铝板式换热器碱洗缓蚀剂的研制.pdf

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1、铝板式换热器碱洗缓蚀剂的研制韦玉堂1，孙立明2，赵莹2，王春芳2(1．河北科技大学机械电子工程学院，河北石家庄050018；2．河北科技大学化学与制药工程学院)[摘要]以硅酸钠、葡萄糖酸钠、苯骈三氮唑(BTA)、酒石酸钙、表面活性剂等合成了铝板式换热器碱洗缓蚀剂缓蚀剂，并用腐蚀失重法进行了评价。在8％氢氧化钠介质中，硅酸钠：葡萄糖酸钠：苯骈三氮唑(BTA)：酒石酸钙：表面活性剂=1．0：0．5：0．2：0．4：0．05，40oC时，铝缓蚀率可达96％以上。[关键词]氢氧化钠；腐蚀；缓蚀剂；铝[中图分类号]TGl74．42[文献标识码

2、]A[文章编号]1001—1560(2006)07(增刊)-0177—020前言铝具有材质轻、导热好、易于加工以及在中性、近中性的水和大气中十分耐蚀等特点，广泛用于制造铝板式冷换设备、冷凝器、空冷器、结晶器、反应器、干燥器、贮槽、槽车及配管等。此外，在建筑、交通运输、轻工与民用等行业也有大量的应用。但铝冷换设备在使用一段时间后，灰尘、油污、工作介质等很容易在设备表面形成污垢，污垢下面铝材腐蚀的同时还形成较大的热阻，严重影响设备制冷作用¨，2，3，4，5J。为维护设备的正常运行和延长使用寿命，铝冷换设备应该定期清洗，尤其是化学清洗u，

3、2o。为使铝质设备碱清洗成为可能，人们对碱性溶液中铝的缓蚀剂研究做了大量工作，但由于缓蚀性能差、缓蚀作用时间短或抗干扰性能差等原因，大多数缓蚀剂尚无法投入实际应用∞o。1实验1．1主要仪器与原料恒温水浴、精密搅拌器、电子天平、铝挂片。硅酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸钙、苯骈三氮唑(BTA)、十二烷基苯磺酸纳、无水乙醇、丙酮等。1．2实验装置按照标准GB／T18175—2000规定的旋转挂片法，测试复配缓蚀剂的缓蚀效果。旋转挂片法装置见图1。[收稿日期]2006—05—11图1旋转挂片法装置图1一旋转轴2一温控仪3一测温探头4一电加热器5一

4、试片固定装置6一恒温水浴锅7一试杯8一试片9一温度计10一通气管1．3复配及缓蚀剂性能试验实验材料为铝，Ⅱ型标准挂片，规格为50mm×25inin×2inin，面积28cm2。所用挂片均经金相砂纸逐级打磨，再经蒸馏水、无水乙醇清洗后再用丙酮清洗、冷风吹干，置于干燥器24h以上，备用。实验采用失重法，实验温度50℃。将试片旋转的线速度保持在0．35m／s(70r／min)，时间72h，挂片按GB／T18175--2000方法处理后称重，再按下式计算挂片的腐蚀率y：V(mm／a)=8．76×104·AW／s·t·P式中△形一为挂片的失重

5、，gs——挂片的表面积，cm2t——时间，hp——挂片密度，g／m3然后按下式计算缓蚀剂对铝的缓蚀率E：E(％)=100·(％一％)／％式中K——空白腐蚀率％——给定缓蚀剂的腐蚀率铝板式换热器碱洗缓蚀剂的研制试验溶液为加有不同缓蚀剂的8％氢氧化钠溶液和空白对照。在已有的碱性介质铝缓蚀剂研究基础上¨“0I，选用效果较好的缓蚀剂品种、添加剂进行复配和缓蚀性能检验，寻找缓蚀剂与缓蚀剂之间、缓蚀剂与添加剂之间的协同效应，从而制备高效、环境友好的缓蚀剂。协同效应可解释为：(1)存在活性阴离子时的协同作用，一般可活性离子吸附。活性离子一金属偶极

6、的负端向溶液起架桥作用，有利于有机阳离子吸附。也可解释为由于偶极负端朝向溶液，造成金属和溶液之间出现附加电位差，使金属零电荷电位正移，而有利于有机阳离子吸附。分子中的氮原子有未配对电子，与活性离子间形成共价键化学吸附，产生协同作用。(2)协同作用与吸附层状态有关，缓蚀剂在金属表面发生化学作用形成高分子化合物；吸附层中不同极性分子间发生作用，提高表面覆盖度或形成多分子层；吸附物相互作用提高了吸附层的稳定性。(3)加合效应产生协同作用，两种物质在相同位置以相同的吸附机理通过加合作用产生协同作用或两种物质在不同的位置吸附起协同作用。表面活

7、性剂与缓蚀剂复配后，一方面改变了金属表面的电荷状态和界面性质，使表面能量状态趋于稳定，从而增大腐蚀反应的活化能，使腐蚀速率减小。此外，在金属表面能够共同吸附成三维网状膜，长链表面活性剂可有效填补膜层缝隙，使膜层增厚，阻碍电荷和物质的转移，减小了腐蚀速率。2实验结果针对现有的碱性介质铝缓蚀剂存在着缓蚀率偏低、剂量大、有的有毒性、价格高等问题，本研究采用的技术路线为：(1)选用缓蚀性能好、低毒、有协同作用的缓蚀剂，如葡萄酸钠、苯骈三氮唑(BTA)、钙盐等H、3，6，7、8I；(2)加入表面活性剂。由于许多表面活性剂分子中含有N、O、S、

8、P等原子的活性基团和烃基非极性基团，所以，除具有表面活性剂的特性外，由于相似的结构和特性吸附，同时也表现出缓蚀剂的性能，与缓蚀剂复配后，可以提高缓蚀率，降低缓蚀剂用量，提高综合性能旧’10o。大量实验及正交实验表明：硅酸钠：葡萄糖酸钠