CN1313396C - 铜镍合金水处理缓蚀剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种由钨酸钠和聚天冬氨酸PASP组成的铜镍合金水处理缓蚀剂，缓蚀剂溶液总浓度为20ppm，其中钨酸钠的浓度为3～17ppm，聚天冬氨酸PASP浓度为17～3ppm。本发明是一种绿色、环保缓蚀剂，对环境无危害。其中钨酸钠属于我国丰产资源，而聚天冬氨酸在我国也已投产应用，发明的应用成本低。本发明复配使用后的效果好于其中任何一种缓蚀剂组分单一使用。电化学数据表明，加入20ppm的复配缓蚀剂后白铜的腐蚀电流大大降低，仅为688.8nA/cm2～992.0nA/cm2，本发明缓蚀剂对模拟水中的白铜具有明显的缓蚀效果，其配方中的两种缓蚀剂发挥了缓蚀协同效应。

Description

铜镍合金水处理缓蚀剂
技术领域
本发明涉及一种减缓金属腐蚀的水处理缓蚀剂，更具体的说是涉及一种用于铜镍合金(白铜)的水处理缓蚀剂。
背景技术
为了应对金属腐蚀加剧，人们对缓蚀剂使用越来越多。但是目前应用的缓蚀剂大多数并不是绿色环保的缓蚀剂，或多或少会对环境产生一定的危害。我国是钨资源大国，钨储量占世界总储量的51％以上，钨化合物几乎无毒，含钨的冷却水对周围环境、人体和作物不会造成污染，亦不引起微生物孽生，因此钨酸盐是一种绿色环保的水处理缓蚀剂。研究也表明含钨缓蚀剂对碳钢、紫铜、铜合金、铝、锌均有缓蚀作用。聚天冬氨酸PASP是聚氨基酸中的一类，无磷无氮、可生物降解，由美国的DonIar公司于20世纪90年代初期开发，该阻垢剂能与Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe2+以及Fe3+等多种离子形成螯合物附着在金属容器表面阻止金属腐蚀，对环境污染极少，生物降解，也是一种绿色环保的缓蚀剂和阻垢剂。目前，对这两种缓蚀剂应用研究较多的集中在碳钢领域，但将钨酸钠与聚天冬氨酸PASP复配用于对铜镍合金(白铜)的缓蚀作用研究，尚未见诸报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种钨酸钠与聚天冬氨酸PASP复配的高效铜镍合金(白铜)水处理缓蚀剂。
本发明采用的技术方案：一种铜镍合金水处理缓蚀剂，由钨酸钠和聚天冬氨酸PASP组成，缓蚀剂溶液总浓度为20ppm，其中钨酸钠的浓度为3～17ppm，聚天冬氨酸PASP浓度为17～3ppm。
本发明的有益效果：所述钨酸钠与聚天冬氨酸PASP复配的铜镍合金水处理缓蚀剂是一种绿色、环保缓蚀剂，对环境无危害。其中钨酸钠属于我国丰产资源，而聚天冬氨酸在我国也已投产应用，发明的应用成本低。本发明缓蚀剂将上述两种缓蚀剂复配使用后其效果好于其中任何一种缓蚀剂单一使用。电化学数据表明，加入20ppm的复配缓蚀剂后白铜的腐蚀电流大大降低，仅为688.8nA/cm2～992.0nA/cm2，本发明缓蚀剂对模拟水中的白铜具有明显的缓蚀效果，其配方中的两种缓蚀剂发挥了缓蚀协同效应。
附图说明
图1a是白铜(B30)电极分别浸入含不同缓蚀剂的模拟水中1小时后的交流阻抗图(Bode图)；
图1b是白铜(B30)电极分别浸入含不同缓蚀剂的模拟水中1小时后的交流阻抗图(Nyquist图)；
图2是白铜(B30)电极分别浸入含不同缓蚀剂的模拟水中1h后的极化曲线图；
图3a是白铜(B10)电极分别浸入含不同缓蚀剂的模拟水中1小时后的交流阻抗图(Bode图)；
图3b是白铜(B10)电极分别浸入含不同缓蚀剂的模拟水中1小时后的交流阻抗图(Nyquist图)；
图4是白铜(B10)电极分别浸入含不同缓蚀剂的模拟水中1h后的极化曲线图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步详细描述：一种铜镍合金水处理缓蚀剂，由钨酸钠和聚天冬氨酸PASP组成，缓蚀剂溶液总浓度为20ppm，其中钨酸钠的浓度为3～17ppm，聚天冬氨酸PASP浓度则相应为17～3ppm。
实施例
一、溶液配制
实验所用药品为：钨酸钠(分析纯)：分子式为Na2WO4，白色晶体，易溶于水。
聚天冬氨酸(分析纯)：简称PASP，分子量为3000-5000，分解温度为267℃，pH为9.7，生物降解性良好，属无毒级。
模拟温和水母液：其所含物质及浓度为：NaCl3.9g/L，Na2SO49g/L，NaHCO37g/L，使用时均稀释100倍。
实验中所用器皿都要用去离子水洗涤。所有溶液的配制均用去离子水。
二、白铜电极(铜镍合金)
白铜电极(铜镍合金)选用B30和B10两种材料分别进行试验。白铜电极用环氧树脂密封制成。电极面积为1cm2，进行测量前白铜电极用金相砂纸逐级打磨抛光，然后用无水乙醇进行除油，最后用去离子水冲洗干净后放入电解池。
三、实验测试
仪器：交流阻抗和极化曲线的测定仪器为：PAPC M283恒电位仪，PARC1025频谱分析仪，配套软件为PARC M398，PARC M352，交流阻抗的测试频率范围在0.05-100kHz，激励信号峰值为5mV。极化曲线法的扫描速率为1mV/s。
实验中采用三电极体系，铜电极为工作电极；铂电极作为辅助电极；参比电极为双液接饱和甘汞电极。
交流阻抗的测量均是在铜电极浸入含各种浓度缓蚀剂的模拟水溶液中1h后在开路电位下进行的；极化曲线的测量是在铜电极浸入含各种缓蚀剂的模拟水中浸泡1h后测得的。
测试时将电极竖直浸入被测溶液中，浸入液面的深度与参比电极，辅助电极相同，约为3cm。
四、数据分析
图1是白铜(B30)电极分别浸入含不同缓蚀剂的模拟水中1小时后的交流阻抗图(1°°°代表空白、2+++代表20ppm PASP、3***代表20ppmNa2WO4、4□□□代表17ppm PASP+3ppm Na2WO4)。当溶液中存在缓蚀剂时，缓蚀剂与金属作用生成一种保护膜，体现出缓蚀效果。对应的交流阻抗测试结果为阻抗谱图1b(Nyquist图)，该阻抗谱均显示一个扁平圆，扁平圆至Z轴上的弦长对应于电极的膜电阻Rf，Rf越大缓蚀剂的缓蚀效果越好。图1a(Bode图)中可看出复合配方的缓蚀效果也是最佳并明显优于单一配方及空白。图1b(Nyquist图)中可看出，单一聚天冬氨酸、单一钨酸钠及复配缓蚀剂与空白相比对白铜(B30)均有一定的缓蚀作用，尤以复合配方缓蚀效果最佳。图2是白铜(B30)电极分别浸入含不同缓蚀剂的模拟水中1h后的极化曲线图(1代表空白、2-·代表20ppm PASP、3…代表20ppmNa2WO4、4-表17ppm PASP+3ppm Na2WO4)，其相关的电化学数据列于表1。
表1白铜(B30)在含不同缓蚀剂模拟水中1h后的腐蚀电位和腐蚀电流速度
  缓蚀剂   Ecorr(mV)   Icorr(μA/cm2)
  空白20ppm Na2WO420ppm PASP17ppm PASP+3ppm Na2WO4   -160.2-195.9-164.5-102.6   12.595.7975.5590.6888
从表1可知模拟水空白试验时白铜(B30)的腐蚀电流是12.59μA/cm2，加入20ppm Na2WO4后腐蚀电流降低，为5.797μA/cm2，加入20ppm PASP后腐蚀电流也降低，为5.559μA/cm2，在加入17ppm PASP和3ppm Na2WO4的复配缓蚀剂后腐蚀电流大大降低，仅有688.8nA/cm2，说明聚天冬氨酸及钨酸钠复配对模拟水中的白铜(B30)具有明显的缓蚀效果，而且具有缓蚀协同效应。这个结果符合用交流阻抗法得出的结论。另从极化曲线图中也可看出加入复配缓蚀剂后白铜(B30)电极的腐蚀电位正移，阳极极化曲线发生明显正移，说明复配缓蚀剂是阳极型缓蚀剂。
图3是白铜(B10)电极分别浸入含不同缓蚀剂的模拟水中1小时后的交流阻抗图(1□□□代表空白、2+++代表20ppm PASP、3***代表20ppm Na2WO4、4□□□代表3ppm PASP+17ppm Na2WO4)。图3a(Bode图)中可明显看出，单一聚天冬氨酸、单一钨酸钠及复配缓蚀剂与空白相比对白铜(B10)均有一定的缓蚀作用，尤以复合配方缓蚀效果最佳。图3b(Nyquist图)中可看出，单一聚天冬氨酸、单一钨酸钠及复配缓蚀剂与空白相比对白铜(B30)均有一定的缓蚀作用，尤以复合配方缓蚀效果最佳。图4是白铜(B10)电极分别浸入含不同缓蚀剂的模拟水中1h后的极化曲线图(1代表空白、2-代表20ppm Na2WO4、3...代表20ppm PASP、4---代表3ppmPASP+17ppm Na2WO4)，其相关的电化学数据列于表2。
表2白铜(B10)在含不同缓蚀剂模拟水中1h后的腐蚀电位和腐蚀电流速度
  缓蚀剂   Ecorr/mV   Icorr/uA/cm2
  Blank20ppm Na2WO420ppm PASP3ppm PASP+17ppmNa2WO4   --254.5-185.7-198.6-34.1   9.0554.1796.9800.992
从表2可知模拟水空白试验时白铜(B10)的腐蚀电流是9.055μA/cm2，加入20ppm Na2WO4后腐蚀电流降低，为4.179μA/cm2，加入20ppm PASP后腐蚀电流也降低，为6.980μA/cm2，在加入3ppm PASP+17ppm Na2WO4的复配缓蚀剂后腐蚀电流大大降低，仅有0.992μA/cm2，说明聚天冬氨酸及钨酸钠复配对模拟水中的白铜(B10)具有明显的缓蚀效果，而且具有缓蚀协同效应。这个结果符合用交流阻抗法得出的结论。另从极化曲线图中也可看出加入复配缓蚀剂后白铜(B10)电极的腐蚀电位正移，阳极极化曲线发生明显正移，说明复配缓蚀剂是阳极型缓蚀剂。
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作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种铜镍合金水处理缓蚀剂，由钨酸钠和聚天冬氨酸组成，缓蚀剂溶液总浓度为20ppm，其中钨酸钠的浓度为3～17ppm，聚天冬氨酸浓度为17～3ppm。
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