比如上例)浓度为100ppm或250ppm时，对A3钢的缓蚀率接近100％。钢样光亮，未见宏观腐蚀。
Claims (3)
1.一种抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀的缓蚀剂，其特征在于：它是由磷酸三乙醇胺、磷酸二氢锌、三聚磷酸钠和六次甲基四胺组成的，其组份按重量百分比为：
磷酸三乙醇胺与磷酸二氢锌的重量比为1∶1。
2.如权利要求1所述的一种抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀的缓蚀剂，其特征在于：该缓蚀剂的使用浓度为75ppm～250ppm。
3.如权利要求1所述的一种抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀的缓蚀剂，其特征在于：使用方法是先根据自来水或海水介质的重量、缓蚀剂的抑制浓度以及缓蚀剂的组份配比计算出各组份用量，计算量的三聚磷酸钠和六次甲基四胺用水溶解后加入自来水或海水介质中，而计算量的磷酸三乙醇胺和磷酸二氢锌先配成混合液而后加入自来水或海水介质中，该混合液的组份按重量比为磷酸三乙醇胺∶磷酸二氢锌∶水＝1∶1∶2。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120111 Termination date: 20140921 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |