一種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑及其制備和應用
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種緩蝕劑及其制備和應用，尤其是設及一種用于抑制黃銅管腐蝕的 緩蝕劑及其制備和應用。
【背景技術】
[0002] 由于具有高的熱容量和相對低廉的成本，水是熱交換系統最常用的冷卻工質。水 資源的日益短缺迫使循環冷卻水系統通過提高濃縮倍率來節約水資源，同時地表水的污染 使冷卻水水質不斷惡化，使循環冷卻水系統熱交換金屬表面存在比較嚴重的腐蝕。目前循 環冷卻水系統中常用的熱交換金屬為黃銅管。過去人們對黃銅緩蝕劑的研究主要集中在氮 挫類、嚷挫類等有機緩蝕劑，通過運些緩蝕劑在金屬表面的吸附成膜來抑制腐蝕。但運些緩 蝕劑的使用成本較高。
[0003] 中國專利化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，包括溶質和溶劑，所述的溶劑為水，所述的溶質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。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的就是為了克服上述現有技術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用。
[0005] 本發明的目的可W通過W下技術方案來實現：
[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，經攬拌、超聲處理后，即得到目的產物。
[0013] 步驟(1)和步驟(2)均是在室溫下進行的。
[0014] 步驟(2)中攬拌時間為1~化，超聲時間為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冷卻水系統中黃銅管的腐 蝕。
[0016] -種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑的應用，緩蝕劑的添加量滿足:在黃銅管內流 通的循環冷卻水中十二烷基苯橫酸鹽的濃度為5~500mg/L。
[0017] 本發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冷卻水系 統，當將緩蝕劑加入冷卻水系統后，帶正電荷的Al2〇3納米顆粒通過靜電作用吸附帶負電荷 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納米顆粒間產生協同作用，在黃銅表面形成較為致密的吸附保護膜，顯著 提高黃銅的耐蝕性能，如圖1所示。
[0018] 與現有技術相比，本發明具有W下優點：
[0019] (1)緩蝕效果好：由于循環冷卻水中的氯離子和硫酸根離子可W促進黃銅腐蝕，而 本發明中的十二烷基苯橫酸離子和Al2〇3納米顆粒可W共吸附在黃銅表面組成吸附保護膜， 從而抑制腐蝕。通過極化曲線的測定可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，實驗發現在循環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、環保安全、工藝簡單:本發明不采用傳統的苯并=氮挫、2-琉基苯并嚷 挫等緩蝕劑，采用廉價的十二烷基苯橫酸鹽和Al2〇3納米顆粒，不僅環保安全，同時可W大幅 度降低使用成本。此外，整個緩蝕劑的制備過程中，因為原料種類少，操作條件簡單，從而大 大簡化了工藝難度，進一步降低了制備成本。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發明的緩蝕劑的作用示意圖；
[0022]圖2為靜態條件下，不同體系種黃銅的動電位極化曲線圖；
[0023 ]圖3為攬拌轉速為1 OOOr/min時，不同體系中黃銅的動電位極化曲線圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0025] 實施例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，即得到目的產物。
[0030] 實施例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，即得到目的產物。
[0035] 實施例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，即得到目的產物。
[0040] 實施例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，即得到目的產物。
[0045] 實施例5
[0046] 將實施例1制得的緩蝕劑加入模擬循環冷卻水系統中測試其緩蝕效果，具體實驗 方法如下所示。
[0047] 1、實驗材料與實驗介質
[004引 丫-Ab化納米顆粒，直徑20nm，實驗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個測試體系： 模擬水，模擬水+SDBS，模擬水+SDBS+Al203，如表1所示。
[0049]表1 S種實驗介質的組成 「nnt;n1 LUUWJ 買驗巧科巧鋼的成分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，工作面背面焊上導線，用環氧樹脂封裝非工作面。實驗前用0#~6#砂紙逐級打 磨后，經丙酬、無水乙醇清洗后，室溫下干燥后備用。
[0化2] 2、測試方法
[0053]黃銅電極的動電位極化曲線均在CHI660E上進行，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。電化學阻抗譜的測試頻率范圍為 IOmHz-IOO曲Z，幅值lOmV。極化曲線測試掃描速率為0.3mV/s，實驗溫度為30°C。
[0054] 實施例6
[0055]采用實施例5所述方法進行黃銅極化曲線測定，靜態實驗中，=個測試體系的黃銅 極化曲線的測定結果見圖2。圖2中，曲線1為黃銅在模擬水中的動電位極化曲線，此時黃銅 的腐蝕電流密度為8.25X10-7A/cm2;曲線2為模擬水中單獨加入30mg/L的SDBS時，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為模擬水中同時含有30mg/L的SDBS和15mg/L的Al2〇3納米顆粒時，黃銅的腐蝕電流密度進 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納米顆粒間的協同作用， 可W進一步減緩黃銅在模擬冷卻水中的腐蝕，提高其耐蝕性能。
[0056] 實施例7
[0057]采用實施例5所述方法進行黃銅極化曲線測定，對每個測試體系進行攬拌，轉速為 10(K)r/min時，進行黃銅極化曲線的測定，結果見圖3。從圖3可W看出，與靜態試驗相比，轉 速為lOOOr/min時，黃銅在S個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 加入30mg/L的SDBS時，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為模擬水中同時含有30mg/L的SDBS和15mg/L的Al2〇3納 米顆粒時，黃銅的腐蝕電流密度進一步減小為3.11 X l(T7A/cm2,緩蝕效率為77.9%，說明與 SDBS單獨緩蝕作用相比，SDBS和Al2〇3納米顆粒間的協同作用，可W進一步減緩黃銅在模擬 冷卻水中的腐蝕。
[0化引實施例8
[0059] 采用實施例5所述方法進行黃銅極化曲線測定，與實施例6的測試條件對比，除了 (模擬水+SDBS)測試系統與(模擬水+SDBS+Al2〇3)測試系統中的SDBS的添加量滿足其濃度為 100mg/L(Al2〇3納米顆粒對應為SDBS的1/2)外，其余均相同。結果發現，黃銅在模擬水中的腐 蝕電流密度為8.25 X l〇-7A/cm2;模擬水中單獨加入lOOmg/L的SDBS時，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% ;模擬水中同時含有lOOmg/L的SDBS和50mg/L的 Al2〇3納米顆粒時，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] 實施例9
[0061 ]采用實施例5所述方法進行黃銅極化曲線測定，與實施例6的測試條件對比，除了 (模擬水+SDBS)測試系統與(模擬水+SDBS+Al2〇3)測試系統中的SDBS的添加量滿足其濃度為 500mg/L(Al2〇3納米顆粒對應為SDBS的1/2)外，其余均相同。結果發現，黃銅在模擬水中的腐 蝕電流密度為8.25 X l〇-7A/cm2;模擬水中單獨加入500mg/L的SDBS時，黃銅腐蝕電流密度減 小到3.17X10- 7A/cm2，緩蝕效率為61.6%;模擬水中同時含有500mg/L的SDBS和250mg/L的 Al2〇3納米顆粒時，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創實施例10
[0063] 采用實施例5所述方法進行黃銅極化曲線測定，與實施例6的測試條件對比，除了 (模擬水+SDBS)測試系統與(模擬水+SDBS+Al2〇3)測試系統中的SDBS的添加量滿足其濃度為 5mg/L(Al2化納米顆粒對應為SDBS的1/2)外，其余均相同。結果發現，黃銅在模擬水中的腐蝕 電流密度為8.25 X l〇-7A/cm2;模擬水中單獨加入5mg/L的SDBS時，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% ;模擬水中同時含有5mg/L的SDBS和2.5mg/L的Al2〇3納 米顆粒時，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] 上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發明。 熟悉本領域技術的人員顯然可W容易地對運些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般 原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于上述實施例，本領 域技術人員根據本發明的掲示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的 保護范圍之內。
【主權項】
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. 根據權利要求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. 根據權利要求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量比為(0.1~0.8): 1。4. 根據權利要求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，經攪拌、超聲處理后，即得到目的產物。6. 根據權利要求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)均是在室溫下進行的。7. 根據權利要求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)中攪拌時間為1~2h，超聲時間為15~45min。8. 如權利要求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冷卻水系 統中黃銅管的腐蝕。9. 根據權利要求8所述的一種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑的應用，其特征在于，緩蝕 劑的添加量滿足:在黃銅管內流通的循環冷卻水中十二烷基苯磺酸鹽的濃度為5~500mg/ L〇
【專利摘要】本發明涉及一種用于抑制黃銅管腐蝕的緩蝕劑及其制備和應用，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，經攪拌、超聲處理后，即得到目的產物；制得的緩蝕劑用于抑制循環冷卻水系統中黃銅管的腐蝕。與現有技術相比，本發明具有緩蝕效果好，成本低，環保安全，制備工藝簡單等優點。
【IPC分類】C23F11/18, C23F11/16
【公開號】CN105714303
【申請號】CN201610100921
【發明人】葛紅花, 袁群, 周宏旺, 孟新靜, 趙玉增
【申請人】上海電力學院