缓蚀剂的类型及应用
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缓蚀剂有多种分类方法从同角度对缓蚀剂分类
(1)根据产品化学成分分无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂
①无机缓蚀剂 无机缓蚀剂主要包括铬酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐、聚磷酸盐、锌盐等
②有机缓蚀剂 有机缓蚀剂主要包括膦酸(盐)、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素等些含氮氧化合物杂环化合物
③聚合物类缓蚀剂 聚合物类缓蚀剂只要包括聚乙烯类POCA聚天冬氨酸等些低聚物高分子化学物
(2)根据缓蚀剂对电化学腐蚀控制部位分类分阳极型缓蚀剂阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂[1]
① 阳极型缓蚀剂 阳极型缓蚀剂多无机强氧化剂铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐等们作用金属表面阳极区与金属离子作用生成氧化物或氢氧化物氧化膜覆盖阳极上形成保护膜样抑制了金属向水溶解阳极反应被控制阳极被钝化硅酸盐也归此类也通过抑制腐蚀反应阳极过程来达缓蚀目
阳极型缓蚀剂要求有较高浓度使全部阳极都被钝化旦剂量足未被钝化部位造成点蚀
②阴极型缓蚀剂 抑制电化学阴极反应化学药剂称阴极型缓蚀剂
锌碳酸盐、磷酸盐和氢氧化物钙碳酸盐和磷酸盐阴极型缓蚀剂阴极型缓蚀剂能与水、与金属表面阴极区反应其反应产物阴极沉积成膜随着膜增厚阴极释放电子反应被阻挡实际应用由于钙离子、碳酸根离子和氢氧根离子水天存所只需向水加入溶性锌盐或溶性磷酸盐
③混合型缓蚀剂 某些含氮、含硫或羟基、具有表面活性有机缓蚀剂其分子有两种性质相反极性基团能吸附清洁金属表面形成单分子膜们既能阳极成膜也能阴极成膜阻止水与水溶解氧向金属表面扩散起了缓蚀作用巯基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺等属于此类缓蚀剂
(3)根据生成保护膜类型分类
除了和性能水处理剂大部分水处理用缓蚀剂缓蚀机理与水接触金属表面形成层金属和水隔离金属保护膜达缓蚀目根据缓蚀剂形成保护膜类型缓蚀剂分氧化膜型、沉积膜型和吸附膜型缓蚀剂
①氧化膜型缓蚀剂 铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、正磷酸盐、硼酸盐等均被看作氧化膜型缓蚀剂铬酸盐和亚硝酸盐都强氧化剂无需水溶解氧帮助即能与金属反应金属表面阳极区形成层致密氧化膜其余几种或因本身氧化能力弱或因本身并非氧化剂都需要氧帮助才能金属表面形成氧化膜由于些氧化膜型缓蚀剂通过阻抑腐蚀反应阳极过程来达缓蚀些阳极缓蚀剂能阳极与金属离子作用形成氧化物或氯氧化物沉积覆盖阳极上形成保护膜铬酸盐例阳极反应形成Cr(OH)3和Fe(OH)3脱水成CrO3和Fe2O3混合物(主要γ-Fe2O3)阳极构成保护膜因此有时又被称作阳极型缓蚀剂或危险型缓蚀剂因们旦剂量足(单独缓蚀时处理1L水所需剂量往往高达几百、甚至过千毫克)会造成点蚀使本来太严重腐蚀问题反而变得更加严重氯离子、高温及高水流速都会破坏氧化膜故应用时要根据工艺条件适当改变缓蚀剂浓度硅酸盐也粗略地归类里来因主要也通过阻抑腐蚀反应阳极过程来达缓蚀通过与金属铁本身、而能由二氧化硅与铁腐蚀产物相互作用吸附机制来成膜
②沉淀膜型缓蚀剂 锌碳酸盐、磷酸盐和氢氧化物钙碳酸盐和磷酸盐常见沉淀膜型缓蚀剂由于们系由锌、钙阳离子与碳酸根、磷酸根和氢氧根阴离子水、于金属表面阴极区反应而沉积成膜所又被称作阴极型缓蚀剂阴极缓蚀剂能与水有关离子反应反应产物阴极沉积成膜;锌盐例阴极部位产生Zn(OH)2沉淀起保护膜作用锌盐与其缓蚀剂复合使用起增效作用有正磷酸盐存时则有Zn3(PO4)2或(Zn,Fe)3(PO4)2沉淀出来并紧紧粘附于金属表面缓蚀效更好实际应用由于钙离子、碳酸根和氢氧根水天地存般只需向水加入溶性锌盐(例:硝酸锌、硫酸锌或氯化锌提供锌离子)或溶性磷酸盐(例:正磷酸钠或水解正磷酸钠聚合磷酸钠提供磷酸根)因此通常把些溶性锌盐和溶性磷酸盐叫作沉积膜型缓蚀剂或阴极型缓蚀剂样溶性磷酸盐(包括聚合磷酸盐)既氧化膜型缓蚀剂又沉积膜型缓蚀剂另外些含磷有机化合物有机磷酸(盐)、有机磷酸酯和有机磷羧酸也归类缓蚀剂大约与其终能水解正磷酸盐无关系由于沉淀型缓蚀膜没有和金属表面直接结合而且多孔往往出现金属表面附着好现象缓蚀效氧化型膜
③吸附膜型缓蚀剂 吸附膜型缓蚀剂多有机缓蚀剂们具有极性基因被金属表面电荷吸附整阳极和阴极区域形成层单分子膜从而阻止或减缓相应电化学反应某些含氮、含硫或含羟基、具有表面活性有机化合物其分子有两种性质相反基团;亲水基和亲油基些化合物分子亲水基(例氨基)吸附于金属表面上形成层致密憎水膜保护金属表面受水腐蚀牛脂胺、十六烷胺和十八烷胺等些被称作膜胺胺类水处理常见吸附膜型缓蚀剂巯基苯并噻唑、苯并三唑和甲基苯并三唑些唑类有色金属(尤其铜)理想缓蚀剂们虽与铜金属本身作用成膜与上述典型氧化膜型缓蚀剂同通过氧化而通过与金属表面铜离子形成络合物化学吸附成膜当金属表面清洁或活性状态时此类缓蚀剂能形成缓蚀效令人满意吸附膜金属表面有腐蚀产物或有垢沉积情况下难形成效良好缓蚀膜此时适当加入少量表面活性剂帮助此类缓蚀剂成膜
由于缓蚀剂缓蚀机理于成膜故迅速金属表面上形成层密而实膜乃获得缓蚀成功之关键了迅速水缓蚀剂浓度应该足够高等膜形成再降至只对膜破损起修补作用浓度;了密实金属表面应十分清洁此成膜前对金属表面进行化学清洗除油、除污和除垢必少步骤
上述各类缓蚀剂除和胺与膜胺主要用于锅炉凝水处理、硅酸盐用于饮用水处理外其各类则常用于冷却水处理若单对碳钢缓蚀效而言铬酸盐尤其配合聚磷酸盐和锌盐铬酸盐至今仍循环冷却水处理缓蚀剂理想者美国相当程度上仍应用着应用时般水pH值控制微酸性阻抑致垢盐结垢铬酸盐(六价)有毒虽对循环冷却水菌、藻等有害微生物有杀灭作用对环境造成污染因此世界范围内已逐渐(聚)磷酸盐所取代标志着循环冷却水碱性处理时代开始概念对水pH值再着意控制而听其自水致垢盐结垢问题则依靠有机磷酸(盐)和聚丙烯酸(盐)等些高效阻垢剂、分散剂来解决磷酸盐水微生物营养源排放会造成水体富营养化结从另方面对环境造成污染于允许使用铬酸盐和(聚)磷酸盐地方其几类缓蚀剂得了应用机会钼酸盐等应用成本高;亚硝酸盐宜作敞开式循环冷却水系统缓蚀剂除非有特效杀生剂有效控制住能使分解失效微生物;硅酸盐缓蚀效差(由于成膜时间长有时金属表面形成层较完整膜需2~3星期)而且旦有垢产生难去掉;锌盐锌与铬样也重金属也对水体生物造成威胁因此人们对含磷量较少有机缓蚀剂开发和应用表现出浓厚兴趣进而导致了全有机配方水处理剂上市过迄今止缓蚀剂开发和应用上还没有出现像过去由使用聚磷酸盐转使用铬酸盐或由使用铬酸盐复转使用聚磷酸盐样突破性进展用全有机配方缓蚀剂水腐蚀条件能太苛刻否则必须无机缓蚀剂予补救
(4)常见缓蚀剂
①铜缓蚀剂苯骈三氮唑 BTA
铜缓蚀剂BTA吸附金属表面形成层薄膜保护铜及其金属免受大气及有害介质腐蚀;铜缓蚀剂BTA循环冷却水系统与多种阻垢剂、杀菌灭藻剂配合使用对循环冷却水系统缓蚀效良好循环水用量2-4mg/LBTA也作铜银防变色剂、汽车冷却液、润滑油添加剂
铜缓蚀剂巯基苯骈噻唑 MBT
② CAS No.149-30-30
别名:水溶性巯基苯骈噻唑
铜缓蚀剂MBT作循环冷却水系统铜缓蚀剂铜缓蚀剂MBT缓蚀作用主要依靠和金属铜表面上活性铜原子或铜离子产生种化学吸附作用;或进而发生螯合作用从而形成层致密而牢固保护膜使铜材设备得良好保护使用量般4mg/LMBT也用作增塑剂、酸性镀铜光度剂等使用
铜缓蚀剂MBT用塑料桶包装每桶25kg或根据用户要求确定贮存于阴凉、干燥处贮存期六月
③铜缓蚀剂甲基苯骈三氮唑TTA
Methybenzotriazole (TTA) CAS No.29385-43-1 分子式:C7H7N3 相对分子质量:133.16
铜缓蚀剂TTA作有色金属铜和铜合金缓蚀剂对黑色金属也有缓蚀作用铜缓蚀剂TTA吸附金属表面形成层薄膜保护铜及其金属免受大气及水有害介质腐蚀铜缓蚀剂TTA成膜更均匀和巯基苯骈噻唑 (MBT)复合使用效更佳铜缓蚀剂TTA用醇或碱溶解加入循环水水本品浓度2—10mg/L若水系统有色金属已严重腐蚀按正常浓度5—10倍加入本品使系统迅速钝化
④盐酸酸洗缓蚀剂
Corrosion Inhibitor for Hydrochloric Acid Cleaning
酸洗缓蚀剂系列产品属咪唑啉类用盐酸清洗金属时加入盐酸酸洗缓蚀剂即抑制盐酸对钢材腐蚀盐酸酸洗缓蚀剂应用前提清洗介质盐酸、硫酸、氨基磺酸清洗对象基材黑色金属盐酸酸洗缓蚀剂适用于各种型号高低压锅炉酸洗及大型设备管道酸洗酸液腐蚀性能(加药量1-3‰) 腐蚀速度≤1g/m2•h
酸洗缓蚀剂按比例加入稀释好酸液开启循环泵循环清洗清洗过程补加酸液时按比例补加酸洗缓蚀剂
(5)关于缓蚀剂文章
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缓蚀剂作用与用途
1、BTA:
铜缓蚀剂BTA吸附金属表面形成层薄膜保护铜及其金属免受大气及有害介质腐蚀;铜缓蚀剂BTA循环冷却水系统与多种阻垢剂、杀菌灭藻剂配合使用对循环冷却水系统缓蚀效良好循环水用量2-4mg/LBTA也作铜银防变色剂、汽车冷却液、润滑油添加剂
2、MBT:
铜缓蚀剂MBT作循环冷却水系统铜缓蚀剂铜缓蚀剂MBT缓蚀作用主要依靠和金属铜表面上活性铜原子或铜离子产生种化学吸附作用;或进而发生螯合作用从而形成层致密而牢固保护膜使铜材设备得良好保护使用量般4mg/LMBT也用作增塑剂、酸性镀铜光度剂等使用
3、TTA:
铜缓蚀剂TTA用醇或碱溶解加入循环水水本品浓度2—10mg/L若水系统有色金属已严重腐蚀按正常浓度5—10倍加入本品使系统迅速钝化
4、盐酸酸洗缓蚀剂
盐酸酸洗缓蚀剂应用前提清洗介质盐酸、硫酸、氨基磺酸清洗对象基材黑色金属盐酸酸洗缓蚀剂适用于各种型号高低压锅炉酸洗及大型设备管道酸洗酸液腐蚀性能(加药量1-3‰) 腐蚀速度≤1g/m2•h
使用时酸洗缓蚀剂按比例加入稀释好酸液开启循环泵循环清洗清洗过程补加酸液时按比例补加酸洗缓蚀剂.
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