氮四取代对苯二胺型除氧剂的研究

１．２氮四取代二胺的除氧性能 这类化合物的性能大致相同．在实验中，本文选取其中一种物质进行除氧性能实验ｔ
即Ｎ．Ｎ，Ｎ’．Ｎ’一四甲基对苯二胺（简称ＴＭＰＤ），其分子式为Ｃ１０Ｈｌ“，结构式为：
≥ＣＨ，
Ｎ哥Ｎ＜ＣｃＨ： 、 ，
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’一四甲基对苯二胺为白色晶体，熔点为４９，．．－５１＂Ｃ，沸点２６０＂１２，微溶于水，
2.会议论文 李玉磊.于萍.王聪玲.罗运柏 氮四取代对苯二胺型除氧剂的研究 2001
介绍了氮四取代对苯二胺类新型除氧剂的除氧性能,选取其中的N,N,N,N一四甲基对苯二胺为主要研究对象,与N<,2>H<,4>和丙酮肟的除氧性能进行了对比,研究了其缓蚀性能.试验结果表明,氮四取代对苯二胺是一种性能优良的新型除氧剂.
酸性ＣｕＳ０４溶液有腐蚀性，所以当酸性ｃｕｓｏ，溶液逐渐破坏了膜之后．试片中的金属基
体暴露出来，和酸性ｃｕｓｏ，溶液发生置换反应，膜表面会由兰色变为红色。由兰色变为 红色的时间越长，说明所形成的保护膜的耐腐蚀性能越好。初红时间至全红时间越短，说
明膜越均匀。
（３）水滴试验
将水滴滴在成膜试片表面，根据水滴在材质表面的铺展程度来考察膜的憎水性。铺展
可以检测到ｌｍ扎甚至更低的浓度。
目前国内对这类除氧剂的研究尚少，对其除氧、缓蚀机理等还须进一步的研究·总之， 从目前的研究结果看，这类新型除氧剂完全可作为锅炉炉水的除氧剂用于各种类型的锅炉 炉水中，其应用前景广阔。
参考文献
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：丙酮肟
２５。
＝０． ０００９
…部篇蠢兰转舭 Ｏ·０３８３
沉积物
…０．０３５０４００
氮四取代对苯二胺型除氧剂的研究
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由以上数据可见，ＴＭＰＤ对金属具有很好的缓蚀效果，对热力设备能起到较好的保护 作用。
３．２高温高压时ＴＭＰＤ对碳钢的腐蚀实验
由上常温静态挂片试验可知：ＴＭＰＤ较联氪、ＤＭＫＯ有更好的缓蚀效果。但由于炉
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７陈鸿海．金属腐蚀学【￣ｑ．北京：北京理工大学出版社，１９９５
氮四取代对苯二胺型除氧剂的研究
作者： 作者单位：
李玉磊， 于萍， 廖冬梅， 罗运柏 武汉大学化学与分子科学学院(武汉)
（２）酸性硫酸铜点滴实验
将酸性ＣｕＳＯ。溶液滴到成膜试片表面．通过观察酸性ＣｕＳ０４溶液颜色由蓝色变成红
色的时间长短来考察膜的耐蚀性。
．
酸性ＣｕＳ０４溶液的成分为：０．４ｍｏＦＬＣｕＳｑ溶液４０ｍＬ＋ｌＯ％ＮａＣＩ溶液
２０ｍＬ＋Ｏ．１ｍｏｌ／ＬＨＣｌ溶液１５ｍＬ。将配制好的酸性ＣｕＳ仇溶渡滴到成膜试片的表面．由于
＇００ ９０ ８０ ７０
；６０
一５０ 趣４０
３０ ２０ １０
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３０ ２０ １０
图３不同温度与除氧率的关系曲线
图４不周ｐＨ值与障氧率的关系曲线
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第十二届全国缓蚀剂学术讨论会论文集
２．３温度与除氧率的关系 在ＤＨ值为６．９±０．１．理论加药量．反应时间为ｔ５ｒａｉｎ，测得不同温度的除氧率，结 果见图３。 ２．４ ｐＨ值与除氧率的试验 在２５＂Ｃ，理论加药量，反应时间为１５ｒａｉｎ，测得不同ｐＨ值时各自的除氧率，见图４。 由图ｌ一４可知．这类新型除氧剂具有较强的除氧能力。而且，其除氧效果受各种因 素的影响（如添加剂量、时间、ｐＨ值、温度等）比Ｎ２Ｈ和丙酮肟小。
关键词：除氧剞氟四取代苯二胺锅妒妒水
给水中溶解氧的存在是造成熟力设备腐蚀的主要原园之一．锅炉给水除氧一直是人们 十分关注的问题。火力发电厂中采用联氨除氧在我国已有三十多年历史，但存在低温下反 应速度慢、深度除氧效果欠佳的问题。更重要的是联氨易挥发、易燃、剧毒，并为可疑致 癌物。Ｎ：Ｈ。在使用中存在的局限性，迫切要求人们寻找低毒高效的新型除氧剂。七十年 代末期，世界各国开始进行用新型除氧剂取代Ｎ：Ｈ。的开发研究工作，先后开发应用的新 型除氧剂有羟胺类、碳酰肼类、肟类，氢醌类、醇胺缩台类、异抗坏血酸类等。我国于八 十年代末先后开发丙酮肟、乙醛肟及异维Ｃ钠等新型除氧剂用于锅炉给水除氧。本文对 氮四取代胺的除氧性能进行了试验研究，得到了较为理想的除氧、缓蚀效果。
Ｈ原子组成的非极性基一疏水基，即亲油基则远离金属表面有可能作定向排列而构成一
层疏水性保护膜，阻碍腐蚀介质或水分子向金属表面的扩散以及金属离子的溶解扩散，从 而起到阻止金属腐蚀的作用。
５结束语
通过对ＴＭＰＤ的除氧、缓蚀性能的试验，可以看出氯四取代对苯二胺类物质具有除 氧速度快、除氧彻底的优点，在较小的添加剂量下，对金属就具有很好的钝化能力·此外， 这类物质容易检测，其与蝎Ｆｅ（ｃＮ）６反应的生成物呈深蓝色，最大吸收波长在６１０ｒａｎ，
程度越大，膜的憎水性越不好。
表３ 高压釜挂片试验表面膜测试数据
第十二届全国缓蚀荆学术讨论会论文集
４缓蚀机理探讨
从ＴＭＰＤ在低温及高温对碳钢的腐蚀试验可见：在高温条件下可以成膜，初红时间 为７２秒，说明膜有一定的厚度．表明该化台物对碳钢有较好的保护作用。其原因为：从 其化学性质和结构分析，大致有两方面的原因。一方面，ＴＭＰＤ作为除氧剂，与氧发生了 化合，消耗了溶液中的氧，从而抑制了氧的去极化反应，达到缓蚀的目的；另一方面，从 吸附理论解释，ＴＭＰＤ是叔芳胺，具有双亲结构，分子结构中存在亲水基和亲油基，亲水 基是极性基团，以电负性较大的Ｎ原子为中心原子，它们通过物理或化学吸附与金属表 面发生作用，吸附于金属表面，改变双电层结构，以提高金属离子化过程的活化能，由Ｃ、
药量．测得ＴＭＰＤ及另两种除氧剂的除氧率，结果如图ｌ所示。
１００ ９０
８０
７０
蠢６０
耳５０ 耋４０
３０ ２０ １０
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图Ｉ不同加药量与除氧辜的关系曲线
∞∞舳阳∞∞柏∞册
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图２不同反应时间与除氧率的关系曲线
２．２反应时间与除氧率 在２５＂Ｃ，ｐＨ值为６．９＋０．１，理论加药量，反应时间为５—６０ｒａｉｎ，测得各自的除氧率 结果见图２。
汽液比率为扣６ｖ，Ｉ，，易溶于苯、丙酮、石油醚和氯仿，溶子乙醇。为增加其在水中的溶
解度，可采用其盐酸盐．即Ｎ，Ｈ，Ｎ’，Ｎ’—四甲基对苯二胺二盐酸盐。
２试验条件和数据处理
本试验中测定水中溶解氧的方法为两瓶法（ＳＳ－１２．１—嚣４）（溶解０２＞２０ｐ擘以）和靛
一 －－＿＿●＿－＿＿＿＿●＿＿＿－●＿－－－●＿＿－－＿垫＿＿＿坚＿＿！＿＿垫＿＿塾●－茎－＿三＿●壁＿＿＿翌－＿堕＿＿－墨－—型—竺－—翌—查——————————一一
水是处于高温、高压条件环境中，为保证热力设备安全运行，研究ＴＭＰＤ在高温、高压
状态下对碳钢构件的腐蚀性能是十分必要的。
３．２．１高压釜成膜试验
仪器：ＦＹｘ．一ｌ型高压釜
材质：所用试片为２０号碳铜，尺寸为１３．５ｒａｍ×４８．８ｒａｍ×２．７ｍｍ，如上述方法进行
打磨、去污、干燥。
缓蚀溶液容积为５００ｍＬ，ＴＭＰＤ浓度为５０ ｍｇ／Ｌ，并用氨水调节ｐＨ至９．¨１０．０。
１ 氮四取代苯二胺的性能
１．１结构
氨四取代苯二胺类物质作为除氧剂是１９９２年美国专利公布的．这类化合物的结构通
≯。．Ｎ，＼／ＲＲ
其中，Ｒ为Ｃｈ＿４的烷基或羧基，四个取代基Ｒ可以相同．也可眺不同·它们具体的结构
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第十二届空国缓蚀ｊｆ０学术讨论套论文集
ＨＯＯＣＣＨ２／Ｎ兮Ｎ／＼Ｃ跽ＣＨ３
ｃＨ，
、ＣＨ，
氪四取代对苯二胺型除氧荆的研究
９３
氮四取代对苯二胺型除氧剂的研究
李玉磊于萍参冬梅罗运柏 （武汉大学化学与分子科学学院武汉４，００７２）
摘要：介绍了氪四取代对Ｚ－＝胺类新型除氧剂的除氧性能，选取其中的Ｎ，
Ｎ，Ｎ’，Ｎ’一四甲基对苯二胺为主要研究对象，与Ｎ：巩和丙酮肟的除氧性能进行
了对比，研究了其缓蚀性能．试验结果表明，氮四取代对苯二胺是一种性能优良 的新型除氧荆．
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1.期刊论文 李玉磊.于萍.廖冬梅.宋斌.罗运柏 氮四取代苯二胺新型除氧剂的研究 -工业水处理2001,21(10)
介绍了氮四取代苯二胺类新型除氧剂的除氧性能,选取其中的N,N,N',N'-四甲基对苯二胺为主要研究对象,与N2H4和丙酮肟的除氧性能进行了对比,研究了其缓蚀性能.试验结果表明,氮四取代苯二胺是一种性能优良的新型除氧剂.
３缓蚀试验
除氧剂性能的优劣不仅与其除氧程度和除氧速率与关，还看其是否对热力设备具有缓 蚀保护作用。本文的缓蚀实验所用的材质是２０号碳钢，用金相砂纸将试片从６００号至１２００ 号逐级打磨，然后用无水乙醇、丙酮去污，再用滤纸包好放在干燥器干燥，称重、备用ａ
３．１常温缓蚀实验 实验采用除盐水，ｐＨ＝１０，进行挂片试验，材质为２０号钢，试验温度为２５＂（２－用１．５ 倍的理论加药量水溶液处理后，再用１８％盐酸浸泡１０秒，观察其表面膜被溶解的情况， 作为评价钢表面钝化状况的依据，结果见表ｌ。
除氧剂 ＴＭＰＤ
Ｎ’Ｈ．
丙酮肟
空白
表１几种除氧剂的钝化能力试验
试片表面状态
钝化等级
灰色膜沉积，浸泡８ ｓ后有气泡缓慢释出４
金属溶解，轻微腐蚀
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