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"Inhibitor für Aluminium in alkalischen Lösungen" Gegenstand der Erfindung
ist die Inhibierung von Aluminium in alkalischen Lösungen durch Verwendung von l-Aminoalkan
diphosphonsäuren bzw. ihrer wasserlöslichen Salze.
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Bekanntlich werden zur Inhibierung von Aluminium in alkalischen Lösungen,
Oxydationsmittel, z.B. Permanganate und Chromate verwendet, die im alkalischen Bereich
wirksam sind. Der Wirkungsgrad dieser Oxydationsmittel ist jedoch gering, sodaß
relativ große Mengen verwendet werden müssen. Aus arbeitsphysiologischen und abwassertechnischen
Gründen können Chromate heute praktisch nicht mehr verwendet werden. Die Verwendung
von Wasserglas als Inhibitor für Aluminium ist ebenfalls bekannt. Damit werden gute
Ergebnisse erzielt, wenn es in entsprechend hohen Mengen eingesetzt wird.
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Es hat sich nun gezeigt, daß de notwendig hohe Wasserglaszusatz zu
alkalischen Lösungen oft zu unangenehmen Begleiterscheinungen führt. Beispielsweise
treten auf den mit den Lösungen behandelten Teilen Verkrustungen und Beläge auf,
insbesondere dann, wenn diese Teile mit Säure nachbehandelt werden, um überschüssiges
Alkali zu entfernen. Diese Verkrustungen und Beläge werden von normalen Entsteinungslösungen
nicht angegriffen; sie können praktisch nur mit Fluß säure entfernt werden, die
wiederum arbeitsphysiologische Probleme mit sich bringt.
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Ein weiterer Nachteil des Waseerolases besteht darin, daß es nicht
zusammen mit den desinfizierend wirkenden quartären Amoniumverbindungen verwendet
werden kann, da es in diesem Fall zu unerwünschten Esallun:ireaktionen kommt.
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Es wurde nun gefunden, daß diese Mängel vermieden werden, wenn man
den alkalischen Lösungen 1-Aminoalkan-1,1-diphosphonsäuren der allgemeinen Formel
in der R1 ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 - 7 Kohlenstoffatomen oder
einen Arylreste R2 und 5 jeweils ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 - 7
Kohlenstoffatomen oder einen Arylrest bedeuten wobei R2 und R5 gleich oder verschieden
sein können, und ihre wasserlöslichen Salze als Inhibitor für Aluminium zusetzt.
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Als geeignete Aminoalkandiphosphonsäuren kommen u.a l-Aminopropan-1,1-diphosphonsäure,
1-Aminobutan-1,1-diphosphonsäure, 1-Aminohexan-1,1-diphosphonsäure, 1-N-Methylaminomethan-1,1-diphospnonsäure,
1-N-äthylaminomethan-1,1-diphosphonsäure,1-N-cyclohexylaminomethan-1, 1-diphosphonsäure,
1-N-Phenylaminomethan-1,1-diphosphonsäure, 1-N,N-Dibuthylaminomethan-1,1-diphosphonsäure,
1-N,N-Dimethylaminoäthan-1,1-diphosphonsäure und 1-N,N-Diäthylaminopropan-1,1-diphosphonsäure
in Betracht. Vorzugsweise werden 1-N,N-Dimethylaminomethan-1,1-diphosphonsäure 1-N-Butylaminomethan-1,1-diphosphonsäure,
1-N,N-Diäthylaminomethan-1,1-diphosphonsäure, 1-Aminoäthan-1,1-diphosphonsäure,
1-N-Methylaminoäthan-1,1-diphosphonsäure und 1-Amino-1-phenylmethan-1,1-diphosphonsäure
als Inhibitoren für Aluminium in alkalischen Lösungen verwendet.
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Die Herstellung der l-Aminoalkan-',l-diphosphonsäuren erfolgt nach
bekannten Verfahren und ist nicht Gegenstand der vorliegcnden Patentanmeldung. Verbindungen
mit nichtsubstituierter Aminogruppe können beispielsweise durch Umsatz von Alkylnitrilen
mit Phosphortrichlorid oder -bromid erhalten werden. Am Stickstoff substituierte
1-Aminoalkan-l, l-diphosphonsäuren sind u.a. durch Reaktion von Phosphortrihalogeniden
mit entsprechend substituierten Monocarbonsäureamiden oder durch Umsetzung von Dialkylformamiddiacetalen
mit Diäthylphosphit und nachfolgende Verseifung der erhaltenen Ester zugänglich.
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1-Aminoalkan-1,1-'diphosphonsäuren sind besonders bei relativ geringer
Inhibitorkonzentration wirksam. Vorzugsweise werden den Alkalilösungen Mengen von
0,01 bis 1 g/l zugesetzt. Dagegen wirken Zusätze von gleich großen Mengen Alkalisilikat
kaum inhibierend. In diesem Fall kann eine ausreichende Schutzwirkung nur durch
wesentlich höhere Inhibitorkonzentrationen erzielt werden.
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Anstelle der l-Aminoalkan-1,1-diphosphonsäuren können auch deren wasserlöslichen
Salze angewendet werden, wobei insbesondere die Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalze
Anwendung finden.
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Die Alkalilösungen, die in den vorliegenden Fällen für die Behandlung
von Aluminium in Betracht kommen, enthalten insbesondere Natrium- oder Kaliumhydroxid.
In manchen Fällen werden aber auch andere stark alkalisch reagierende Stoffe, wie
Alkalicarbonate und Alkaliphosphate allein oder im Gemisch mit Alkalihydroxiden
eingesetzt.
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Durch die Verwendung der oben beschriebenen 1-Aminoalkan-1,1-diphosphonsäuren
oder deren wasserlöslichen Salze wird eine Verlangsamung des Angriffes von Alkalilösungen
auf Aluminium in dem für die Praxis besonders geeigneten Umfang erzielt. Gleichzeitig
wird die Bildung von Belägen und Verkrustungen, die bei den bisher verwendeten Alkalisilikatinhibitoren
zu Schwierigkeiten geführt haben, vermieden.
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B e i s p i e l 1 Es wurden Lösungen hergestellt, die jeweils 10 g/l
wasserfreies Natriumcarbonat und 50 mg/l einer l-Aminoalkanw diphosphonsäure enthielten.
Jeweils gleichgroße, entfettete und gewogene Bleche aus 99,5 %igem Aluminium mit
einer Stärke von 1 mm wurden bei 500 C 60 Minuten lang der Einwirkung dieser Lösungen
ausgesetzt. Danach wurden die Bleche gespült, getrocknet und gewogen, um den Abtrag
an Aluminium zu ermitteln.
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Zum Vergleich wurden Aluminiumbleche unter den gleichen Bedingungen
mit Lösungen behandelt, die neben 10 g/l wasserfreiem Natriumcarbonat a) keinen
Inhibitor und b) 50 mg/l Natriumsilikat Na2SiO) enthielten.
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Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Der in Spalte 5 angeführte Schutzwert S wurde nach der Formel
| @ Abtrag mit Inhibitor |
| s % = ( 1 - ) . 100 |
| Abtrag ohne Inhibitor |
errechnet.
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Um bei einer Natriumcartonatkonzentration von 10 g/l mit Natriumsilikat
einen Schutzwert von 98 - 100 % zu erzielen, muß eine Inhibitorkonzentration von
400 - 500 mg/l vorhanden sein.
T a b e l l e 1 Korrosion von Aluminium
in Natriumcarbonatlösung (10 g/l) bei 50° C Inhibitorkonzentration: 50 mg/l
| Abtrag |
| Inhibitor (g/qdm/h) Schutzwert (%) |
| 1) ohne 0,18 0 |
| 2) Natriumsilikat 0,18 0 |
| 3) 1-N,N-Dimethylaminomethan-1,1-diphosphonsäure 0,00 100 |
| 4) 1-N-Butylaminomethan-1,1-diphosphonsäure 0,0005 99,6 |
| 5) 1-N,N-Diäthylaminomethan-1,1-diphosphonsäure 0,0090 95 |
| 6) 1-Aminoäthan-1,1-diphosphonsäure 0,0047 97,4 |
| 7) 1-N-Methylaminoäthan-1,1-diphosphonsäure 0,001 99,5 |
| 8) 1-Amino-1-phenylmethan-1,1-diphosphonsäure 0,0006 99,7 |
Beispiel 2 Es wurden Lösungen hergestellt, die jeweils 10 g/l Kaliumhydroxid
und 50 mg/l einer 1-Aminoalkan-1,1-diphosrhonsäure enthielten. Jeweils gleichgroße,
entfettete und gewogen Aluminiumbleche (99,5 Gew.- Aluminium) mit einer Stärke von
1 mm wurden bei 500 C 60 Minuten lang der Einwirkung dieser Lösungen ausgesetzt.
Danach wurden die Bleche gespült, getrocknet und gewogen, um den Abtrag an Aluminium
zu ermitteln.
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Zum Vergleich wurden Aluminiumbleche unter den gleichen Bedingungen
mit Lösungen behandelt, die neben 10 g/l Kaliumhydroxid a) keinen Inhibitor und
b) 50 mg/l Natriumsilikat Na2SiO) enthielten.
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Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Der in Spalte
3 angeführte Schutzwert wurde ebenso errechnet wie in Beispiel 1.
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Um bei einer Kaliumhydroxidkonzentration von 10 g/l mit Natriumsilikat
einen Schutzwert von 98 - 100 % zu erzielen, muß der Inhibitor in einer Menge von
9 - 10 g/l vorhanden sein.
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T a b e l l e 2 Korrosion von Aluminium in Kaliumhydroxidlösung (10
g/l) bei 50° C Inhibitorkonzentration: 50 mg/l
| Abtrag Schutzwert |
| Inhibitor (g/qdm/h) (%) |
| 1) ohne 0,786 0 |
| 2) Natriumsilikat 0,785 0 |
| 3) 1-N,N-Diäthylaminomethan-1,1-diphosphonsäure 0,0126 98,4 |
| 4) 1-Aminoäthan-1,1-diphosphonsäure 0,1705 78,3 |
| 5) 1-N-Methylaminoäthan-1,1-diphosphonsäure 0,0275 96,5 |
| 6) 1-Amino-1-phenylmethan-1,1-diphosphonsäure 0,0153 98,0 |
Beispiel 3 Es wurden Lösungen hergestellt, die jeweils 10 g/l
Natriumhydroxid und 100 mg/l einer 1-Aminoalkan-l,1-diphosphonsäure enthielten.
Jeweils gleicl^roße, entfettete und gewogene Aluminiumbleche (99,5 Gew.-% Aluminium)
mit einer Stärke von 1 mm wurden bei 50° C 60 Minuten lang der Einwirkung dieser
Lösungen ausgesetzt. Danach wurden die Bleche gespült, getrocknet und gewogen, um
den abtrag an Aluminium zu ermitteln.
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Zum Vergleich wurden Aluminiumbleche unter den-gleichen Bedingungen
mit Lösungen behandelt, die neben 10 g/l Natriumhydroxid a) keinen Inhibitor und
b) 100 mg/l Natriumsilikat Na2SiO) enthielten.
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Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Der in Spalte
3 angeführte Schutzwert wurde ebenso errechnet wie in Beispiel 1.
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Um bei einer Natriumhydroxidkonzentration von 10 g/l mit Natriumsilikat
einen Schutzwert von 98-100 % zu erzielen, muß der Inhibitor in einer Menge von
11 - 12 g/l vorhanden sein.
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T a b e l l e 3 Korrosion von Aluminium in Natriumhydroxidlösung (10
g/l) bei 50° C Inhibitorkonzentration: 100 mg/l
| Abtrag Schutzwert |
| Inhibitor (g/qdm/h) (%) |
| 1) ohne 0,8820 0 |
| 2) Natriumsilikat 0,8800 0 |
| 3) 1-N,N-Dimethylaminomethan-1,1-diphosphonsäure 0,0155 98,3 |
| 4) 1-N,N-Diäthylaminomethan-1,1-diphosphonsäure 0,0100 98,9 |
| 5) 1-Aminoäthan-1,1-diphosphonsäure 0,5030 94,6 |
| 6) 1-N-Methylaminoäthan-1,1-diphosphonsäure 0,522 93,9 |
| 7) 1-Amino-1-phenylmethan-1,1-diphosphonsäure 0,180 98,0 |