一种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂及其制备和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种缓蚀剂及其制备和应用，尤其是设及一种用于抑制黄铜管腐蚀的 缓蚀剂及其制备和应用。
【背景技术】
[0002] 由于具有高的热容量和相对低廉的成本，水是热交换系统最常用的冷却工质。水 资源的日益短缺迫使循环冷却水系统通过提高浓缩倍率来节约水资源，同时地表水的污染 使冷却水水质不断恶化，使循环冷却水系统热交换金属表面存在比较严重的腐蚀。目前循 环冷却水系统中常用的热交换金属为黄铜管。过去人们对黄铜缓蚀剂的研究主要集中在氮 挫类、嚷挫类等有机缓蚀剂，通过运些缓蚀剂在金属表面的吸附成膜来抑制腐蚀。但运些缓 蚀剂的使用成本较高。
[0003] 中国专利化201310308257.9公开了一种黄铜缓蚀剂及其制备方法，所述的黄铜缓 蚀剂，包括溶质和溶剂，所述的溶剂为水，所述的溶质为簇甲基纤维素钢与ZnS〇4，其中化-CMC为l-9mg/L，ZnS〇4为4mg/L。其制备方法，即将化-CM础日入到水中，控制溫度为70°C下揽 拌化，冷却至室溫，再添加化S〇4 ? 7也0,即得到黄铜缓蚀剂。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于抑制黄铜 管腐蚀的缓蚀剂及其制备和应用。
[0005] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[0006] -种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂，包括水和缓蚀剂主体，所述的缓蚀剂主体包 括表面活性剂和纳米颗粒，其中，表面活性剂为十二烷基苯横酸盐，纳米颗粒为Ah〇3纳米颗 粒。
[0007] 所述的十二烷基苯横酸盐为十二烷基苯横酸钢(SDBS)，所述的水为去离子水。
[000引所述的缓蚀剂中，Ab化纳米颗粒和十二烷基苯横酸钢的质量比为(0.1~0.8): 1。
[0009] 所述的AI2O3纳米颗粒为丫 -Ah化纳米颗粒，其粒径为10~30皿。
[0010] 用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂的制备方法，包括W下步骤：
[0011] (1)往水中加入表面活性剂十二烷基苯横酸盐，充分混匀；
[001^ (2)再加入Ah03纳米颗粒，经揽拌、超声处理后，即得到目的产物。
[0013] 步骤(1)和步骤(2)均是在室溫下进行的。
[0014] 步骤(2)中揽拌时间为1~化，超声时间为15~45min。
[0015] 上述用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂主要用于抑制循环冷却水系统中黄铜管的腐 蚀。
[0016] -种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂的应用，缓蚀剂的添加量满足:在黄铜管内流 通的循环冷却水中十二烷基苯横酸盐的浓度为5~500mg/L。
[0017] 本发明的用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂，特别适用于铜管凝汽器等循环冷却水系 统，当将缓蚀剂加入冷却水系统后，带正电荷的Al2〇3纳米颗粒通过静电作用吸附带负电荷 的十二烷基苯横酸离子(Cl祀9S〇3l，而Cl抽29S031I过静电作用又吸附在带正电荷的黄铜表 面，使SDBS和Al2〇3纳米颗粒间产生协同作用，在黄铜表面形成较为致密的吸附保护膜，显著 提高黄铜的耐蚀性能，如图1所示。
[0018] 与现有技术相比，本发明具有W下优点：
[0019] (1)缓蚀效果好：由于循环冷却水中的氯离子和硫酸根离子可W促进黄铜腐蚀，而 本发明中的十二烷基苯横酸离子和Al2〇3纳米颗粒可W共吸附在黄铜表面组成吸附保护膜， 从而抑制腐蚀。通过极化曲线的测定可W获得黄铜的腐蚀电位和腐蚀电流密度，从而来判 断黄铜腐蚀的程度，实验发现在循环冷却水中加入一定浓度的十二烷基苯横酸钢和Al2〇3纳 米颗粒，可W显著减小黄铜的腐蚀电流密度，减缓黄铜的腐蚀。
[0020] (2)成本低、环保安全、工艺简单:本发明不采用传统的苯并=氮挫、2-琉基苯并嚷 挫等缓蚀剂，采用廉价的十二烷基苯横酸盐和Al2〇3纳米颗粒，不仅环保安全，同时可W大幅 度降低使用成本。此外，整个缓蚀剂的制备过程中，因为原料种类少，操作条件简单，从而大 大简化了工艺难度，进一步降低了制备成本。
【附图说明】
[0021 ]图1为本发明的缓蚀剂的作用示意图；
[0022]图2为静态条件下，不同体系种黄铜的动电位极化曲线图；
[0023 ]图3为揽拌转速为1 OOOr/min时，不同体系中黄铜的动电位极化曲线图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0025] 实施例1
[0026] -种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂，包括去离子水和缓蚀剂主体，所述的缓蚀剂 主体包括表面活性剂和纳米颗粒，其中，表面活性剂为十二烷基苯横酸钢，纳米颗粒为Al2〇3 纳米颗粒，Ab化纳米颗粒和十二烷基苯横酸钢的质量比为0.5:1，所述的AI2O3纳米颗粒为 丫 -Al2〇3纳米颗粒，其粒径为20nm。
[0027] 上述缓蚀剂的制备方法，包括W下步骤：
[0028] (1)在室溫下，往去离子水中加入表面活性剂十二烷基苯横酸钢，充分混匀；
[0029] (2)再加入Al2〇3纳米颗粒，先揽拌1.5h，再超声30min，即得到目的产物。
[0030] 实施例2
[0031] -种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂，包括去离子水和缓蚀剂主体，所述的缓蚀剂 主体包括表面活性剂和纳米颗粒，其中，表面活性剂为十二烷基苯横酸钢，纳米颗粒为Al2〇3 纳米颗粒，AI2化纳米颗粒和十二烷基苯横酸钢的质量比为0.1:1，所述的AI2O3纳米颗粒为 丫 -Al2〇3纳米颗粒，其粒径为lOnm。。
[0032] 上述缓蚀剂的制备方法，包括W下步骤：
[0033] (1)在室溫下，往去离子水中加入表面活性剂十二烷基苯横酸钢，充分混匀；
[0034] (2)再加入Al2〇3纳米颗粒，先揽拌比，再超声15min，即得到目的产物。
[0035] 实施例3
[0036] -种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂，包括去离子水和缓蚀剂主体，所述的缓蚀剂 主体包括表面活性剂和纳米颗粒，其中，表面活性剂为十二烷基苯横酸钢，纳米颗粒为Al2〇3 纳米颗粒，Ab化纳米颗粒和十二烷基苯横酸钢的质量比为0.8:1，所述的AI2O3纳米颗粒为 丫 -A12化纳米颗粒，其粒径为30皿。。
[0037] 上述缓蚀剂的制备方法，包括W下步骤：
[0038] (1)在室溫下，往去离子水中加入表面活性剂十二烷基苯横酸钢，充分混匀；
[0039] (2)再加入Al2〇3纳米颗粒，先揽拌化，再超声45min，即得到目的产物。
[0040] 实施例4
[0041] -种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂，包括去离子水和缓蚀剂主体，所述的缓蚀剂 主体包括表面活性剂和纳米颗粒，其中，表面活性剂为十二烷基苯横酸钢，纳米颗粒为Al2〇3 纳米颗粒，AI2化纳米颗粒和十二烷基苯横酸钢的质量比为0.6:1，所述的AI2O3纳米颗粒为 丫 -A12化纳米颗粒，其粒径为25皿。
[0042] 上述缓蚀剂的制备方法，包括W下步骤：
[0043] (1)在室溫下，往去离子水中加入表面活性剂十二烷基苯横酸钢，充分混匀；
[0044] (2)再加入A12化纳米颗粒，先揽拌1.化，再超声30min，即得到目的产物。
[0045] 实施例5
[0046] 将实施例1制得的缓蚀剂加入模拟循环冷却水系统中测试其缓蚀效果，具体实验 方法如下所示。
[0047] 1、实验材料与实验介质
[004引 丫-Ab化纳米颗粒，直径20nm，实验用模拟冷却水的基本组成为：20mg/L Ca2+, 6mg/L Mg2+，360mg/L S042-，300mg/L Cr，379mg/L 化+，122mg/L 肥O3-。配制S个测试体系： 模拟水，模拟水+SDBS，模拟水+SDBS+Al203，如表1所示。
[0049]表1 S种实验介质的组成 「nnt;n1 LUUWJ 买验巧科巧钢的成分Ut% ) :Pb <
0.05;Fe < 0.10;Sb < 0.005;P< 0.01;Bi < 0.002;SnO.8~1.3;As 0.03~0.06;Cu 69.0~71.0;Zn余量。将黄铜加工成工作面为IcmX Icm的试片，工作面背面焊上导线，用环氧树脂封装非工作面。实验前用0#~6#砂纸逐级打 磨后，经丙酬、无水乙醇清洗后，室溫下干燥后备用。
[0化2] 2、测试方法
[0053]黄铜电极的动电位极化曲线均在CHI660E上进行，采用S电极体系，参比电极为饱 和甘隶电极，辅助电极为销电极，工作电极为黄铜电极。电化学阻抗谱的测试频率范围为 IOmHz-IOO曲Z，幅值lOmV。极化曲线测试扫描速率为0.3mV/s，实验溫度为30°C。
[0054] 实施例6
[0055]采用实施例5所述方法进行黄铜极化曲线测定，静态实验中，=个测试体系的黄铜 极化曲线的测定结果见图2。图2中，曲线1为黄铜在模拟水中的动电位极化曲线，此时黄铜 的腐蚀电流密度为8.25X10-7A/cm2;曲线2为模拟水中单独加入30mg/L的SDBS时，黄铜腐蚀 电流密度减小到4.65 X l〇-7A/cm2，缓蚀效率为43.6 %，表明SDBS具有一定的缓蚀效果；曲线 3为模拟水中同时含有30mg/L的SDBS和15mg/L的Al2〇3纳米颗粒时，黄铜的腐蚀电流密度进 一步减小为1.80 X l〇-7A/cm2，缓蚀效率为78.2%，说明SDBS和Al2〇3纳米颗粒间的协同作用， 可W进一步减缓黄铜在模拟冷却水中的腐蚀，提高其耐蚀性能。
[0056] 实施例7
[0057]采用实施例5所述方法进行黄铜极化曲线测定，对每个测试体系进行揽拌，转速为 10(K)r/min时，进行黄铜极化曲线的测定，结果见图3。从图3可W看出，与静态试验相比，转 速为lOOOr/min时，黄铜在S个体系中的腐蚀速率均加快。具体的变化为：曲线1为黄铜在模 拟水中的动电位极化曲线，黄铜的腐蚀电流密度为9.55Xl(T 7A/cm2;曲线2为模拟水中单独 加入30mg/L的SDBS时，黄铜腐蚀电流密度减小到5.19 X IQ-7A/cm2，缓蚀效率为45.65 %，表 明SDBS具有良好的缓蚀效果；曲线3为模拟水中同时含有30mg/L的SDBS和15mg/L的Al2〇3纳 米颗粒时，黄铜的腐蚀电流密度进一步减小为3.11 X l(T7A/cm2,缓蚀效率为77.9%，说明与 SDBS单独缓蚀作用相比，SDBS和Al2〇3纳米颗粒间的协同作用，可W进一步减缓黄铜在模拟 冷却水中的腐蚀。
[0化引实施例8
[0059] 采用实施例5所述方法进行黄铜极化曲线测定，与实施例6的测试条件对比，除了 (模拟水+SDBS)测试系统与(模拟水+SDBS+Al2〇3)测试系统中的SDBS的添加量满足其浓度为 100mg/L(Al2〇3纳米颗粒对应为SDBS的1/2)外，其余均相同。结果发现，黄铜在模拟水中的腐 蚀电流密度为8.25 X l〇-7A/cm2;模拟水中单独加入lOOmg/L的SDBS时，黄铜腐蚀电流密度减 小到3.60 X l〇-7A/cm2，缓蚀效率为56.4% ;模拟水中同时含有lOOmg/L的SDBS和50mg/L的 Al2〇3纳米颗粒时，黄铜的腐蚀电流密度减小为1.12 X l(T7A/cm2，缓蚀效率为86.4%。
[0060] 实施例9
[0061 ]采用实施例5所述方法进行黄铜极化曲线测定，与实施例6的测试条件对比，除了 (模拟水+SDBS)测试系统与(模拟水+SDBS+Al2〇3)测试系统中的SDBS的添加量满足其浓度为 500mg/L(Al2〇3纳米颗粒对应为SDBS的1/2)外，其余均相同。结果发现，黄铜在模拟水中的腐 蚀电流密度为8.25 X l〇-7A/cm2;模拟水中单独加入500mg/L的SDBS时，黄铜腐蚀电流密度减 小到3.17X10- 7A/cm2，缓蚀效率为61.6%;模拟水中同时含有500mg/L的SDBS和250mg/L的 Al2〇3纳米颗粒时，黄铜的腐蚀电流密度减小为0.65 X l(T7A/cm2，缓蚀效率为92.1 %。
[00创实施例10
[0063] 采用实施例5所述方法进行黄铜极化曲线测定，与实施例6的测试条件对比，除了 (模拟水+SDBS)测试系统与(模拟水+SDBS+Al2〇3)测试系统中的SDBS的添加量满足其浓度为 5mg/L(Al2化纳米颗粒对应为SDBS的1/2)外，其余均相同。结果发现，黄铜在模拟水中的腐蚀 电流密度为8.25 X l〇-7A/cm2;模拟水中单独加入5mg/L的SDBS时，黄铜腐蚀电流密度减小到 6.17 X l〇-7A/cm2，缓蚀效率为25.2% ;模拟水中同时含有5mg/L的SDBS和2.5mg/L的Al2〇3纳 米颗粒时，黄铜的腐蚀电流密度减小为3.15X l(T7A/cm2,缓蚀效率为61.8%。
[0064] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。 熟悉本领域技术的人员显然可W容易地对运些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般 原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领 域技术人员根据本发明的掲示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂，包括水和缓蚀剂主体，其特征在于，所述的缓蚀 剂主体包括表面活性剂和纳米颗粒，其中，表面活性剂为十二烷基苯磺酸盐，纳米颗粒为 Ah03纳米颗粒。2. 根据权利要求1所述的一种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂，其特征在于，所述的十二 烷基苯磺酸盐为十二烷基苯磺酸钠，所述的水为去离子水。3. 根据权利要求2所述的一种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂，其特征在于，所述的缓蚀 剂中，Al2〇3纳米颗粒和十二烷基苯磺酸钠的质量比为(0.1~0.8): 1。4. 根据权利要求1所述的一种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂，其特征在于，所述的Al2〇3 纳米颗粒为Y _Al2〇3纳米颗粒，其粒径为10~30nm。5. 如权利要求1~4任一所述的用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂的制备方法，其特征在 于，包括以下步骤： (1) 往水中加入表面活性剂十二烷基苯磺酸盐，充分混匀； (2) 再加入Al2〇3纳米颗粒，经搅拌、超声处理后，即得到目的产物。6. 根据权利要求5所述的一种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂的制备方法，其特征在于， 步骤(1)和步骤(2)均是在室温下进行的。7. 根据权利要求5所述的一种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂的制备方法，其特征在于， 步骤(2)中搅拌时间为1~2h，超声时间为15~45min。8. 如权利要求1~4任一所述的用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂用于抑制循环冷却水系 统中黄铜管的腐蚀。9. 根据权利要求8所述的一种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂的应用，其特征在于，缓蚀 剂的添加量满足:在黄铜管内流通的循环冷却水中十二烷基苯磺酸盐的浓度为5~500mg/ L〇
【专利摘要】本发明涉及一种用于抑制黄铜管腐蚀的缓蚀剂及其制备和应用，所述的缓蚀剂包括水和缓蚀剂主体，所述的缓蚀剂主体包括表面活性剂和纳米颗粒，其中，表面活性剂为十二烷基苯磺酸盐，纳米颗粒为Al2O3纳米颗粒；上述缓蚀剂的制备方法包括以下步骤：(1)往水中加入表面活性剂十二烷基苯磺酸盐，充分混匀；(2)再加入Al2O3纳米颗粒，经搅拌、超声处理后，即得到目的产物；制得的缓蚀剂用于抑制循环冷却水系统中黄铜管的腐蚀。与现有技术相比，本发明具有缓蚀效果好，成本低，环保安全，制备工艺简单等优点。
【IPC分类】C23F11/18, C23F11/16
【公开号】CN105714303
【申请号】CN201610100921
【发明人】葛红花, 袁群, 周宏旺, 孟新静, 赵玉增
【申请人】上海电力学院