CN101906634A

CN101906634A - 一种在柠檬酸酸洗介质中碳钢的复配缓蚀剂及其制备方法

Info

Publication number: CN101906634A
Application number: CN 201010234295
Authority: CN
Inventors: 廖强强; 陈亚琼; 岳忠文; 柴林华
Original assignee: Shanghai University of Electric Power
Current assignee: Shanghai University of Electric Power; University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2010-12-08

Abstract

本发明公开了一种在柠檬酸溶液中碳钢的复配缓蚀剂及其制备方法，由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)复配而成，其中UHCI的浓度在0.25％-0.39％，KI的浓度在0.01％-0.15％。单一UHCI在浓度为0.4％时效果最佳，而在总浓度保持0.4％的情况下，在上述范围内复配后的缓蚀效果优于0.4％UHCI，显示两者之间具有较好的协同缓蚀效应。在4％柠檬酸溶液中加入本发明的0.3％UHCI和0.1％KI后，碳钢的腐蚀电流大大降低，缓蚀效率为94.24％，本发明的复配缓蚀剂成本低，绿色，环保，对环境危害小，对碳钢具有明显的缓蚀效果。

Description

一种在柠檬酸酸洗介质中碳钢的复配缓蚀剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种在柠檬酸酸洗介质中碳钢的复配缓蚀剂，更具体的说是由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)组成的复配缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

随着大容量火电机组的建设，设备材质的复杂化，对锅炉化学清洗工艺的要求也越来越高，传统的无机酸如盐酸对钢铁腐蚀性强，对贵重设备、特种金属材料清洗时受到限制，废液排放污染环境，而有机酸如柠檬酸，无毒、无味、不污染，属于安全型清洗剂。由于柠檬酸对氧化铁垢有很强的溶解能力，清洗效率高、对钢铁腐蚀性较小，非常适合用于清洗铁垢含量高的热力设备。柠檬酸毕竟是酸，对金属材料还是要产生一定的腐蚀作用，而添加缓蚀剂，特别是高效、环保型缓蚀剂是一种工艺简单、成本低廉、适应性强的腐蚀控制方法。

目前碳钢的酸洗缓蚀剂以有机化合物为主，如带苯环的芳香烃类缓蚀剂，但它们的主要缺点是毒性较大，难降解。而本发明而本发明正是为了解决上述问题，提出了一种复配缓蚀剂，其成分之一：2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉低毒无味，pH值为7.0～9.5，具有良好的润湿性、抗静电性及生物降解性，并对人的皮肤刺激性极小，是一种优良的环境友好性缓蚀剂；成分之二：碘化钾，无毒。因此本复配缓蚀剂是一种环保型缓蚀剂。

本发明在保持缓蚀剂用量不变的情况下，通过复配提高缓蚀剂在柠檬酸介质中对碳钢的缓蚀效率。

发明内容

本发明目的在于提供一种由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)组成的碳钢的酸洗复配缓蚀剂，在保持缓蚀剂用量不变的情况下，通过复配提高缓蚀剂在柠檬酸介质中对碳钢的缓蚀效率。

本发明采用的技术方案

一种碳钢的酸洗复配缓蚀剂，由溶质和溶剂组成，其中溶剂为去离子水，溶质由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)组成，在总浓度为0.4％，UHCI与KI按质量配比为(0.25％-0.39％)∶(0.01％-0.15％)组成的复配缓蚀剂。

上述的一种碳钢的复配缓蚀剂的制备方法如下：

将2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)先后加入去离子水中，搅拌混匀即得上述的一种在柠檬酸酸洗介质中碳钢的复配缓蚀剂。

本发明的有益效果

本发明所使用的缓蚀剂2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)和添加剂碘化钾(KI)均为环保型化合物，在缓蚀剂总浓度不变的情况下，通过调整UHCI与KI的复配比来提高对碳钢的缓蚀效果。0.4％UHCI对碳钢的缓蚀效率达到87.22％，在总浓度为0.4％，UHCI与KI的质量浓度比介于(0.25％-0.39％)∶(0.01％-0.15％)时，缓蚀效率均优于0.4％UHCI单独使用的效果，显示两者之间具有协同效应。

附图说明

图1、碳钢电极在含不同复配比缓蚀剂的4％柠檬酸溶液中浸泡4h后的极化曲线。图中曲线1为空白；曲线2为0.4％UHCI；曲线3为0.35％UHCI+0.05％KI；曲线4为0.3％UHCI+0.1％KI；曲线5为0.25％UHCI+0.15％KI；

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明进一步详细描述，但并不限制本发明。

对2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)单独使用，以及由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)和碘化钾(KI)组成的酸洗复配缓蚀剂对碳钢的缓蚀效果比较，包括下列步骤：

(1)0.4％UHCI单独使用时对碳钢的缓蚀效果

采用极化曲线研究在4％柠檬酸溶液中0.4％UHCI单独使用时对碳钢的缓蚀效果；

(2)UHCI与KI复配对碳钢的缓蚀效果

采用极化曲线研究在4％柠檬酸溶液中当总浓度为0.4％时，UHCI与KI复配对碳钢的缓蚀效果.

极化曲线获得方法

实验在三电极体系中进行，测试介质为含与不含缓蚀剂的4％柠檬酸溶液，工作电极为45号碳钢电极，取用环氧树脂密封，工作面积为0.78cm²，表面经1^#～6^#金相砂纸逐级打磨抛光，用无水乙醇除油，经去离子水冲洗干净。辅助电极和参比电极分别为Pt电极和饱和甘汞电极(SCE)。极化曲线测量使用美国普林斯顿应用研究公司的VersaSTAT3电化学工作站，极化曲线扫描速率5mV/s，扫描电位-0.9～-0.1V。

实施例1

一种碳钢的酸洗复配缓蚀剂，由溶质和溶剂组成，其中溶剂为去离子水，溶质由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)和碘化钾(KI)组成，总浓度为0.4％，UHCI与KI的质量配比，即UHCI∶KI为0.35∶0.05。

上述的一种碳钢的复配缓蚀剂的制备方法如下：

将0.35％的2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)和0.05％的碘化钾(KI)先后加入到去离子水中，搅拌混匀即可。

取用环氧树脂密封，工作面积为0.78cm²的碳钢电极，表面经1^#～6^#金相砂纸逐级打磨抛光，用无水乙醇除油，经去离子水冲洗干净后分别放入含有0.4％UHCI、(0.35％UHCI+0.05％KI)的4％柠檬酸溶液中，极化曲线测试结果显示(0.35％UHCI+0.05％KI)的缓蚀效果优于0.4％UHCI的。

实施例2

一种碳钢的酸洗复配缓蚀剂，由溶质和溶剂组成，其中溶剂为去离子水，溶质由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)和碘化钾(KI)组成，总浓度为0.4％，UHCI与KI的质量配比，即UHCI∶KI为0.3∶0.1。

上述的一种碳钢的复配缓蚀剂的制备方法如下：

将0.3％的2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)和0.1％的碘化钾(KI)先后加入到去离子水中，搅拌混匀即可。

取用环氧树脂密封，工作面积为0.78cm²的碳钢电极，表面经1^#～6^#金相砂纸逐级打磨抛光，用无水乙醇除油，经去离子水冲洗干净后分别放入含有0.4％UHCI、(0.3％UHCI+0.1％KI)的4％柠檬酸溶液中，极化曲线测试结果显示(0.3％UHCI+0.1％KI)的缓蚀效果优于0.4％UHCI的。

实施例3

一种碳钢的酸洗复配缓蚀剂，由溶质和溶剂组成，其中溶剂为去离子水，溶质由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)和碘化钾(KI)组成，总浓度为0.4％，UHCI与KI的质量配比，即UHCI∶KI为0.25∶0.15。

上述的一种碳钢的复配缓蚀剂的制备方法如下：

将0.25％的2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)和0.15％的碘化钾(KI)先后加入到去离子水中，搅拌混匀即可。

取用环氧树脂密封，工作面积为0.78cm²的碳钢电极，表面经1^#～6^#金相砂纸逐级打磨抛光，用无水乙醇除油，经去离子水冲洗干净后分别放入含有0.4％UHCI、(0.25％UHCI+0.15％KI)的4％柠檬酸溶液中，极化曲线测试结果显示(0.25％UHCI+0.15％KI)的缓蚀效果优于0.4％UHCI的。

极化曲线分析

图1为碳钢电极在含不同复配比缓蚀剂的4％柠檬酸溶液中浸泡4h后的极化曲线图。由极化曲线分析得到的电化学参数列于表1中。

表1经M352 QuickCalcu软件拟合图1的极化曲线参数

由表1可知，单独加入UHCI以及加入复配缓蚀剂后，碳钢电极的腐蚀电位E_corr正移；加入缓蚀剂的碳钢电极腐蚀电流密度I_corr都明显减小。在总浓度为0.4％时，UHCI与KI的复配比分别为0.35∶0.05、0.3∶0.1及0.25∶0.15时的缓蚀效率分别为92.2％、94.2％和92.7％，均大于0.4％UHCI的缓蚀效率(87.2％)，说明此时UHCI与KI之间产生了较好的协同缓蚀效应。

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

Claims

1.一种在柠檬酸酸洗介质中碳钢的复配缓蚀剂，由溶质和溶剂组成，其中溶剂为去离子水，其特征在于所述的溶质为2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)复配而成。

2.一种如权利要求1所述的一种在柠檬酸酸洗介质中碳钢的复配缓蚀剂，其特征在于在总浓度为0.4％，将UHCI与KI按质量配比为UHCI∶KI为(0.25％-0.39％)∶(0.01％-0.15％)复配而成。

3.如权利要求1或2所述的一种在柠檬酸酸洗介质中碳钢的复配缓蚀剂，其特征在于在总浓度为0.4％，将UHCI与KI按质量配比优选为UHCI∶KI为(0.25％-0.35％)∶(0.05％-0.15％)复配而成。

4.如权利要求1或2所述的一种在柠檬酸酸洗介质中碳钢的复配缓蚀剂，其特征在于在总浓度为0.4％，将UHCI与KI按质量配比优选为UHCI∶KI为0.3％∶0.1％复配而成。

5.如权利要求1或2所述的一种在柠檬酸酸洗介质中碳钢的复配缓蚀剂的制备方法，其特征在于将UHCI与KI按先后加入到去离子水中，搅拌混匀即得在柠檬酸酸洗介质中碳钢的复配缓蚀剂。

6.如权利要求1或2所述的一种在柠檬酸酸洗介质中碳钢的复配缓蚀剂，其特征在该复配缓蚀剂用于减缓柠檬酸溶液对碳钢的腐蚀作用。