CN102330092A - 用于钛在酸性介质中的绿色缓蚀剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于钛在酸性介质中的绿色缓蚀剂，旨在提供一种由无毒无害试剂组成，不污染环境，符合化学工业绿色化发展，并且用量小、成本低、效果好、应用价值高的绿色缓蚀剂；其技术要点是：该缓冲剂由聚天冬氨酸和钼酸铵按质量比10～12∶1复配而成；属于金属材料/化工设备防腐蚀技术领域。

Description

用于钛在酸性介质中的绿色缓蚀剂
技术领域
本发明公开一种缓蚀剂，具体的说，是一种抑制硫酸介质中钛材腐蚀的缓蚀剂，属于金属材料/化工设备防腐蚀技术领域。
背景技术
钛是继铁铝之后，在工业上有着广泛应用的金属，有“第三金属”之称。虽然钛是耐腐蚀性较高的金属，但它在非氧化性介质中易受到强烈腐蚀。抑制金属在使用介质中腐蚀，简单有效的方法是在腐蚀介质中添加缓蚀剂。目前用于抑制钛在硫酸溶液中腐蚀的物质主要有Fe3+、Cu2+、Cr6+、硝基及亚硝基芳香族化合物、金莲橙、茜素类化合物等，缓蚀剂品种虽多，但大部分在使用过程中会对环境带来一定的污染，不利于人们的身心健康。Fe3+虽然环境友好，但在酸中使用易沉积到金属表面，给生产带来不良影响。因此开发环境友好型的缓蚀剂是非常必要的，符合化学工业绿色化发展的需要。
聚天冬氨酸是20世纪90年代初开发的一种新型绿色水处理剂，它从原料、制备过程到最终产品均对人体无毒无害，同时又是一种可生物降解的物质，最终被微生物分解为CO2和H2O，不会在环境中造成积累。钼酸盐基本无毒，对环境的不良影响远较其它金属(Zn2+、Cr6+等)小，它正逐渐用来取代Cr6+作为缓蚀剂，但用量大、价格高且缓蚀效果较Cr6+差。因此，本发明用聚天冬氨酸与钼酸铵复配，得到了一种新型缓蚀剂，用于抑制金属钛在硫酸介质中的腐蚀，取得了良好的效果。缓蚀剂用量少，效果好，而且绿色环保。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于钛在酸性介质中的绿色缓蚀剂，该缓蚀剂对抑制钛在硫酸介质中的腐蚀有良好的缓蚀效果，且用量小，经济，环保。
本发明的技术方案是这样的：一种用于钛在酸性介质中的绿色缓蚀剂，由聚天冬氨酸和钼酸铵按质量比10～12∶1复配而成。
上述的一种用于钛在酸性介质中的绿色缓蚀剂，所述的聚天冬氨酸与钼酸铵的质量比为10∶1。
上述的一种用于钛在酸性介质中的绿色缓蚀剂，所述的缓蚀剂在质量浓度10％酸性介质中的最低使用浓度为99mg/L。
上述的一种用于钛在酸性介质中的绿色缓蚀剂，在50℃时，质量浓度10％硫酸中，所述的绿色缓蚀剂的使用浓度为132mg/L。
本发明的有益效果：本发明提供的缓蚀剂由无毒无害试剂组成，对环境无污染，符合化学工业绿色化发展的需要；并且该缓蚀剂用量小，成本低，效果好，具有较高的应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
试验方法：
测试采用失重法。试验材料为纯钛片，规格8cm×4.5cm×0.2cm。实验介质为一定浓度的硫酸溶液。试片用600目砂纸打磨，除去表面的腐蚀产物，并除油，水洗，吹干，称重。然后将其放入一定浓度的硫酸溶液中，置于一定温度的恒温水浴锅。静置72小时后，取出，水洗，吹干，称重。由试片放入前后的质量变化，计算钛片的腐蚀速率和缓蚀剂对钛的缓蚀效率。
该缓蚀剂由聚天冬氨酸和钼酸铵组成，其质量比为10～12∶1，使用时按比例将所需的聚天冬氨酸和钼酸铵分别加入到硫酸溶液中，搅拌均匀即可。
计算公式如下：
腐蚀速率：v(mm/a)＝Δm×8.76/(s·t·d)
式中：Δm为钛片浸泡前后的质量变化(g)，s为钛片表面积(m2)，t为浸泡时间(h)，d为钛材密度(g/cm3)。
缓蚀效率：E(％)＝(v0-v)×100/v0
式中：v0为未加缓蚀剂的钛片腐蚀速率(mm/a)，v为添加缓蚀剂的钛片腐蚀速率(mm/a)。
实施例1
实验介质为质量浓度10％H2SO4，实验温度为(50±1)℃。按上述方法分别测试不加缓蚀剂、添加单一缓蚀剂和添加本发明所公开的绿色缓蚀剂，硫酸对钛片的腐蚀速率、缓蚀效率以及试片外观；测试结果见表1。
表1
  缓蚀剂及其浓度   腐蚀速率(mm/a)   缓蚀效率(％)   试片外观
  无   3.95   0   灰白无光泽
  聚天冬氨酸120mg/L   3.11   21.27   灰白无光泽
  钼酸铵12mg/L   2.95   25.32   灰白无光泽
  聚天冬氨酸+钼酸铵132mg/L   0.00914   99.77   光亮
实施例2
实验介质为质量浓度10％H2S04，实验温度为(50±1)℃，聚天冬氨酸和钼酸铵复配而成的绿色缓冲剂的添加浓度132mg/L，按上述方法分别测试添加聚天冬氨酸与钼酸铵不同质量比例的缓蚀剂对钛片的腐蚀速率和缓蚀效率；测试结果见表2。
表2
  聚天冬氨酸与钼酸铵质量比   腐蚀速率(mm/a)   缓蚀效率(％)   试片外观
  12∶1   0.0842   97.87   光亮
  11∶1   0.0296   99.25   光亮
  10∶1   0.00914   99.77   光亮
实施例3
实验介质为不同质量浓度的H2SO4溶液，实验温度为(35±1)℃，聚天冬氨酸与钼酸铵的质量比为10∶1，按上述方法分别测试钛片的腐蚀速率和缓蚀效率；测试结果见表3。
表3
从表3可以看出，该绿色缓蚀剂，在温度相同条件下，酸浓度每增加15个百分点，所述的绿色缓蚀剂的用量成倍增加，但不成比例。
这里缓蚀剂浓度为缓蚀剂质量/(酸性介质体积+缓蚀剂体积)。
实施例4
实验介质为质量浓度10％H2SO4，聚天冬氨酸与钼酸铵的质量比为10∶1。按上述方法分别测试不同温度下钛片的腐蚀速率和缓蚀效率；测试结果见表4。
表4
  温度   缓蚀剂浓度   腐蚀速率(mm/a)   缓蚀效率(％)   试片外观
  35℃   0.099g/L   0.00439   99.53   光亮
  50℃   0.132g/L   0.00914   99.77   光亮
  65℃   0.55g/L   0.0120   99.72   光亮
  80℃   3.85g/L   0.00926   99.85   光亮
从表4可以看出，在酸浓度相同的条件下，绿色缓蚀剂在温度小于50℃时，随温度升高其用量增加不大；在温度大于50℃时，温度每升高15℃其用量成倍增加。

Claims (4)

1.一种用于钛在酸性介质中的绿色缓蚀剂，其特征在于，由聚天冬氨酸和钼酸铵按质量比10～12∶1复配而成。
2.根据权利要求1所述的一种用于钛在酸性介质中的绿色缓蚀剂，其特征在于，所述的聚天冬氨酸与钼酸铵的质量比为10∶1。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于钛在酸性介质中的绿色缓蚀剂，其特征在于，所述的缓蚀剂在质量浓度10％酸性介质中的最低使用浓度为99mg/L。
4.根据权利要求3所述的一种用于钛在酸性介质中的绿色缓蚀剂，其特征在于，在50℃时，质量浓度10％硫酸中，所述的绿色缓蚀剂的使用浓度为132mg/L。
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