一种抑制碳钢在海水中腐蚀的绿色复配缓蚀剂的制作方法

[0001]
本发明属于碳钢在海水介质中的防腐蚀领域，涉及一种抑制碳钢在海水中腐蚀的绿色复配缓蚀剂。


背景技术：

[0002]
随着淡水资源日益匮乏，淡水危机越来越明显的摆在我们面前，而海水资源丰富，有效的开发利用海水能从根本上解决淡水危机。海水的直接利用主要是直接用海水代替淡水应用到工农业生产中，间接利用海水主要是开发利用海水中的化学资源，提取海水中的有用物质。在发达地区，利用海水代替淡水广泛应用于沿海电力、冶金、化工、石油等工业领域。尤其是日本和欧洲，每年的海水用量很大。海水冷却也越来越受到大家的重视，用量也在不断增加。滨海火电厂、核电站的凝汽器多用海水冷却。碳钢是海水中应用最广泛的材料之一，碳钢在海水中的腐蚀严重。因为海水相比一般淡水有以下几个特点：
[0003]
1)流动海水中溶解氧丰富，可起到去极化作用
[0004]
2)海水中氯离子含量高，氯离子穿透性极强，容易穿透碳钢表面的保护膜造成缝隙腐蚀和孔蚀
[0005]
3)海水中微生物吸附在碳钢表面可造成严重的微生物腐蚀。
[0006]
用海水代替淡水应用在循环冷却系统中，必须要解决结垢、腐蚀和生物附着等问题。
[0007]
碳钢在海水中的缓蚀剂种类复杂，按化学成分可分为无机、有机和复合型缓蚀剂。单一的无机盐类缓蚀剂在海水中用量大，虽然有些缓蚀剂使用效果良好，但对环境有着不同程度的破坏，如铬酸盐等；单一的有机化合物在海水中缓蚀效率低，成本高也限制了其进一步的推广和大量使用。天然缓蚀剂虽然易于生物降解，无毒无公害，但一般缓蚀效率低，用量大，且成分比较复杂，缓蚀机理有待进一步研究。
[0008]
目前我国在海水缓蚀剂领域的研究还出于初级阶段，技术还不够成熟和完善，还在不断的发展之中，未来的缓蚀剂的发展方向必定是在对环境无害的前提下，进一步降低成本，提高缓蚀效率。


技术实现要素：

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本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种抑制碳钢在海水中腐蚀的绿色复配缓蚀剂，该缓蚀剂的缓蚀效率高，且成本低。
[0010]
为达到上述目的，本发明所述的抑制碳钢在海水中腐蚀的绿色复配缓蚀剂包括pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠。
[0011]
pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠的含量分别为20～30mg/l、6～8mg/l、40～50mg/l、40～50mg/l、10～15mg/l及10～15mg/l。
[0012]
pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠的含量分别为30mg/l、6mg/l、50mg/l、50mg/l、10mg/l及10mg/l。
[0013]
本发明具有以下有益效果：
[0014]
本发明所述的抑制碳钢在海水中腐蚀的绿色复配缓蚀剂在具体操作时，包括pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠，其中，、pasp和hpma都属于有机酸类，无毒无公害，还具有很好的阻垢性能，钼酸盐、柠檬酸盐和硅酸盐都是环境友好型缓蚀剂，其中，聚环氧琥珀酸(pesa)是一种无磷、可生物降解的绿色水处理剂，同时还兼顾一定的阻垢性能，适于高温高碱度的水环境，非常适合海水循环冷却水环境，但是其在单独使用时效果较差；聚天冬氨酸(pasp)易被生物降解，产物对环境无害，其分子中有2种可提供配位电子的基团：酸性的羧基(-cooh-)和碱性的亚胺基(-nh-)，可在水溶液中与金属离子形成络合物，其在单独使用时缓蚀效率低，用量较大才有较好的效果；水解聚马来酸酐(hpma)是一种低分子量聚合物电解质，无毒，易溶于水，化学稳定性及热稳定性高，有一定的缓蚀作用，也有很好的阻垢性能，在低压锅炉、输水输油管线及工业循环冷却水中均有应用；柠檬酸钠作为水处理剂使用时，和其他缓蚀剂呈现很好的协同作用，其易溶于水，对海水中的钙镁等金属离子具有一定的螯合能力，具有较强的抗沉积能力，易于生物降解，是一种有待继续开发的绿色缓蚀剂；钼酸钠低毒，无公害，在国外应用比较广泛。其属于阳极钝化型缓蚀剂，但其防护膜有孔隙，耐蚀性不如铬酸盐，单独使用必须要保证足够高的浓度；硅酸钠应用较早，其成本低，资源丰富，对繁殖细菌也有一定的抑制作用，无毒无害，是一种绿色环保型缓蚀剂，与其他成膜缓蚀剂同时使用时，其可以吸附在金属的表面，形成一层细密、坚韧的硅铁稳定膜，使碳钢与腐蚀环境隔离，从而有效抑制碳钢的腐蚀。
附图说明
[0015]
图1为验证性试验中四种试液下的电化学原极化曲线测试图；
[0016]
图2为验证性试验中四种试液下起始极化电位归零后电化学极化曲线测试图。
具体实施方式
[0017]
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0018]
实施例一
[0019]
本发明所述的抑制碳钢在海水中腐蚀的绿色复配缓蚀剂包括pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠。
[0020]
pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠的含量分别为30mg/l、6mg/l、50mg/l、50mg/l、10mg/l及10mg/l。
[0021]
实施例二
[0022]
本发明所述的抑制碳钢在海水中腐蚀的绿色复配缓蚀剂包括pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠。
[0023]
pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠的含量分别为20mg/l、6mg/l、40mg/l、40mg/l、10mg/l及10mg/l。
[0024]
实施例三
[0025]
本发明所述的抑制碳钢在海水中腐蚀的绿色复配缓蚀剂包括pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠。
[0026]
pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠的含量分别为30mg/l、8mg/l、50mg/
l、50mg/l、15mg/l及15mg/l。
[0027]
实施例四
[0028]
本发明所述的抑制碳钢在海水中腐蚀的绿色复配缓蚀剂包括pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠。
[0029]
pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠的含量分别为25mg/l、7mg/l、45mg/l、45mg/l、35mg/l及13mg/l。
[0030]
实施例五
[0031]
本发明所述的抑制碳钢在海水中腐蚀的绿色复配缓蚀剂包括pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠。
[0032]
pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠的含量分别为22mg/l、6.5mg/l、43mg/l、43mg/l、11mg/l及11mg/l。
[0033]
实施例六
[0034]
本发明所述的抑制碳钢在海水中腐蚀的绿色复配缓蚀剂包括pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠。
[0035]
pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠的含量分别为28mg/l、7.5mg/l、48mg/l、48mg/l、14mg/l及14mg/l。
[0036]
实施例七
[0037]
本发明所述的抑制碳钢在海水中腐蚀的绿色复配缓蚀剂包括pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠。
[0038]
pesa、hpma、pasp、柠檬酸钠、钼酸钠及硅酸钠的含量分别为30mg/l、6mg/l、50mg/l、40mg/l、15mg/l及10mg/l。
[0039]
验证性试验
[0040]
试验用海水由某海域水过滤所得，碳钢试片按gb/t 19291-2006《金属和合金的腐蚀实验一般原则》进行挂片试验。
[0041]
试验1，试验介质为空白海水时，碳钢的腐蚀速率为0.286mm/a。
[0042]
试验2，试验介质为200mg/l硅酸钠时，腐蚀速率为0.182mm/a。
[0043]
试验3，试验介质为30mg/l pesa、6mg/l hpma、50mg/l pasp、50mg/l柠檬酸钠、10mg/l钼酸钠、10mg/l硅酸钠时，腐蚀速率为0.027mm/a。
[0044]
试验4，试验介质为30mg/l pesa、6mg/l hpma、50mg/l pasp、50mg/l柠檬酸钠、10mg/l钼酸钠、10mg/l硅酸钠，调节ph到9.6时，腐蚀速率为0.021mm/a。
[0045]
投入该缓蚀剂配方后，碳钢在50℃海水中挂片72h，腐蚀速率可由0.286mm/a降至0.027mm/a，缓蚀率可达90.6％，满足gb/t 23248-2009《循环海水冷却水处理的规范》规定小于0.075mm/a的腐蚀速率，适当升高ph值有利于抑制碳钢的腐蚀。
[0046]
根据试验得到的腐蚀速率，选择四种试液进行电化学极化曲线测试，碳钢在四种试液中的极化曲线见附图，在相同极化电位下，四种试液中碳钢自腐蚀电位ecorr的大小顺序是：
①
<
③
≈
④
<
②
，自腐蚀电位负值越小，则说明腐蚀倾向越小，可见加入缓蚀剂后，一定程度上增加了腐蚀的难度，其中200mg/l硅酸钠最为明显，但是随着极化的进行，200mg/l硅酸钠试液中腐蚀电流慢慢接近空白海水，所以长时间的缓蚀效果不好；在相同极化电位下碳钢在
③
号和
④
号试液中的电流密度较小，即腐蚀速率减小了，而且自腐蚀电位升高。