一種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑及其制備和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種緩蝕劑及其制備和應(yīng)用，尤其是設(shè)及一種用于抑制黃銅管腐蝕的 緩蝕劑及其制備和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于具有高的熱容量和相對(duì)低廉的成本，水是熱交換系統(tǒng)最常用的冷卻工質(zhì)。水 資源的日益短缺迫使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)通過提高濃縮倍率來節(jié)約水資源，同時(shí)地表水的污染 使冷卻水水質(zhì)不斷惡化，使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)熱交換金屬表面存在比較嚴(yán)重的腐蝕。目前循 環(huán)冷卻水系統(tǒng)中常用的熱交換金屬為黃銅管。過去人們對(duì)黃銅緩蝕劑的研究主要集中在氮 挫類、嚷挫類等有機(jī)緩蝕劑，通過運(yùn)些緩蝕劑在金屬表面的吸附成膜來抑制腐蝕。但運(yùn)些緩 蝕劑的使用成本較高。
[0003] 中國(guó)專利化201310308257.9公開了一種黃銅緩蝕劑及其制備方法，所述的黃銅緩 蝕劑，包括溶質(zhì)和溶劑，所述的溶劑為水，所述的溶質(zhì)為簇甲基纖維素鋼與ZnS〇4，其中化-CMC為l-9mg/L，ZnS〇4為4mg/L。其制備方法，即將化-CM礎(chǔ)日入到水中，控制溫度為70°C下攬 拌化，冷卻至室溫，再添加化S〇4 ? 7也0,即得到黃銅緩蝕劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種用于抑制黃銅 管腐蝕的緩蝕劑及其制備和應(yīng)用。
[0005] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑，包括水和緩蝕劑主體，所述的緩蝕劑主體包 括表面活性劑和納米顆粒，其中，表面活性劑為十二烷基苯橫酸鹽，納米顆粒為Ah〇3納米顆 粒。
[0007] 所述的十二烷基苯橫酸鹽為十二烷基苯橫酸鋼(SDBS)，所述的水為去離子水。
[000引所述的緩蝕劑中，Ab化納米顆粒和十二烷基苯橫酸鋼的質(zhì)量比為(0.1~0.8): 1。
[0009] 所述的AI2O3納米顆粒為丫 -Ah化納米顆粒，其粒徑為10~30皿。
[0010] 用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑的制備方法，包括W下步驟：
[0011] (1)往水中加入表面活性劑十二烷基苯橫酸鹽，充分混勻；
[001^ (2)再加入Ah03納米顆粒，經(jīng)攬拌、超聲處理后，即得到目的產(chǎn)物。
[0013] 步驟(1)和步驟(2)均是在室溫下進(jìn)行的。
[0014] 步驟(2)中攬拌時(shí)間為1~化，超聲時(shí)間為15~45min。
[0015] 上述用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑主要用于抑制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中黃銅管的腐 蝕。
[0016] -種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑的應(yīng)用，緩蝕劑的添加量滿足:在黃銅管內(nèi)流 通的循環(huán)冷卻水中十二烷基苯橫酸鹽的濃度為5~500mg/L。
[0017] 本發(fā)明的用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑，特別適用于銅管凝汽器等循環(huán)冷卻水系 統(tǒng)，當(dāng)將緩蝕劑加入冷卻水系統(tǒng)后，帶正電荷的Al2〇3納米顆粒通過靜電作用吸附帶負(fù)電荷 的十二烷基苯橫酸離子(Cl祀9S〇3l，而Cl抽29S031I過靜電作用又吸附在帶正電荷的黃銅表 面，使SDBS和Al2〇3納米顆粒間產(chǎn)生協(xié)同作用，在黃銅表面形成較為致密的吸附保護(hù)膜，顯著 提高黃銅的耐蝕性能，如圖1所示。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0019] (1)緩蝕效果好：由于循環(huán)冷卻水中的氯離子和硫酸根離子可W促進(jìn)黃銅腐蝕，而 本發(fā)明中的十二烷基苯橫酸離子和Al2〇3納米顆?？蒞共吸附在黃銅表面組成吸附保護(hù)膜， 從而抑制腐蝕。通過極化曲線的測(cè)定可W獲得黃銅的腐蝕電位和腐蝕電流密度，從而來判 斷黃銅腐蝕的程度，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在循環(huán)冷卻水中加入一定濃度的十二烷基苯橫酸鋼和Al2〇3納 米顆粒，可W顯著減小黃銅的腐蝕電流密度，減緩黃銅的腐蝕。
[0020] (2)成本低、環(huán)保安全、工藝簡(jiǎn)單:本發(fā)明不采用傳統(tǒng)的苯并=氮挫、2-琉基苯并嚷 挫等緩蝕劑，采用廉價(jià)的十二烷基苯橫酸鹽和Al2〇3納米顆粒，不僅環(huán)保安全，同時(shí)可W大幅 度降低使用成本。此外，整個(gè)緩蝕劑的制備過程中，因?yàn)樵戏N類少，操作條件簡(jiǎn)單，從而大 大簡(jiǎn)化了工藝難度，進(jìn)一步降低了制備成本。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發(fā)明的緩蝕劑的作用示意圖；
[0022]圖2為靜態(tài)條件下，不同體系種黃銅的動(dòng)電位極化曲線圖；
[0023 ]圖3為攬拌轉(zhuǎn)速為1 OOOr/min時(shí)，不同體系中黃銅的動(dòng)電位極化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] -種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑，包括去離子水和緩蝕劑主體，所述的緩蝕劑 主體包括表面活性劑和納米顆粒，其中，表面活性劑為十二烷基苯橫酸鋼，納米顆粒為Al2〇3 納米顆粒，Ab化納米顆粒和十二烷基苯橫酸鋼的質(zhì)量比為0.5:1，所述的AI2O3納米顆粒為 丫 -Al2〇3納米顆粒，其粒徑為20nm。
[0027] 上述緩蝕劑的制備方法，包括W下步驟：
[0028] (1)在室溫下，往去離子水中加入表面活性劑十二烷基苯橫酸鋼，充分混勻；
[0029] (2)再加入Al2〇3納米顆粒，先攬拌1.5h，再超聲30min，即得到目的產(chǎn)物。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] -種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑，包括去離子水和緩蝕劑主體，所述的緩蝕劑 主體包括表面活性劑和納米顆粒，其中，表面活性劑為十二烷基苯橫酸鋼，納米顆粒為Al2〇3 納米顆粒，AI2化納米顆粒和十二烷基苯橫酸鋼的質(zhì)量比為0.1:1，所述的AI2O3納米顆粒為 丫 -Al2〇3納米顆粒，其粒徑為lOnm。。
[0032] 上述緩蝕劑的制備方法，包括W下步驟：
[0033] (1)在室溫下，往去離子水中加入表面活性劑十二烷基苯橫酸鋼，充分混勻；
[0034] (2)再加入Al2〇3納米顆粒，先攬拌比，再超聲15min，即得到目的產(chǎn)物。
[0035] 實(shí)施例3
[0036] -種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑，包括去離子水和緩蝕劑主體，所述的緩蝕劑 主體包括表面活性劑和納米顆粒，其中，表面活性劑為十二烷基苯橫酸鋼，納米顆粒為Al2〇3 納米顆粒，Ab化納米顆粒和十二烷基苯橫酸鋼的質(zhì)量比為0.8:1，所述的AI2O3納米顆粒為 丫 -A12化納米顆粒，其粒徑為30皿。。
[0037] 上述緩蝕劑的制備方法，包括W下步驟：
[0038] (1)在室溫下，往去離子水中加入表面活性劑十二烷基苯橫酸鋼，充分混勻；
[0039] (2)再加入Al2〇3納米顆粒，先攬拌化，再超聲45min，即得到目的產(chǎn)物。
[0040] 實(shí)施例4
[0041] -種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑，包括去離子水和緩蝕劑主體，所述的緩蝕劑 主體包括表面活性劑和納米顆粒，其中，表面活性劑為十二烷基苯橫酸鋼，納米顆粒為Al2〇3 納米顆粒，AI2化納米顆粒和十二烷基苯橫酸鋼的質(zhì)量比為0.6:1，所述的AI2O3納米顆粒為 丫 -A12化納米顆粒，其粒徑為25皿。
[0042] 上述緩蝕劑的制備方法，包括W下步驟：
[0043] (1)在室溫下，往去離子水中加入表面活性劑十二烷基苯橫酸鋼，充分混勻；
[0044] (2)再加入A12化納米顆粒，先攬拌1.化，再超聲30min，即得到目的產(chǎn)物。
[0045] 實(shí)施例5
[0046] 將實(shí)施例1制得的緩蝕劑加入模擬循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中測(cè)試其緩蝕效果，具體實(shí)驗(yàn) 方法如下所示。
[0047] 1、實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)介質(zhì)
[004引 丫-Ab化納米顆粒，直徑20nm，實(shí)驗(yàn)用模擬冷卻水的基本組成為：20mg/L Ca2+, 6mg/L Mg2+，360mg/L S042-，300mg/L Cr，379mg/L 化+，122mg/L 肥O3-。配制S個(gè)測(cè)試體系： 模擬水，模擬水+SDBS，模擬水+SDBS+Al203，如表1所示。
[0049]表1 S種實(shí)驗(yàn)介質(zhì)的組成 「nnt;n1 LUUWJ 買驗(yàn)巧科巧鋼的成分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。將黃銅加工成工作面為IcmX Icm的試片，工作面背面焊上導(dǎo)線，用環(huán)氧樹脂封裝非工作面。實(shí)驗(yàn)前用0#~6#砂紙逐級(jí)打 磨后，經(jīng)丙酬、無水乙醇清洗后，室溫下干燥后備用。
[0化2] 2、測(cè)試方法
[0053]黃銅電極的動(dòng)電位極化曲線均在CHI660E上進(jìn)行，采用S電極體系，參比電極為飽 和甘隸電極，輔助電極為銷電極，工作電極為黃銅電極。電化學(xué)阻抗譜的測(cè)試頻率范圍為 IOmHz-IOO曲Z，幅值lOmV。極化曲線測(cè)試掃描速率為0.3mV/s，實(shí)驗(yàn)溫度為30°C。
[0054] 實(shí)施例6
[0055]采用實(shí)施例5所述方法進(jìn)行黃銅極化曲線測(cè)定，靜態(tài)實(shí)驗(yàn)中，=個(gè)測(cè)試體系的黃銅 極化曲線的測(cè)定結(jié)果見圖2。圖2中，曲線1為黃銅在模擬水中的動(dòng)電位極化曲線，此時(shí)黃銅 的腐蝕電流密度為8.25X10-7A/cm2;曲線2為模擬水中單獨(dú)加入30mg/L的SDBS時(shí)，黃銅腐蝕 電流密度減小到4.65 X l〇-7A/cm2，緩蝕效率為43.6 %，表明SDBS具有一定的緩蝕效果；曲線 3為模擬水中同時(shí)含有30mg/L的SDBS和15mg/L的Al2〇3納米顆粒時(shí)，黃銅的腐蝕電流密度進(jìn) 一步減小為1.80 X l〇-7A/cm2，緩蝕效率為78.2%，說明SDBS和Al2〇3納米顆粒間的協(xié)同作用， 可W進(jìn)一步減緩黃銅在模擬冷卻水中的腐蝕，提高其耐蝕性能。
[0056] 實(shí)施例7
[0057]采用實(shí)施例5所述方法進(jìn)行黃銅極化曲線測(cè)定，對(duì)每個(gè)測(cè)試體系進(jìn)行攬拌，轉(zhuǎn)速為 10(K)r/min時(shí)，進(jìn)行黃銅極化曲線的測(cè)定，結(jié)果見圖3。從圖3可W看出，與靜態(tài)試驗(yàn)相比，轉(zhuǎn) 速為lOOOr/min時(shí)，黃銅在S個(gè)體系中的腐蝕速率均加快。具體的變化為：曲線1為黃銅在模 擬水中的動(dòng)電位極化曲線，黃銅的腐蝕電流密度為9.55Xl(T 7A/cm2;曲線2為模擬水中單獨(dú) 加入30mg/L的SDBS時(shí)，黃銅腐蝕電流密度減小到5.19 X IQ-7A/cm2，緩蝕效率為45.65 %，表 明SDBS具有良好的緩蝕效果；曲線3為模擬水中同時(shí)含有30mg/L的SDBS和15mg/L的Al2〇3納 米顆粒時(shí)，黃銅的腐蝕電流密度進(jìn)一步減小為3.11 X l(T7A/cm2,緩蝕效率為77.9%，說明與 SDBS單獨(dú)緩蝕作用相比，SDBS和Al2〇3納米顆粒間的協(xié)同作用，可W進(jìn)一步減緩黃銅在模擬 冷卻水中的腐蝕。
[0化引實(shí)施例8
[0059] 采用實(shí)施例5所述方法進(jìn)行黃銅極化曲線測(cè)定，與實(shí)施例6的測(cè)試條件對(duì)比，除了 (模擬水+SDBS)測(cè)試系統(tǒng)與(模擬水+SDBS+Al2〇3)測(cè)試系統(tǒng)中的SDBS的添加量滿足其濃度為 100mg/L(Al2〇3納米顆粒對(duì)應(yīng)為SDBS的1/2)外，其余均相同。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黃銅在模擬水中的腐 蝕電流密度為8.25 X l〇-7A/cm2;模擬水中單獨(dú)加入lOOmg/L的SDBS時(shí)，黃銅腐蝕電流密度減 小到3.60 X l〇-7A/cm2，緩蝕效率為56.4% ;模擬水中同時(shí)含有l(wèi)OOmg/L的SDBS和50mg/L的 Al2〇3納米顆粒時(shí)，黃銅的腐蝕電流密度減小為1.12 X l(T7A/cm2，緩蝕效率為86.4%。
[0060] 實(shí)施例9
[0061 ]采用實(shí)施例5所述方法進(jìn)行黃銅極化曲線測(cè)定，與實(shí)施例6的測(cè)試條件對(duì)比，除了 (模擬水+SDBS)測(cè)試系統(tǒng)與(模擬水+SDBS+Al2〇3)測(cè)試系統(tǒng)中的SDBS的添加量滿足其濃度為 500mg/L(Al2〇3納米顆粒對(duì)應(yīng)為SDBS的1/2)外，其余均相同。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黃銅在模擬水中的腐 蝕電流密度為8.25 X l〇-7A/cm2;模擬水中單獨(dú)加入500mg/L的SDBS時(shí)，黃銅腐蝕電流密度減 小到3.17X10- 7A/cm2，緩蝕效率為61.6%;模擬水中同時(shí)含有500mg/L的SDBS和250mg/L的 Al2〇3納米顆粒時(shí)，黃銅的腐蝕電流密度減小為0.65 X l(T7A/cm2，緩蝕效率為92.1 %。
[00創(chuàng)實(shí)施例10
[0063] 采用實(shí)施例5所述方法進(jìn)行黃銅極化曲線測(cè)定，與實(shí)施例6的測(cè)試條件對(duì)比，除了 (模擬水+SDBS)測(cè)試系統(tǒng)與(模擬水+SDBS+Al2〇3)測(cè)試系統(tǒng)中的SDBS的添加量滿足其濃度為 5mg/L(Al2化納米顆粒對(duì)應(yīng)為SDBS的1/2)外，其余均相同。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黃銅在模擬水中的腐蝕 電流密度為8.25 X l〇-7A/cm2;模擬水中單獨(dú)加入5mg/L的SDBS時(shí)，黃銅腐蝕電流密度減小到 6.17 X l〇-7A/cm2，緩蝕效率為25.2% ;模擬水中同時(shí)含有5mg/L的SDBS和2.5mg/L的Al2〇3納 米顆粒時(shí)，黃銅的腐蝕電流密度減小為3.15X l(T7A/cm2,緩蝕效率為61.8%。
[0064] 上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。 熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可W容易地對(duì)運(yùn)些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般 原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng) 域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的掲示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑，包括水和緩蝕劑主體，其特征在于，所述的緩蝕 劑主體包括表面活性劑和納米顆粒，其中，表面活性劑為十二烷基苯磺酸鹽，納米顆粒為 Ah03納米顆粒。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑，其特征在于，所述的十二 烷基苯磺酸鹽為十二烷基苯磺酸鈉，所述的水為去離子水。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑，其特征在于，所述的緩蝕 劑中，Al2〇3納米顆粒和十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為(0.1~0.8): 1。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑，其特征在于，所述的Al2〇3 納米顆粒為Y _Al2〇3納米顆粒，其粒徑為10~30nm。5. 如權(quán)利要求1~4任一所述的用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟： (1) 往水中加入表面活性劑十二烷基苯磺酸鹽，充分混勻； (2) 再加入Al2〇3納米顆粒，經(jīng)攪拌、超聲處理后，即得到目的產(chǎn)物。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑的制備方法，其特征在于， 步驟(1)和步驟(2)均是在室溫下進(jìn)行的。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑的制備方法，其特征在于， 步驟(2)中攪拌時(shí)間為1~2h，超聲時(shí)間為15~45min。8. 如權(quán)利要求1~4任一所述的用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑用于抑制循環(huán)冷卻水系 統(tǒng)中黃銅管的腐蝕。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑的應(yīng)用，其特征在于，緩蝕 劑的添加量滿足:在黃銅管內(nèi)流通的循環(huán)冷卻水中十二烷基苯磺酸鹽的濃度為5~500mg/ L〇
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑及其制備和應(yīng)用，所述的緩蝕劑包括水和緩蝕劑主體，所述的緩蝕劑主體包括表面活性劑和納米顆粒，其中，表面活性劑為十二烷基苯磺酸鹽，納米顆粒為Al2O3納米顆粒；上述緩蝕劑的制備方法包括以下步驟：(1)往水中加入表面活性劑十二烷基苯磺酸鹽，充分混勻；(2)再加入Al2O3納米顆粒，經(jīng)攪拌、超聲處理后，即得到目的產(chǎn)物；制得的緩蝕劑用于抑制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中黃銅管的腐蝕。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有緩蝕效果好，成本低，環(huán)保安全，制備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C23F11/18, C23F11/16
【公開號(hào)】CN105714303
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610100921
【發(fā)明人】葛紅花, 袁群, 周宏旺, 孟新靜, 趙玉增
【申請(qǐng)人】上海電力學(xué)院