水中離子型緩蝕劑分析以聚磷酸鹽為例,聚磷酸鹽是目前使用泛、的冷卻水緩蝕劑之一. 除了具有良好的緩蝕性能外,聚磷酸鹽還是優(yōu)良的阻垢劑,可阻止水中碳酸鈣和硫酸鈣結(jié)垢. 的聚磷酸鹽是六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉. 它們是一些線形無機(jī)聚合物。

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聚磷酸鹽具有強(qiáng)表面活性,其分子結(jié)構(gòu)中的P O 基能容易提供電子對給具有空軌道的金屬,牢牢地吸附在金屬上. 聚磷酸鹽的緩蝕、阻垢性能都和它的表面活性有關(guān). 聚磷酸鹽具有陽極極化和陰極極化雙重緩蝕性能.聚磷酸鹽是一種非氧化型的鈍化劑. 聚磷酸鹽加入水中之后,很容易吸附在金屬表面上,并且置換出吸附在金屬表面的一部分H+ 和H2O 分子,降低了溶解氧和H+ 及H2O 反應(yīng)的可能性. 而且,它使溶解氧更容易吸附在金屬表面. 當(dāng)足量的氧吸附在金屬表面時,氧使金屬表面鈍化,所以,聚磷酸鹽必須在溶解氧存在條件下才能表現(xiàn)出陽極極化的緩蝕性能. 聚磷酸鹽和水中存在的二價金屬離子如鐵、鈣、鋅等結(jié)合,在金屬表面形成一層沉積物膜,起陰極極化作用,抑制金屬的腐蝕,所以聚磷酸鹽又是陰極型緩蝕劑. 聚磷酸鹽的表面活性使它具有清洗金屬表面的能力. 在冷卻水系統(tǒng)開工時可以用它對系統(tǒng)進(jìn)行全面的清洗. 如果系統(tǒng)的污垢不嚴(yán)重,聚磷酸鹽能逐漸的將污垢清洗出去. 逐漸建立完整的腐蝕控制,它對于控制點(diǎn)蝕和瘤狀或結(jié)節(jié)狀的腐蝕特別有效.聚磷酸鹽在堿性條件下,形成磷酸鈣垢的危險很大. 使用聚磷酸鹽時,如系統(tǒng)中只有鋼鐵材料,水中的pH值在5. 0～7. 0 為宜. 如系統(tǒng)中存在銅和銅合金,低pH值易使銅受到腐蝕,水中的pH 值應(yīng)嚴(yán)格控制在6. 7～7. 0 或添加銅緩蝕劑并降低pH 值,以避免生成磷酸鈣垢. pH 值高于8 ,不但會產(chǎn)生磷酸鹽垢,同時也會發(fā)生局部的腐蝕. 還有磷酸鹽含磷,是微生物生長繁殖的養(yǎng)料,在水中聚磷酸鹽會被許多的微生物分解而降低緩蝕性能,也會局部腐蝕并造成微生物污染.金屬離子型緩蝕劑分析以銅緩蝕劑為例[4 ] ,當(dāng)設(shè)備用銅和銅合金制造時,存在一種特殊的腐蝕問題:被腐蝕而產(chǎn)生的銅離子很容易和較活潑的金屬,如鐵和鋁等發(fā)生如下反應(yīng):Fe + Cu2 + →Cu + Fe2 +2Al + 3Cu2 + →2Al3 + + 3Cu銅離子經(jīng)還原而生成的金屬銅便沉積在活潑金屬上面,銅作為陰極,活潑金屬為陽極,構(gòu)成腐蝕電池. 由于銅的電位較低(Eo氧化= - 0. 337 V) ,腐蝕電池的電動勢很大,會使活潑金屬受到嚴(yán)重的、穿透速度很快的腐蝕. 銅和銅合金產(chǎn)生的銅離子,還會被水帶到很遠(yuǎn)的地方沉積下來而引起腐蝕. 將水中的銅離子濃度控制在0. 1 mg/ L 以下可以防止這種腐蝕,冷卻水系統(tǒng)所使用的緩蝕劑,大多數(shù)都能抑制銅受到腐蝕,但將水中的離子濃度控制在0. 1 mg/ L 以下,要在中性和堿性水中才能實(shí)現(xiàn). 因此,使用有銅和銅合金材料的冷卻水的pH值必須控制在6. 5 以上. 下面介紹幾種重要的銅緩蝕劑:1)β—疏基苯并噻唑(MBT) [5 ,6 ] (Mercaptobenzoth2iazole) ,其結(jié)構(gòu)式為:對于銅和銅合金,β—疏基苯并噻唑是一種特別優(yōu)良的緩蝕劑,它在低濃度時(例如2 mg/ L) 就能將銅和銅合金的腐蝕速度降得很低. 銅的表面對β—疏基苯并噻唑有很強(qiáng)的化學(xué)吸附作用,吸附在銅表面的β—疏基苯并噻唑按一定的方式排列,將腐蝕物質(zhì)隔開,并且阻止銅變?yōu)殂~離子進(jìn)入水中而引起腐蝕.β—疏基苯并噻唑?qū)︺~沉積在鐵和鋁等活潑金屬上而引起的電偶腐蝕的抑制也很有效.　β—疏基苯并噻唑的優(yōu)點(diǎn)是: (1) 對銅和銅合金的腐蝕控制比較有效; (2) 用量少. 它的缺點(diǎn)是:易被氧化而失效,所以應(yīng)避免和氧化劑型的緩蝕劑一起使用;對氯和氯胺很敏感,也易被它們氧化.2) 1 ,2 ,3 —苯并三唑(BTA) (Benzotriazole) ,結(jié)構(gòu)式為1 ,2 ,3 —苯并三唑是一種很有效的銅和銅合金緩蝕劑.它對銅的緩蝕作用與MBT相似:銅的表面對苯并三唑或苯并三唑與銅離子的螯合物有強(qiáng)烈的化學(xué)吸附作用,在銅表面形成防腐屏幕,防止腐蝕性物質(zhì)與銅接觸,又阻止銅進(jìn)入水中成為銅離子. 所以它不但能抑制金屬基體上的銅溶解進(jìn)入水中,而且還能使進(jìn)入水中的銅離子鈍化,防止銅在鋼、鋁、鋅及鍍鋅鐵等金屬上的沉積和黃銅的脫鋅. 此外,1 ,2 ,3 —苯并三唑?qū)﹁F、鎘、鋅、錫也有緩蝕作用. 它的使用濃度比MBT 還低,只要1 mg/ L 就能建立對銅和銅合金的良好保護(hù),使用時的pH 值范圍為5. 5～10 ,濃度不必隨pH 值而調(diào)整.1 ,2 ,3 —苯并三唑的抗氧化能力強(qiáng),不會因加氯而遭到破壞. 雖然氯會與它生成不穩(wěn)定的化合物,使它對銅的保護(hù)作用減弱.　1 ,2 ,3 —苯并三唑的優(yōu)點(diǎn)是:對銅和銅合金的緩蝕效果好;更能耐受氯的氧化作用. 它的缺點(diǎn)是價格較高.3) :是特別的緩蝕劑,常作為海水、其他咸水或直流冷卻系統(tǒng)中的銅和銅合金的緩蝕劑. 用海水作冷卻水的銅換熱器,加以使銅管內(nèi)壁生產(chǎn)一層含有鐵化合物的保護(hù)膜,甚至可以厚達(dá)0. 0762 mm ,有效地抑制銅受到的腐蝕,特別是水流沖刷引起的腐蝕. 這一過程稱為造膜處理.的優(yōu)點(diǎn)是:價格便宜,用量少;污染較輕.它的缺點(diǎn)是:造膜技術(shù)較為復(fù)雜;冷卻水中含有硫化氫或其它還原性物質(zhì),且污染很嚴(yán)重時,造膜無效.
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