缓蚀剂.docx

文章摘要：在酸洗过程中，去除水垢和锈垢的同时，H+离子会对金属基体产生腐蚀并出现氢脆现象。实践证明，在酸洗剂中加入缓蚀剂可大大减弱金属基体的腐蚀。因此缓蚀剂就是化学清洗中腐蚀的抑制剂。而在清洗之后，加入钝化剂处理可使金属得到保护，因此钝化处理是防止金属表面再度锈蚀的必要措施。一、缓蚀剂的作用缓蚀剂是减缓金属腐蚀的添加剂，是具有抑制金属生锈腐蚀的化学药品的总称。一般要求在酸洗液中加入少量缓蚀剂即有强烈抑制金属.在酸洗过程中，去除水垢和锈垢的同时，H+离子会对金属基体产生腐蚀并出现氢脆现象。实践证明，在酸洗剂中加入缓蚀剂可大大减弱金属基体的腐蚀。因此缓蚀剂就是化学清洗中腐蚀的抑制剂。而在清洗之后，加入钝化剂处理可使金属得到保护，因此钝化处理是防止金属表面再度锈蚀的必要措施。 一、缓蚀剂的作用 缓蚀剂是减缓金属腐蚀的添加剂，是具有抑制金属生锈腐蚀的化学药品的总称。 一般要求在酸洗液中加入少量缓蚀剂即有强烈抑制金属在酸洗过程被腐蚀的效果。 金属腐蚀分化学腐蚀与电化学腐蚀。金属与化学物质(酸)直接反应造成的腐蚀叫化学腐蚀，如Fe+2HCl=FeCl2+H2的化学反应。金属与电解质溶液形成化学微电池，在电池阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应叫做金属的电化学腐蚀。电化学腐蚀速度要比化学腐蚀快得多而且危害也大得多：在酸液中金属发生的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀，又称氢去极化腐蚀，具体表现为： 阴极反应 2H+2eH2 阳极反应 Fe-2eFe2+ 而产生的H2如果扩散到金属内部会弓I起金属脆性增加，在有应力部位开裂或强度较低部位发生鼓疱，这种现象称为氢脆或氢鼓疱，会造成设备的突然破损，其危害比腐蚀更大。 加入酸洗缓蚀剂的作用就是减缓电化学腐蚀中某个电极反应的发生。 不同种类缓蚀剂的作用机理是大不相同的。有的缓蚀剂可吸附在金属表面形成连续的薄膜阻隔清洗介质对金属的腐蚀；有的与金属作用形成保护层；有的缓蚀剂阻滞电化学腐蚀的阴、阳极反应，抑制金属溶解和析氢吸氢等。如含有砷离子(As3+)、锑离子(Sb3+)等无机酸洗缓蚀剂的作用原理是这些阳离子在电池的阴极区被还原成中性原子并沉积在电极上，使旷离子从阴极得电子的放电反应变得十分困难，从而使整个电化学氧化还原反应的速度大为减缓。而含有极性基团的有机化合物如硫脲、吡啶的缓蚀机理则要复杂得多，目前正处在研究和争议之中，但一般认为这些有机化合物的缓蚀作用与表面活性有关，表面活性使这些物质能在金属溶液界面上的活性区域发生吸附，其结果是使原来在界面活性区域发生的电化学反应受到强烈阻滞而大大降低金属电化学腐蚀的速度。如常见的含有胺基的缓蚀剂在酸液中其极性基团可吸附在金属表面，而其憎水的非极性基团在金属表面定向排列成憎水层，排斥酸性介质的腐蚀。由于带正电的胺离子吸附于金属表面微电池的阴极区，阻止氢离子向阴极表面靠拢和放电使析氢腐蚀难以发生。 许多性能良好的缓蚀剂兼有表面吸附成膜，改变金属腐蚀电位阻止电化学腐蚀反应中的阳极金属溶解，阴极氢离子放电析出氢气的作用往往是多种作用协同的结果。根据缓蚀剂阻滞的具体电极反应不同，把缓蚀剂分为三类：使阳极反应受阻的称为阳极型缓蚀剂；使阴极反应受阻滞的缓蚀剂称为阴极型缓蚀剂；使阴、阳极反应同时受阻的称为混合型缓蚀剂。也可以根据组成分为无机和有机两类。而根据缓蚀剂在金属表面形成保护膜的成膜机理把它分为钝化膜，沉淀膜和吸附膜三类。 二、酸洗缓蚀剂的组成 目前工业上应用的酸洗缓蚀剂早已不是单一缓蚀剂组成的产品，而是由缓蚀剂、溶剂、表面活性剂以及其他添加剂多种组分组成的。其中缓蚀剂主要有乌洛托品、醛胺缩聚物、硫脲及其衍生物、吡啶、喹啉及其衍生物以及用化工下脚料加工的缓蚀剂等几大类。 1乌洛托晶 化学名称为六次甲基四胺，分子式(CH2)6N4，是已使用一个多世纪的传统酸洗缓蚀剂。是一种白色结晶粉末，几乎无臭味，对皮肤有刺激性，可溶于水、乙醇，在263升华并部分分解。由于它无毒、无异味，适合用于食品工业的蒸汽锅炉，生活热水锅炉，宾馆、饭店的，锅炉热交换器，蒸浴炉的酸洗中作缓蚀剂。 2醛胺缩聚物类 这类缓蚀剂是甲醛与苯胺在酸性介质中缩聚的产物，反应式为： 根据反应条件不同得到不同聚合度的产品。商品名称为“B5”和“北京02”，沈。1D。这类产品因苯胺和甲醛有毒性，反应如不充分造成产品中含有游离苯胺、甲醛对操作工人的健康和环境都有害，另外反应条件不同所得产品聚合度不同性能很难稳定是它的两个主要缺点。 3硫脲及其衍生物 主要为硫脲和二邻甲苯硫脲。商品名为“天津若丁”的缓蚀剂的主要成分为1，3-二邻甲苯硫脲。其优点是缓蚀性能比硫脲好，但水溶性差使用不便。硫脲与之相比，水溶性较好有 一定络合铜离子的能力。但这类缓蚀剂总的看来缓蚀性能都不够理想。 中国生产的天津若丁有两种产品其中工读；P型若丁的组成为二邻甲苯硫脲26%，淀粉17%，食盐52%，平平加O 5%，适用于黑色金属及铜在硫酸、盐酸、磷酸、氢氟酸、柠檬酸中清洗时添加。加入量为0.8%时对碳钢i铜的缓蚀剂大于；95%。54牌天津若丁的组成为涸二邻甲苯硫脲25%，食盐50%，糊精20%，皂角粉5% 4吡啶及其衍生物 这类缓蚀剂的原料都是煤焦油、页母油炼制过程得到的副产物，主要有吡啶及喹啉等复谓杂成分。把这些原料加入盐酸中或简单分离再混配成缓蚀剂。有时也对吡啶烷基化制成烷墼涸吡啶季铵盐。这类缓蚀剂的商品牌号叫“抚顺若丁”，一般有较好缓蚀幽6刁和酸溶解性能。缺点是吡啶和喹啉都有臭味大的问题。 5化工下脚料加工的缓蚀剂 是以化工、医药工业下脚料(含硫、氮的高分子化合物)经过适当改性和处理的产品子。商品名为HS415，IMC4，HS416，MS406等。优点是缓蚀效率较好，下脚料成本低，文可叫使废物得到利用，但成分过于复杂，性能难以稳定。 目前化学清洗中使用的酸洗缓蚀剂还有原化工部机械研究院自行研制的Lan5和Lan826等。其中Lan5是中国1974年研制成功的高效硝酸酸洗缓蚀剂，它是由乌洛托品、苯胺、硫氰酸钠三种组分按3：2：1，比例配成的，是用硝酸酸洗水垢中使用的一种较理想的缓蚀剂。Lan826是中国1984年开发的一种多用酸洗缓蚀剂，它在多种清洗用酚 (无机酸、有机酸、氧化性酸、非氧化性酸)中都有高效缓蚀作用，并有优良的抑制渗氢和抑制三价铁离子加速腐蚀作用的能力。是一种相对密度为L06，气味小，毒性低，不燃不、爆，微碱性的淡黄色液体，已在中国工业清洗中得到广泛应用。表89列举Lan826缓蚀剂使用条伺及效果。 表8-9 Lan-826缓蚀剂使用条件及效果序号 清洗剂 酸浓度/% 温度/ Lan-826/% 腐蚀率/(mm/a) 缓蚀率/% 1234567891011121314 加氨柠檬酸加氨柠檬酸-氟化氢铵氢氟酸盐酸硝酸硝酸-氢氟酸(8:2)氨基磺酸羟基乙酸羟基乙酸-甲酸氟化氢铵EDTA草酸磷酸醋酸硫酸 31.8:2.4210101010102:1:0.25105101010 9090605025256085906560858565 0.050.050.050.250.25 0.310.390.690.760.380.740.160.400.930.520.67 99.699.399.499.499.999.999.799.499.299.296.499.998.999.9 巯基苯并噻唑(硫化促进剂，缓蚀增强剂MBT)。它不仅对铜和铜合金有良好的缓蚀作用，而对钢铁在含量低于0.0l%时已有很强的缓蚀作用。因此在钢铁与铜及铜合金清洗中都可以加入1%2%的巯基苯并噻唑作缓蚀作用的增强剂。 三、钝化剂 1钝化的机理 经化学清洗后的金属表面化学性质活泼很容易返锈，因此需要进行钝化处理，特别是在酸洗之后。把金属由活泼状态转变成钝性状态的过程叫钝化。通常在化学清洗之后用碱性亚硝酸钠或磷酸三钠对金属进行钝化处理。 铁发生钝化的原因是在表面形成一层不溶性氧化物的膜。这层膜的生成使铁失去电子溶解的阳极反应受阻，而使腐蚀速度大为降低。如在浓硝酸等氧化性药剂中处理时铁的表面形成250300nm的Fe203钝化膜，而同样条件下处理的不锈钢表面形成90100nm的钝化膜。这些超薄的钝化膜具有完整、连续的特点，因而能保护金属基体不再受腐蚀的性能。而在 NaNO2、N2H4等还原性药剂中可以形成以Fe30：为主的钝化膜，其反应式为： 3Fe2O3+NaN02=2Fe304+NaN03 6Fe203+N2H4=4Fe304+2H20+N2 2车屯化剂 常用的钝化剂有联胺(N2H4)、亚硝酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠等磷酸盐。 磷酸盐钝化剂含有各种正磷酸盐和聚磷酸盐，它们可与钢铁形成铁的磷酸盐膜，这种膜在空气中有很好的保护作用，但在水中会溶解。以磷酸三钠为主体形成的碱性钝化膜水解后可在金属表面转化为以铁的氧化物为主的钝化膜。因此由磷酸三钠和氢氧化钠组成的钝化剂能取得较好的钝化效果。 用碳酸钠钝化剂对清洗后的低压锅炉和热交换器进行钝化，在钢铁表面形成以氧化铁为主的表面膜。 对大容量锅炉，必须采用挥发性药剂钝化，如做碱性处理钝化用联胺并用氨水调节pH值。中性水处理肘用双氧水进行钝化都形成氧化物钝化膜。 研究表明在亚硝酸钠浓度为1%2%，pH910，温度为60?0*C钝化处理24h条件下得到的钝化膜具有较好的耐蚀性能，是锅炉酸洗后进行钝化处理的最佳条件。而用联胺及磷酸三钠做钝化剂形成的钝化膜耐蚀条件要差些，需要更长的钝化时间。但亚硝酸钠有对环境污染问题，所以中小型锅炉酸洗后的钝化处理仍多选用磷酸三钠。其他一些钝化处理剂配方见表810。 表810 常用钝化剂及钝化条件 序号 钝化液组成/% 钝化条件 序号 钝化液组成/% 钝化条件 1 NAH2PO4 0.25Na2HPO4 0.25NaNO2 0.5水 余量 65 1h 3 NaNO2 3甘油 10水 余量 是一种增稠钝化剂，涂刷后保存护钢铁设备 2 Na2CO2 1NaNO2 0.5水 余量 93 1h 4 纤维素 5NaNO2 0.51三乙醇胺 23水 余量 3040 本篇文章来源于 “三九化工网WWW.39HG.COM” 转载请以链接形式注明出处 网址：/Article/ChmOil/200709/15531.html缓蚀阻垢剂乙二胺四甲叉膦酸钠 EDTMPS Ethylene Diamine Tetra （Methylene Phosphonic Acid） Sodium 【CAS】 1429-50-1 别名：乙二胺四亚甲基膦酸钠 Dequest:2040 分子式 C6H12O12N2P4Na8C 相对分子质量：655.53 编辑本段一、性能EDTMPS是含氮有机多元膦酸，属阴极型缓蚀剂，与无机聚磷酸盐相比，缓蚀率高35倍。能与水混溶，无毒无污染，化学稳定性及耐温性好，在200下仍有良好的阻垢效果。EDTMPS在水溶液中能离解成8个正负离子，因而可以与多个金属离子螯合，形成多个单体结构大分子网状络合物，松散地分散于水中，使钙垢正常结晶被破坏。EDTMPS对硫酸钙、硫酸钡垢的阻垢效果好。 编辑本段二、质量指标符合HG/T 3538-2003 项 目 指 标 外 观 黄棕色透明液体 活性组分（以EDTMPS计）% 30.0 有机膦（以PO43- 计）% 10.0 亚磷酸（以PO33-计）% 5.0 磷酸（以PO43-计）% 1.0 PH值（1%水溶液） 9.5-10.5 密度（20）g/cm3 1.25 氯化物 （以Cl-计）% 3.0 编辑本段三、应用范围与使用方法EDTMPS用于循环水和锅炉水的缓蚀阻垢剂、无氰电镀的络合剂、纺织印染行业螯合剂和氧漂稳定剂。在循环冷却水中单独投加时，一般剂量210mg/L。EDTMPS与HPMA按1:3比例复配后，可用于低压锅炉炉内水处理。EDTMPS也可与BTA、PAAS、锌盐等复配使用。按每吨水加200g药剂的比例加入锅炉补充水中即可，使用时注意排污，要求每小时排污一次，每次510秒，如锅炉带垢运行可加大药剂用量，勤排污，运行1020天后应停炉，人工把脱落下的水垢清理干净，防止污垢堵塞管道，然后转入正常运行。有条件的可测炉水浓缩倍数，控制在10倍左右，其他参数按劳动部门有关规定调整（如炉水pH1012等）。加药水箱应为塑料制品，水泥材料的水池应作防腐处理，否则易被药剂侵蚀，从而使水的硬度增加。 锅炉补充水的总硬度应控制在200mg/L以内，若硬度过高可用石灰法或其他方法降低硬度，否则锅炉专用缓蚀阻垢剂TH-503的阻垢效果将受到影响。 四、其它类缓蚀阻垢剂 1.锅炉缓蚀阻垢剂 1.1 概述 运行中的锅炉常常有坚硬的水垢及腐蚀，这不但浪费燃料，影响锅炉出力， 严重时会炸管，造成停炉事故。 大中小型锅炉阴止结垢及腐蚀，常用炉内化学处理方法，在炉水内加适量的防腐阴垢剂， 降低炉水硬度软化水质，减少结垢及腐蚀，这种方法方便简单实用，深受用户欢迎。 1.2 锅炉缓蚀阻剂原理 锅炉缓蚀阻垢剂由碱性物质和有机物复配而成， 本剂中加有缓蚀剂，防止受热面腐蚀。 本剂中的碱性物质，在炉内通过化学反应，与水中的钙、镁盐类反应生成水渣沉淀， 通过排污排出炉外，降低水中钙。镁离子的浓度，使其形不成水垢。 本剂中的有机物，会增加水渣的流动性，使之容易排出， 同时有机物还会在金属表面形成阻止层及保护膜，阻止受热面形成水垢， 保护受热面不受腐蚀，保证了锅炉无腐蚀下正常运行。 本剂投入运行炉水中，长期运行中，也会与已生成的老垢发生化学反应， 使老垢从锅炉传热面上剥落下来。 从这个意义上年，它又会起到除垢作