一種自來水介質(zhì)中高效環(huán)保型鉬系鋼鐵緩蝕劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種自來水介質(zhì)中高效環(huán)保型鉬系鋼鐵緩蝕劑。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)緩蝕劑法抑制鋼鐵在自來水中的腐蝕不僅十分有效，而且較為簡便。在水中有溶解氧的存在下，緩蝕劑能在金屬表面形成具有保護作用的鈍化膜，從而抑制金屬的腐蝕，因此，利用緩蝕劑能大大抑制金屬腐蝕速度。目前主要使用的緩蝕劑有鉬系、磷系，硅系、有機物系等。其中，鉬系緩蝕劑緩蝕性能好，低毒、無公害，不會引起微生物的繁殖，適用于高溫、高PH值和高硬度水運行等特點。鉬酸鹽，特別是鉬酸鈉，是優(yōu)異的有色金屬、合金和鋼鐵的無毒緩蝕劑，應(yīng)用十分廣泛。鉬酸鈉生產(chǎn)工藝相對簡單，我國鉬資源豐富，且用鉬酸銨、氨浸渣生產(chǎn)鉬酸鈉潛力極大，因此在我國開展應(yīng)用鉬酸鈉緩蝕劑具有美好的前景。
[0003]鉬酸鈉緩蝕劑可應(yīng)用于鋼鐵、鍋爐、轉(zhuǎn)化涂層、循環(huán)冷卻水設(shè)備等方面。鉬酸鈉抑制局部腐蝕能力較強，抑制均勻腐蝕則需較高用量，當(dāng)濃度較低時反而會造成局部腐蝕加劇，因此在單獨使用時由于成本高、用量大而受到限制。目前，使用復(fù)合配方，借助分子間的協(xié)同緩蝕作用以提高鉬酸鈉緩蝕效率是最常用的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決以上問題，本發(fā)明實施例中提供了一種自來水介質(zhì)中高效環(huán)保型鉬系鋼鐵緩蝕劑。通過鉬酸鈉與硼酸鈉、硅酸鈉復(fù)配，借助分子間的協(xié)同緩蝕作用可使其互補，消除其缺陷，顯著降低鉬酸鈉的用量；同時，鉬酸鈉復(fù)配緩蝕劑可以在中性和堿性PH范圍及多種水質(zhì)條件下使用，一般無需調(diào)整pH。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)路線和原理如下:
[0006]鉬酸鈉(Na2MoO4)的緩蝕機理:鉬酸鈉作為陽極緩蝕劑，其緩蝕機理主要有沉積作用、吸附作用、膜離子的選擇性和氧化作用等。通過鉬酸鈉的緩蝕機理展開應(yīng)用。
[0007]鉬酸鈉與硼酸鈉、硅酸鈉的復(fù)配機理:[MoO4] 2_是一種弱氧化劑，[]?004]2_與基體金屬發(fā)生下列反應(yīng):Fe2.+[MoO4]2 — [Fe2+…[MoO4]2 ] — [Fe3+…[MoO4]2 ] — [Fe-MoO4-Fe2O3],產(chǎn)物[Fe-MoO4-Fe2O3],即為鈍化膜的主要成分。鉬酸鈉單獨使用時，低濃度的[MoO4F不足以在基體上形成具有保護作用的膜層，只有當(dāng)濃度提高到一定的量級，具有保護作用的鈍化膜才能形成，而要建立完整有效的致密保護膜層，由于其氧化性弱，所以需要相當(dāng)高的濃度。鉬酸鈉與硼酸鈉復(fù)配，硼酸鈉主要存在于保護膜的表面呈吸附狀態(tài)，由此彌補了鉬酸鈉鈍化膜的不完整性，提高了緩蝕效果。
[0008]硅酸鈉(Na2S13)是一種完全無毒性沉淀型的緩蝕劑，與似2]?004復(fù)配后緩蝕劑毒性降低。其協(xié)同效應(yīng)要比鉬酸鈉與磷酸鹽的協(xié)同效應(yīng)明顯。綜合考慮水處理藥劑的環(huán)境效應(yīng)，鉬酸鈉與硅酸鈉的復(fù)配，具有真正意義上的“綠色”概念。Na2S13形成的沉淀膜，能彌補Na2MoO4形成的鈍化膜的缺陷，從而在材料表面形成完整致密的保護膜層，阻止腐蝕的發(fā)生和進行。從雙極性膜的觀點來看，[MoOJ2MS13F與基體形成的膜層，內(nèi)層的陰離子選擇性氧化鐵膜阻止Fe2+、Fe3+通過膜層向溶液迀移，次外層由[MoO 4]2_形成的陽離子選擇性膜層和外層由[S13]2-形成的陽離子選擇性膜層則都具有較強的陽離子選擇性，在高Cl—濃度環(huán)境中，仍能有效地阻止Cl—通過膜層向金屬表面的迀移，抑制金屬腐蝕的進行。
[0009]本發(fā)明提供的一種自來水介質(zhì)中高效環(huán)保型鉬系鋼鐵緩蝕劑，由按以下重量百分比的組份組成:
[0010]鉬酸鈉2%-4%
[0011]硅酸鈉46%-50%
[0012]硼酸鈉46%-50%。
[0013]上述的緩蝕劑中，鉬酸鈉的濃度為10_20mg/L
[0014]上述的緩蝕劑中，所述緩蝕劑的使用濃度為460-480mg/L。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0016]1、通過鉬酸鈉與硼酸鈉、硅酸鈉復(fù)配，借助分子間的協(xié)同緩蝕作用可使其互補，消除鉬酸鈉的缺陷，顯著降低鉬酸鈉的用量。
[0017]2、鉬酸鈉與硅酸鈉及硼酸鈉三元復(fù)配時緩蝕效果顯著，不僅能改善鉬酸鈉的緩蝕效果，而且具有綠色環(huán)保的特點。
[0018]3、本發(fā)明的鉬酸鈉與硅酸鈉及硼酸鈉三元復(fù)配緩蝕劑，鉬酸鈉使用濃度為10-20mg/L時，在50°C自來水介質(zhì)中對鋼鐵的緩蝕率高達90%以上。
[0019]4、本發(fā)明的鉬酸鈉與硅酸鈉及硼酸鈉三元復(fù)配緩蝕劑使用溫度范圍寬，其使用溫度為寫50°C。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021]實施例1
[0022]實驗溶液為不加緩蝕劑的自來水和添加緩蝕劑的自來水，其中，所述緩蝕劑是由按重量百分比為4%鉬酸鈉、46%娃酸鈉、50%硼酸鈉復(fù)配組成，使用濃度為460mg/L。
[0023]所述緩蝕劑的組分鉬酸鈉的濃度為20mg/L。
[0024]實驗材料為A20鋼試片，試片初始規(guī)格為4.80cmX4.70cmX0.32cm，試片小孔直徑為1.64cm，試片初始表面積為48.63cm2。用150#、240#、360#、600#的水磨砂紙依次打磨A20鋼試片，直至試樣光亮，無蝕坑。用無水乙醇擦凈試片，吹干，分析天平稱重，游標(biāo)卡尺測量試片的長、寬、厚，置于干燥室中備用。
[0025]配制緩蝕劑:首先配制濃度為20mg/L的鉬酸鈉，然后按照各組分的重量百分比，配制成濃度為460mg/L的緩蝕劑。
[0026]采用動態(tài)失重法，將試片分別懸掛浸泡于不加緩蝕劑的自來水和添加緩蝕劑的自來水介質(zhì)中，置于恒溫搖床，50°C恒溫，定速搖動24h，取出試片，觀察記錄試片表面和溶液的變化，處理干凈試片，稱重，并按照公式計算所用緩蝕劑的緩蝕率。
[0027]表面積S = 2 (ab+bc+ac) - n d2/2+ n dc
[0028]其中，a、b、c、d分別是A20鋼試片的長、寬、厚和試片小孔直徑；
[0029]腐蝕速度Vcm = Λ m/ (S.t)
[0030]其中，S、t分別為A20鋼試片表面積、浸泡時間；
[0031 ]腐蝕率 Vl= (V corr/ P ) X 8.76 ;
[0032]其中，P為A20鋼試片的密度；
[0033]緩蝕率η = [ (V0-Vcorr) /V0] X 100%
[0034]其中，V。是未加緩蝕劑的腐蝕速度。
[0035]測試結(jié)果如下:
[0036]在50°C自來水介質(zhì)中，不加緩蝕劑時試片表面嚴(yán)重腐蝕，有黃色銹斑，溶液有大量紅銹沉積，緩蝕率為0% ;添加上述組成和濃度的緩蝕劑后試片局部腐蝕，表面有一層隔膜，溶液澄清，有少許紅銹，緩蝕率達到90.96%。
[0037]實施例2
[0038]實驗方法和過程與實施例1相同，不同之處在于緩蝕劑是由按重量百分比為3%鉬酸鈉、48.5%娃酸鈉、48.5%硼酸鈉復(fù)配組成，使用濃度為475mg/L。
[0039]所述緩蝕劑的組分鉬酸鈉的濃度為15mg/L。
[0040]測試結(jié)果如下:
[0041]在50°C自來水介質(zhì)中，添加上述組成和濃度的緩蝕劑后試片幾乎不腐蝕，表面有一層隔膜，溶液澄清，緩蝕率達到95.11%。
[0042]實施例3
[0043]實驗方法和過程與實施例1相同，不同之處在于緩蝕劑是由按重量百分比為2%鉬酸鈉、49%娃酸鈉、49%硼酸鈉復(fù)配組成，使用濃度為470mg/L。
[0044]所述緩蝕劑的組分鉬酸鈉的濃度為10mg/L。
[0045]測試結(jié)果如下:
[0046]在50°C自來水介質(zhì)中，添加上述組成和濃度的緩蝕劑后試片局部腐蝕，表面有一層隔膜，溶液澄清，緩蝕率達到93.12%。
[0047]實施例4
[0048]實驗方法和過程與實施例1相同，不同之處在于緩蝕劑是由按重量百分比為4%鉬酸鈉、50 %娃酸鈉、46 %硼酸鈉復(fù)配組成，使用濃度為480mg/L。
[0049]所述緩蝕劑的組分鉬酸鈉的濃度為20mg/L。
[0050]測試結(jié)果如下:
[0051]在50°C自來水介質(zhì)中，添加上述組成和濃度的緩蝕劑后試片幾乎不腐蝕，表面有一層隔膜，溶液澄清，緩蝕率達到98.73%。
【主權(quán)項】
1.一種自來水介質(zhì)中高效環(huán)保型鉬系鋼鐵緩蝕劑，其特征在于，由按以下重量百分比的組份組成: 鉬酸鈉2% -4% 硅酸鈉46% -50% 硼酸鈉46%-50%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕劑，其特征在于，所述鉬酸鈉的濃度為10-20mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的緩蝕劑，其特征在于，所述緩蝕劑的使用濃度為460-480mg/Lo
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種自來水介質(zhì)中高效環(huán)保型鉬系鋼鐵緩蝕劑，是由鉬酸鈉、硅酸鈉、硼酸鈉復(fù)配組成，其組份按重量百分比為鉬酸鈉2％-4％、硅酸鈉46％-50％、硼酸鈉46％-50％。當(dāng)使用濃度為460-480mg/L時，不僅能在鋼鐵表面形成多重保護膜，而且鉬酸鈉的使用濃度低至10-20mg/L，因此，在實現(xiàn)極佳緩蝕效果的同時，顯著降低鉬酸鈉的用量。本發(fā)明的緩蝕劑在50℃自來水介質(zhì)中對鋼鐵的緩蝕率高達90％以上，適用溫度范圍寬，并且綠色環(huán)保，不污染環(huán)境。
【IPC分類】C23F11-18
【公開號】CN104562042
【申請?zhí)枴緾N201510016421
【發(fā)明人】李玉明, 林正波
【申請人】衡陽師范學(xué)院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月13日