緩蝕劑是以適當的濃度和形式存在于環境(介質)中時,可以防止或減緩材料腐蝕的化學物質或復合物,因此緩蝕劑也可以稱為腐蝕抑制劑。它的用量很小(0.1%~1%),但效果顯著。這種保護金屬的方法稱緩蝕劑保護。緩蝕劑用于中性介質(鍋爐用水、循環冷卻水)、酸性介質(除鍋垢的鹽酸,電鍍前鍍件除銹用的酸浸溶液)和氣體介質(氣相緩蝕劑)。
鍋爐應用緩蝕劑
一、緩蝕劑的選擇
緩蝕劑的緩蝕效果與它的使用濃度以及介質的pH值、溫度、流速等密切相關,因此應根據被保護的對象、環境條件嚴格選擇。緩蝕劑可能帶來的環境污染問題已引起關注,對緩蝕劑選擇的注意力已轉移到不含重金屬的類型。根據情況有時可選用特殊的緩蝕劑,例如氣相緩蝕劑是第二次世界大戰時期發展起來的,在金屬器械裝運、貯存時使用的緩蝕劑。它們是有一定的揮發性,可以存在于金屬表面的濕膜中,并具有強烈吸附性的物質,如亞硝酸二環己烷基銨,一般制成片劑或浸漬在包裝紙上。
石油工業是應用緩蝕劑最多的生產部門。從石油的鉆探、開采、集輸到煉制,經常需要使用緩蝕劑。尤其是開發高含硫的油氣田,由于硫化氫氣體對鉆桿設備和油套管的嚴重腐蝕,必須使用抗硫化氫腐蝕的緩蝕劑,油氣井進行酸化,必須應用高溫酸化緩蝕劑;此外,油田含油污水處理回注等也要使用緩蝕劑進行防腐處理。
油井酸化工藝又稱酸處理工藝,是指采用機械的方法將大量鹽酸或鹽酸和氫氛酸混合液向油井擠注,由于酸液溶蝕井下油巖層和縫隙,致使油氣裂縫和通道擴展,達到使油井投產、增產和穩定的目的。作為一項重大增產和穩產的技術措施,我國許多油氣田都采用了酸化技術。
二、工業緩蝕劑的危害
工業循環水中多有用聚磷酸鹽,雖說緩蝕劑用量在0.1%~1%,但作為工業用水來說,因為水量大,其外排到水環境中的磷(P)的量還是相當可觀的,大量P的進入水體,極容易引發水體富營養化問題。故工業除垢防垢須用其他更為有效的方法。
三、綠色緩蝕劑
綠色緩蝕劑已經成為當前緩蝕劑研究發展的重要方向。目前綠色緩蝕劑主要有以下兩種:
1、天然植物類緩蝕劑
植物類緩蝕劑是將植物中的有效緩蝕成分提取出來并用于金屬腐蝕防護。現今使用的緩蝕劑主要來源于礦物原料等,存在著成本高、對環境污染大、有二次污染、不易降解等缺陷。而天然植物類緩蝕劑是一種綠色環保型類別。
全球第一個緩蝕劑專利是鋼板酸洗緩蝕劑,便是綠色緩蝕劑,主要成分是糖漿和植物油的混合物。目前的植物類緩蝕劑原體有:菊科類植物、桉樹葉、核桃葉、金竹葉、樟樹葉、酒糟、穿心蓮、米糠、麻瘋樹、柏樹籽、綠茶樹、可樂樹等。
2、氨基酸類緩蝕劑
氨基酸來源廣泛,可以通過蛋白質分解獲得,同時還可以在自然環境中分解完全。由于氨基酸具有來源廣泛、價格低廉和綠色環保等優點,已被廣泛應用于緩蝕劑研究和應用。
氨基酸類緩蝕劑由于其主要成分氨基酸分子中N、S原子上含有弧對電子,它們能夠與Fe空軌道結合形成表面配合物吸附到金屬表面并形成一層致密的吸附膜,這層膜能有效阻止金屬與腐蝕介質接觸,大大降低其腐蝕速度,因而對金屬的腐蝕起到緩蝕作用。此外,氨基酸能夠吸附金屬/溶液界面比較活躍的地方,使界面的雙電層接骨發生變化,增大界面反應活化能,從而使腐蝕反應中的陰極反應或陽極反應受到阻滯,急劇降低金屬的腐蝕速率。總得來看氨基酸類緩蝕劑的防腐蝕效果還是非常顯著的。
綠色緩蝕劑的開發和應用是未來社會發展的需要,國內外學者已做了大量工作,綠色緩蝕劑將超著平價、高效、易降解、廣范圍的趨勢發展。
責任編輯:張春穎
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