我国缓蚀剂的应用与发展

我国缓蚀剂的应用与发展

    腐蚀遍及国民经济各部门，给国民经济带来巨大的经济损失。我国每年因腐蚀造成的经济损失至少达二百亿。腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费、阻碍新技术的发展、促进自然资源的损耗。

    金属腐蚀的防护主要方法有：①改变金属的内部结构。例如，把铬、镍加入普通钢中制成不锈钢。②在金属表面覆盖保护层。例如，在金属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密耐腐蚀的氧化膜等。③电化学保护法。因为金属单质不能得电子，只要把被保护的金属做电化学装置发生还原反应的一极――阴极，就能使引起金属电化腐蚀的原电池反应消除。具体方法有：a.外加电流的阴极保护法。利用电解装置，使被保护的金属与电源负极相连，另外用惰性电极做阳极，只要外加电压足够强，就可使被保护的金属不被腐蚀。b.牺牲阳极的阴极保护法。利用原电池装置，使被保护的金属与另一种更易失电子的金属组成新的原电池。发生原电池反应时，原金属做正极(即阴极)，被保护，被腐蚀的是外加活泼金属――负极(即阳极)。此外，还有加缓蚀剂等方法，减缓或防止金属被腐蚀。

    目前最常用、最简便的方法就是添加材料缓蚀剂，延缓金属腐蚀。但是工业循环水中多有用聚磷酸盐，虽说缓蚀剂用量在0.1%～1%，但作为工业用水来说，因为水量大，其外排到水环境中的P的量还是相当可观的，大量P的进入水体，极容易引发水体富营养化问题。故工业除垢防垢须用其他更为有效的方法。

    目前缓蚀剂的应用正朝着低毒、环境友好型的方向发展，十二烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)与碘化钾(KI)对环境无毒，而在盐酸体系中，作为碳钢缓蚀剂及对其缓蚀与协同机理的专门研究，国内外文献尚未见报道。

    采用失重法和电化学法分析，以OP-10与KI作为工业中应用广泛的盐酸酸洗缓蚀剂，详细研究了它们在盐酸体系中，对A3钢的缓蚀性能，以及它们对钢在盐酸溶液中的协同缓蚀作用。并用扫描电镜(SEM)对金属表面的形貌进行了观察。研究结果表明：单独的KI与OP-10在盐酸溶液中缓蚀率随着缓蚀剂浓度的增加而增大，KI最高缓蚀率达到75％，OP-10最高缓蚀率达到57％，但都不能满足实际应用的要求，而通过两者复配的缓蚀剂缓蚀率最高达到97％，两者在用量少的情况下有着比较明显的协同缓蚀作用。复配缓蚀剂的腐蚀速度与缓蚀率受温度的影响较小，两者复配产生的协同效应稳定。KI与OP-10各自在钢的表面吸附偏离Langmiur吸附等温式。KI与OP-10经过复配后在钢表面的吸附符合Langmiur吸附等温式，表观活化能比单一缓蚀剂的表观活化能增大。KI在钢表面的吸附热为-10.8 kJ/mol，以物理吸附为主； OP-10在钢表面的吸附热为-39 kJ/mol，以化学吸附为主；KI和OP-10复配后，缓蚀剂在钢表面的吸附热为-42 kJ/mol，比单一缓蚀剂有所增大，在钢表面的吸附依然以化学吸附为主，但吸附作用得到了加强。单独加入KI与OP-10及两者复配缓蚀剂使钢片的腐蚀电位都向正向移动，对A3钢腐蚀的阴、阳极能同时起到抑制作用，单一缓蚀剂与复配缓蚀剂在钢表面皆为阳极抑制为主的混合缓蚀剂。OP-10和KI的复合缓蚀剂使腐蚀电位正向移动比单一组分的移动更大，阴阳极的抑制程度都有加强，复配后缓蚀剂对阴、阳极过程都有协同缓蚀效果。OP-10与KI复配后在A3钢表面形成的灰色薄膜分布致密、均匀厚实，比单独的KI与单独OP-10作缓蚀剂时形成的吸附膜更平整、更完整，阻止了钢的腐蚀。KI和OP-10作为无毒的对环境友好的缓蚀剂对A3钢在盐酸中可达95％以上的缓蚀率，通过协同、复配，缓蚀效果良好，有望成为盐酸酸洗介质的绿色缓蚀剂，具有实际应用价值。实验得到的物理化学参数，为今后进一步缓蚀机理和性能的研究提供一定的规律参考与理论依据。