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 - Google Patents
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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
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Ecorr正移;加入缓蚀剂的碳钢电极腐蚀电流密度Icorr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 (6)
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。
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