盐酸酸洗缓蚀抑雾剂的研究进展
一种新型酸洗缓蚀剂的应用研究现状及未来发展趋势
一种新型酸洗缓蚀剂的应用研究现状及未来发展趋势摘要：利用电化学测试技术研究了一种新型酸洗缓蚀剂，即2，5-二氯苯乙酮-O-1-(1，3，4-三氮唑)亚甲基肟在l mol／L HCl介质中对碳钢的缓蚀作用和吸附行为。
结果表明：合成的三唑类化合物是一种性能优异的缓蚀剂。
从而也从大方向上把握了未来酸洗缓蚀剂的发展趋势。
关键词：三唑化合物；缓蚀剂；电化学实验；热力设备1.前言酸洗广泛应用于各个工业部门中的换热设备、传热设备和冷却设备等的水垢清洗，特别是电力部门的热力设备（如锅炉）的酸洗尤其重要。
从社会经济的角度来看，可减少因污垢带来的燃料耗费；从环境保护的角度来看，减少了燃料废气和大气污染【1】；从安全角度来看，锅炉和换热器等热力设备在使用过程中逐渐形成各类污垢，而这些污垢导热不良致使炉管局部温度升高，降低了钢材的强度，常常发生爆管事故，影响锅炉运行。
因此酸洗对于电厂的锅炉运行起着非常重要的作用。
酸洗常用的酸有盐酸、硫酸、磷酸、氢氟酸、氨基磺酸等无机酸，和柠檬酸、EDTA 等有机酸。
但由于酸对金属设备均有腐蚀作用，尤其无机酸的腐蚀更为严重，同时所放出的氢会向金属内部扩散，使被洗设备发生氢脆。
各种酸对铁的溶解能力由大到小如表1 所示。
另外所析出的大量的酸性气体，会使劳动条件恶化。
由于强酸的腐蚀性，酸洗过程常出现“过蚀”的现象，即清洗过程中不仅清除了金属表面的锈蚀和污垢，同时也将部分金属基材一并清洗掉。
因此，酸洗过程既造成金属材料、酸洗液的极大浪费，同时还产生大量的酸洗废液，造成严重的环境污染。
因此在酸洗时要加入缓蚀剂，以抑制金属在酸性介质中的腐蚀，减少酸的使用量，提高酸洗效果，延长热力设备的使用寿命。
酸洗时不仅要考虑酸的溶铁能力，还应考虑垢成分、金属材质、废液处理方法等因素【2】。
故选择一种质量好的缓蚀剂是酸洗的重要环节，而了解各类缓蚀剂的缓蚀性能可以更好的进行防腐工作。
1.1 酸洗缓蚀剂的发展历史关于酸性介质缓蚀剂的研究报道很多，根据有关文献记录，酸洗缓蚀剂第一个专利是1860年英国公布用糖浆及植物油的混合物作为酸洗铁板时的缓蚀剂。
几种盐酸酸洗缓蚀剂对铝的缓蚀性能研究
Vol. 25 No. 1 Fe . 2005
文章编号： 1007 -9831 （ 2005 ） 01 -0028 -04
几种盐酸酸洗缓蚀剂对铝的缓蚀性能研究
邢娜1 ， 焦庆祝1 ， 张安峰2 ， 李杰兰1 ， 邹爱美1
（ 1 . 辽宁师范大学 化学化工学院， 辽宁 大连 116029 ； 2 . 大连理工大学 化工学院工业催化系， 辽宁 大连 116029 ）
"!
高师理科学刊
第 25 卷
图3
腐速—兰 -826 浓度曲线
图4
缓蚀率—兰 -826 浓度曲线
图5
腐速—兰 -5 浓度曲线
图6
缓蚀速率—兰 -5 浓度曲线
! ! "# 缓蚀效率随时间的变化 在盐酸溶液中， 分别添加 1 "的 #$ -904 、兰 -826 和 0 ! 25 "的兰 -5 ， 测不同温度下， 铝的缓蚀率随 时间变化的关系! 结果如图 5 、 图 6 和图 7 所示!
（ 1 . School of Chemisty and Chemical Engineering， Liaoning Normal University， dalian 116029 ， China； 2 . department of Catalytical Chemistry， dalian University of Technology， dalian 116029 ， China）
收稿日期： 2004 -09 -27 作者简介： 邢娜 （ 1979 - ） ， 女， 辽宁锦州人， 2002 级研究生.
（1 ）
第1 期
邢娜等： 几种盐酸酸洗缓蚀剂对铝的缓蚀性能研究
"!
厂： 金属腐蚀速率（ g / m2 ・h） ； W0 ： 试件腐蚀前的质量（ g ）； W1 ： 腐蚀并除去腐蚀产物后试件的质量 ； 丫： 腐蚀时间 （ h） . （ g） ； A： 试件暴露在腐蚀介质中的表面积 （ m2 ） 利用下式计算缓蚀剂的缓蚀率： 之= （ 1 - 厂 ／ 厂1 ）>100 0
酸雾抑制剂的研究
2 结果与讨论
2. 1 碳钢220% HC l 体系 根据缓蚀剂的筛选试验 学
20 卷
1. 恒温水浴; 2. 采样瓶; 3. 吸收瓶; 4. CD 21 型采样器 图 1 大气采样吸收装置
的主要成分为乌洛托品、M C l 和 O P 乳化剂, 这三种组分之间的最佳组合采用正交试验, 选 取L 9 (33) 正交表进行, 正交试验得出的较优配 方为: 0. 1% 乌洛托品+ 0. 1%M C l+ 0. 05%
酸液组成
抑雾率 E (% )
15% HCl+ 5% H 2SO 4+ 缓蚀剂3 + 0. 1% 十二烷基硫酸钠 86. 1
15% HCl+ 5% H 2SO 4+ 缓蚀剂+ 0. 1%O P
88. 9
15% HCl+ 5% H2SO 4+ 缓蚀剂+ 0. 1% 土温- 60
61. 1
15% HCl+ 5% H2SO 4+ 缓蚀剂+ 0. 1% 土温- 80
5 G. V ander w aal. T esting, A pp lication and Fu tu re D eve2 lopm en t of Environm en tally F riend ly E ster Base F lu2 id s. Syn thetic L ub rican ts, 1993, 10 (1) : 67～ 83
1 实验方法
本试验有 3 种体系:
碳钢220% HC l (工业纯) T: 65℃～ 85℃
碳钢215% HC l+ 5% H 2SO 4 (工业纯)
T: 25℃～ 65℃
完井液用缓蚀剂研究进展
完井液用缓蚀剂研究进展0 引言随着油气资源开发力度逐渐增大，钻完井液技术得到快速发展，其中完井液在储层的使用是为了降低在钻井、固井或压井、修井等作业中带来的储层损害，进而获得更多的油气产能。
现场应用最广泛的完井液为酸性完井液，它能有效地溶解由于在井筒液柱正压差的作用下进入地层的有机物、聚合物以及有害固相，还能疏通油层孔道，为油气资源流入井筒创造条件[1]。
酸性完井液最主要的组成为酸液，以盐酸、氢氟酸、隐形酸以及有机酸为主，其他核心处理剂为助排剂、黏土稳定剂、缓蚀剂以及加重剂(无机盐和有机盐)。
助排剂的作用是降低酸性完井液的界面张力，有利于降低酸性完井液在岩心孔喉中的返排阻力；黏土稳定剂的作用是降低酸性完井液进入储层深部引起的黏土矿物水化膨胀、运移带来储层伤害；加重剂用来提高酸性完井液的密度，进而平衡地层压力；缓蚀剂为了保护金属设备来延长金属的使用寿命，金属被腐蚀后形成的亚铁离子会进入地层，造成储层伤害。
目前，酸性完井液用缓蚀剂的研究众多，而在使用过程中存在一定的局限性(缓蚀效果、环保型、配伍性等)[2]。
因此，本文就完井液用缓蚀剂的种类、缓蚀机理以及应用效果进行阐述，以期为后续完井液用缓蚀剂的选择、应用以及缓蚀机理探讨进行技术参考。
1 缓蚀机理研究在钻完井过程中，酸性环境下给金属的腐蚀破坏是巨大的，不仅延长了钻完井周期，还带来很大的经济损失，严重时会威胁现场工作人员的生命安全。
因此，为了提高缓蚀剂的缓蚀效率，先要对其缓蚀作用机理进行深入研究[3]。
早在20世纪初，美国科学家就缓蚀剂的缓蚀机理进行了探讨，其缓蚀机理主要分为界面抑制机理、电解双层抑制机理、吸附膜抑制机理及钝化机理，其中吸附膜抑制机理在今后研究甚广，其主要原因为吸附膜抑制机理表明缓蚀剂分子由于苯环、杂环、N、O、S以及P 原子，能有效吸附在金属表面，形成致密的有机油膜，有效隔离腐蚀介质，起到保护金属的目的[4]。
该缓蚀剂分子的吸附成膜能力直接影响到缓蚀剂的抗高温性能以及缓蚀性能。
一种新型硫酸酸洗缓蚀抑雾剂的研制
金属产 生 “ 氢脆” 三是 酸洗时产 生的酸雾会造 成对环境 污染， ， 本文研究 了一种新的酸洗缓蚀抑雾剂 ， 能
够有 效减缓酸洗 中金 属基体 的腐蚀和 氢脆 、 大幅度抑制 酸雾的产生。
关键词 酸洗
１ 前言
缓蚀
抑 雾剂 腐蚀
蚀率不 大于 ９％， ５ 并且在 高温下 稳定性差 、 消耗量 大 。 抑 雾 剂 是一 种 抑 制 金 属 在 酸 洗 过 程 中 产 生 酸 雾 的制 剂 ， 金属 在 酸洗 过 程 中， 产 生 大量 的酸 雾 ， 会
雾对环境造成污染的问题 ， 本文根据金属腐蚀和酸 气 硫酸酸洗 中的缓蚀 、 抑雾 、 稳
定等技术难题， 为众 多厂 家 提 供 高 效 、 能 、 保 、 节 环 低廉 的产 品， 为企 业和 社 会 创取 较 好 的经济 效 益 和 社会效益 。
不 同吸 附膜模 型机 理 ， 机 理表 明： 该 在硫 酸 溶 液 中 ， 抑 制 剂 Ｍ通 过 其 中心 原 子 的独 对 电子 与 铁 原 子 的 空 电子 轨 道 形 成 共 价 键 ， 同时 又 与 抑制 剂 Ｎ 发 生 共 吸 附 ， 盖 在 基体 金 属 表面 ， 成 了抑 制 吸 附层 ， 覆 生
２ 实验 过 程
２１ 配 方研 究 ．
本 研 究 的 酸洗 缓 蚀 抑 雾剂 配 方 主 要 由抑 制 剂 、
属制 品厂等所使用 的酸洗缓蚀抑 雾剂 大都为 国内
络合剂和润湿 剂组成， 具体配方 如下 。
．． 若丁 、 甲基苯胺 、 白质 、 酸 、 邻 蛋 硫 乙二 厂 家提供 ， 缓蚀效 果 由于受技术条件 的限制 ， 其缓 ２１１ 抑 制剂 ：
１ 年纂２ １ 期
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酸雾抑制剂的研究
表 3 3Cr13 不锈钢在 20% HCl 中抑雾率 测量结果 (80±1℃)
酸液组成 20%HCl+ A K3 + 0. 01% 咪唑啉 20%HCl+ A K+ 0. 41% SbCl3+ 0. 0125% 十二烷基硫酸钠 20%HCl+ A K+ 0. 05% 溴代吡啶 20%HCl+ A K+ 0. 05%OP 乳化剂 20%HCl+ A K+ 0. 025% 十二烷基硫酸钠 20%HCl+ A K+ 0. 05% 溴代吡啶+ 0. 1% 咪唑啉 20%HCl+ A K+ 0. 05% 溴代吡啶+ 0. 01K I+ 0. 05% 苯磺酸钠 20%HCl+ A K+ 0. 1% 双十八烷基氯化铵 20%HCl+ A K+ 0. 1% 双十八烷基氯化铵+ 0. 05% 溴代吡啶
抑雾率 E (% ) 50. 00 41. 00 88. 80 42. 10 67. 30 85. 00 45. 10 75. 00 76. 00
3 : A K 是一种以乌洛托品、炔醇、酰胺为主的复合缓蚀剂, 加入量为酸洗液的 0. 56% (均为质量百分比)。
3 结论
本研究得出如下几点结论: 3. 1 缓蚀抑雾剂的加入能大大降低挥发的 酸雾, 对治理酸雾污染有积极作用。 3. 2 碳钢- 20% HC l 体系, 缓蚀抑雾剂的最 佳 配 方 为: 0. 1% 乌 洛 托 品 + 0. 1%M C l + 0. 05% O P + 30ppm F 53, 酸 洗 温 度 在 65℃～ 85℃之间, 抑雾率达 87% 以上。 3. 3 碳钢- 15% HC l+ 5% H 2SO 4 体系, 缓 蚀抑雾剂的最佳配方为: 0. 3% 乌洛托品+ 0. 2% LQ + 0. 5%N aC l+ 0. 1% 十二烷基硫 酸钠, 酸洗温度在 25℃～ 65℃范围内, 抑雾 率达 89% 以上。 3. 4 3C r13 不锈钢- 20% HC l 体系, 缓蚀抑 雾剂的最佳配方为: 0. 56%A K+ 0. 05% 溴代 吡啶, 酸洗温度在 70℃～ 90℃范围内, 抑雾 率达 86% 以上。
酸雾抑制方法的研究与进展
＊基金项 目： 国家 自然 科学基 金 （ ５ １ １ ６ ３ ０ ０ ９ ） ； 昆 明理工 大
学一 金 川 公 司校 企 预 研 基 金 （ ６ ４ ８ ８ ） 。
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６ ８ ・
第２ １ 巷
相比， 强制通 风法 具有更 高 的酸雾 分散效 率 ， 但 对
于较 大 的酸槽 或 大 型 电解 车 间 ， 需 要 大 幅 度提 高 风机 功率 ， 致 使设 备投 资 、 量 耗和 酸耗量 也 随之大
液） 中加 速上 升 至酸 液与 空气界 面 处爆 裂 ， 产 生 的 喷溅 液滴 以 １ ０ ｍ／ ｓ的速度 喷射 进入 大 气ｌ ３ ］ ， 导致
（ １ ）自然通 风法 。主要是 通 过 改变 生 产 环境 周 围 自然风 的通 风 量 和 空气 流 速 ， 对 酸 雾 进行 疏 散 。一 般是 在屋 顶 设 置 天 Байду номын сангаас ， 促进 生 产 环 境 局部 自然风 的形 成 ， 达 到 疏 散 酸雾 的 目的。该 法 只 能 分散 酸雾 ， 不 能抑 制酸雾 的形 成 ， 且 易 受天气 等 客
问题 日益 凸显 ， 危 害性 也急 剧增 大 ， 因此迫 切需要
在 湿法 冶炼 电解 工序 、 铝 型材 氧化 工艺 、 钢 材
酸洗 工艺 、 电镀 、 除锈 、 金 属涂 装等 加工 过程 中 ， 均 不 可避 免 需 要 使 用 含 酸 电解 液 或 酸 液 （ 硫酸 、 盐
酸、 磷 酸或 铬酸 等 ） ， 一方 面这 些 酸 大 多 本 身 具 有
其次 ， 对 大气 和 周 围 环境 造 成严 重 污 染 ； 第三， 严
分， 是 我 国原 材 料 的重要 来 源 ， 铁、 锌、 铜、 铝 等 有
天然绿色盐酸酸洗缓蚀剂研究进展
７０
四川理工学院学报（ 自然科学版）
２００８ 年 ８ 月
性能。李春梅等［３１］用电化学阻抗谱法，以 ＰＡＳＰ 为盐酸中 的缓蚀剂，研究其缓蚀性能。结果表明 ＰＡＳＰ 对碳钢表 现出一定的缓蚀作用，在 １６℃１ ｍｏｌ／Ｌ 的盐酸中，缓蚀效 率可达 ８０．６６％，其缓蚀效率与传统酸性缓蚀剂乌洛托 品相当。并指出 ＰＡＳＰ 经进一步复配或改性，可提高缓 蚀性能，有望成为酸性介质的绿色缓蚀剂，但其缓蚀机 理有待进一步研究。 １．３ 改性和复配
卢基林［８］研究了水解油茶饼粕制取酸洗缓蚀剂。发 现该缓蚀剂对碳钢在盐酸和硫酸中具有较好的缓蚀作 用，能够同时抑制阴极过程和阳极过程，属于混合抑制 型缓蚀剂，且缓蚀效率随缓蚀剂添加量的增大而增加。 １９９９ 年林整［９］以甘薯、白玉兰和扶桑等植物等茎、叶作 为 碳 钢 在 ３％ＮａＣ１、５％ＨＣ１、５％Ｈ２ＳＯ４ 溶 液 中 的 缓 蚀 剂，指出提取缓蚀剂的缓蚀机理可能是因为缓蚀剂中的 某些活性成分定向吸附排列在钢的表面，生成了连续的 吸附层，使腐蚀介质难以侵入。
第 ２１ 卷第 ４ 期 ２００８ 年 ８ 月
四川理工学院学报（ 自然科学版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＩＣＨＵＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ（ ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＥＤＩＴＩＯＮ）
文章编号： １６７３－ １５４９（ ２００８） ０４－ ００６８－ ０４
１９９５ 年张健等［６］研究了从竹叶中萃取酸性缓蚀剂。 实验表明，萃取液对碳钢在盐酸和硫酸中有着良好的缓 蚀作用，当萃取液浓度达到 ０．０２５％以上时，缓蚀效率超 过 ９０％，且缓蚀效率随萃取液浓度增大而增加。
１９９７ 年曲济方等［７］利用精制菲汀生产过程中的废 液和废渣制得植物型缓蚀剂，该缓蚀剂在碳钢常温盐酸 酸洗中性能优良，当添加量为 １．０％时，缓蚀效率达 ９０％。