CN102121112A - 碳钢的混酸酸洗缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

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廖强强
陈亚琼
杨冬
柴林华
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Abstract

本发明公开了一种碳钢的混酸酸洗复配缓蚀剂及其制备方法。所述的复配缓蚀剂，由溶质和溶剂组成，其中溶剂为去离子水，溶质为2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)复配而成。其制备方法即将2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)先后加入去离子水中，搅拌混匀即可。本发明的碳钢的混酸酸洗复配缓蚀剂，在溶质质量百分比浓度为0.4%，即UHCI与KI的质量配比即UHCI：KI为0.25～0.39：0.15～0.01时，缓蚀效率为91.28～94.90%，均优于UHCI、KI单独使用的效果，显示两者之间具有较好的协同效应。

Description

碳钢的混酸酸洗缓蚀剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种在混酸酸洗介质中碳钢的复配缓蚀剂配方，更具体的说是由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)组成的复配缓蚀剂及其制备方法。
背景技术
随着大容量火电机组的建设，设备材质的复杂化，对锅炉化学清洗工艺的要求也越来越高，传统的无机酸如盐酸对钢铁腐蚀性强，对贵重设备、特种金属材料清洗时受到限制，废液排放污染环境，而有机酸如氨基磺酸、柠檬酸，无毒、无味、不污染，属于安全型清洗剂。作为清洗剂, 氨基磺酸水溶液可去除铁、钢、铜、不锈钢等材料制造的设备表面的水垢和腐蚀产物，但氨基磺酸水溶液对铁的腐蚀产物作用较慢。由于柠檬酸清洗工艺对氧化铁垢有很强的溶解能力，对基体金属的腐蚀性小、危险性小、使用方便，因此选用氨基磺酸与柠檬酸混合配比，可满足高参数、复杂材质的锅炉***清洗除去水垢和铁垢并且环保的要求。氨基磺酸与柠檬酸毕竟是酸，对金属材料还是要产生一定的腐蚀作用，而添加缓蚀剂，特别是高效、环保型缓蚀剂是一种工艺简单、成本低廉、适应性强的腐蚀控制方法。
2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉为黄棕色溶胶，总固体含量为(40±2.0)%，低毒无味，pH值为7.0～9.5，具有良好的润湿性、抗静电性及生物降解性，并对人的皮肤刺激性极小，是一种优良的环境友好性缓蚀剂，但其单独作用，缓蚀效率较低。
发明内容
本发明目的在于为了进一步提高2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉作为环境友好型缓蚀剂的缓蚀效率，而提供的一种由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)组成的碳钢的混酸酸洗复配缓蚀剂，在保持缓蚀剂用量不变的情况下，通过复配提高缓蚀剂在混酸介质中对碳钢的缓蚀效率。
本发明的技术方案
一种碳钢的混酸酸洗复配缓蚀剂，由溶质和溶剂组成，其中溶剂为去离子水，溶质由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)组成。所述的混酸为由3%柠檬酸和5%氨基磺酸组成的混酸介质。
上述的本发明优选的一种碳钢的混酸酸洗复配缓蚀剂，由溶质和溶剂组成，其中溶剂为去离子水，溶质由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)组成。且溶质的质量百分比浓度为0.4%，其中UHCI与KI按质量配比即UHCI：KI为0.25～0.39：0.15～0.01。
上述的碳钢的混酸酸洗复配缓蚀剂的制备方法如下：
将2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)先后加入去离子水中，搅拌混匀即可。
本发明的有益效果
本发明所使用的缓蚀剂2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉（UHCI）和添加剂碘化钾(KI)均为环保型化合物，在缓蚀剂总浓度不变的情况下，通过调整UHCI与KI的复配比来提高对碳钢的缓蚀效果。在3%(wt)柠檬酸和5%(wt)氨基磺酸组成的混酸介质中0.4%UHCI对碳钢的缓蚀效率达到87.81%，0.4%KI对碳钢的缓蚀效率达到60.22%，在溶质质量百分比浓度为0.4%，即UHCI与KI的质量配比即UHCI：KI为0.25～0.39：0.15～0.01时，缓蚀效率为91.28～94.90%，均优于UHCI、KI单独使用的效果，显示两者之间具有较好的协同效应。
附图说明
图1、碳钢电极在含不同复配比缓蚀剂的混酸介质中浸泡4h后的极化曲线图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明进一步详细描述，但并不限制本发明。
对2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉（UHCI）单独使用，以及由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉（UHCI）和碘化钾(KI)组成的混酸酸洗复配缓蚀剂对碳钢的缓蚀效果比较实验，包括下列步骤：
（1）0.4% UHCI或0.4% KI单独使用时对碳钢的缓蚀效果
采用极化曲线研究在3%(wt)柠檬酸和5%(wt)氨基磺酸组成的混酸介质中0.4% UHCI或0.4% KI单独使用时对碳钢的缓蚀效果；
（2）UHCI与KI复配对碳钢的缓蚀效果
采用极化曲线研究在3%(wt)柠檬酸和5%(wt)氨基磺酸组成的混酸介质中，当溶质的质量百分比浓度为0.4%时，UHCI与KI复配对碳钢的缓蚀效果。
极化曲线获得方法
实验在三电极体系中进行，测试介质为含与不含缓蚀剂的3%柠檬酸和5%氨基磺酸组成的混酸介质，工作电极为45号碳钢电极，取用环氧树脂密封，工作面积为0.78cm2，表面经1#～6#金相砂纸逐级打磨抛光，用无水乙醇除油，经去离子水冲洗干净。辅助电极和参比电极分别为Pt电极和饱和甘汞电极(SCE)。极化曲线测量使用美国普林斯顿应用研究公司的VersaSTAT3电化学工作站，极化曲线扫描速率5mV/s，扫描电位-0.9～-0.1V。
实施例1 
一种碳钢的混酸酸洗复配缓蚀剂，由溶质和溶剂组成，其中溶剂为去离子水，溶质由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉（UHCI）和碘化钾(KI)组成，溶质质量百分比浓度为0.4%，UHCI与KI的质量配比，即UHCI：KI为0.39:0.01；
上述的一种碳钢的复配缓蚀剂的制备方法如下：
将0.39%的2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉（UHCI）和0.01%的碘化钾(KI)先后加入到去离子水中，搅拌混匀即可。
取用环氧树脂密封，工作面积为0.78cm2的碳钢电极，表面经1#～6#金相砂纸逐级打磨抛光，用无水乙醇除油，经去离子水冲洗干净后分别放入含有0.4% UHCI、0.4%KI、（0.39%UHCI+0.01%KI）的3%(wt)柠檬酸和5%(wt)氨基磺酸组成的混酸介质中，极化曲线测试结果显示（0.39%UHCI+0.01%KI）的缓蚀效果优于0.4%UHCI的或0.4%KI的。
实施例2
一种碳钢的酸洗复配缓蚀剂，由溶质和溶剂组成，其中溶剂为去离子水，溶质由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉（UHCI）和碘化钾(KI)组成，溶质质量百分比浓度为0.4%，UHCI与KI的质量配比，即UHCI：KI为0.35:0.05；
上述的一种碳钢的复配缓蚀剂的制备方法如下：
将0.35%的2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉（UHCI）和0.05%的碘化钾(KI)先后加入到去离子水中，搅拌混匀即可。
取用环氧树脂密封，工作面积为0.78cm2的碳钢电极，表面经1#～6#金相砂纸逐级打磨抛光，用无水乙醇除油，经去离子水冲洗干净后分别放入含有0.4% UHCI、0.4%KI、（0.35%UHCI+0.05%KI）的3%(wt)柠檬酸和5%(wt)氨基磺酸组成的混酸介质中，极化曲线测试结果显示（0.35%UHCI+0.05%KI）的缓蚀效果优于0.4%UHCI的或0.4%KI的。
实施例3
一种碳钢的酸洗复配缓蚀剂，由溶质和溶剂组成，其中溶剂为去离子水，溶质由2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉（UHCI）和碘化钾(KI)组成，溶质质量百分比浓度为0.4%，UHCI与KI的质量配比，即UHCI：KI为0.25:0.15；
上述的一种碳钢的复配缓蚀剂的制备方法如下：
将0.25%的2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉（UHCI）和0.15%的碘化钾(KI)先后加入到去离子水中，搅拌混匀即可。
取用环氧树脂密封，工作面积为0.78cm2的碳钢电极，表面经1#～6#金相砂纸逐级打磨抛光，用无水乙醇除油，经去离子水冲洗干净后分别放入含有0.4% UHCI、0.4%KI、（0.25%UHCI+0.15%KI）的3%(wt)柠檬酸和5%(wt)氨基磺酸组成的混酸介质中，极化曲线测试结果显示（0.25%UHCI+0.15%KI）的缓蚀效果优于0.4% UHCI的或0.4% KI的。
极化曲线分析
图1为碳钢电极在含不同复配比缓蚀剂的3%柠檬酸和5%氨基磺酸组成的混酸介质中浸泡4h后的极化曲线图。由极化曲线分析得到的电化学参数列于表1中。
由表1可知，单独加入UHCI、KI以及加入复配缓蚀剂后，碳钢电极的腐蚀电位Ecorr变化不大；加入缓蚀剂的碳钢电极腐蚀电流密度Icorr都明显减小。在总浓度为0.4%时，UHCI与KI的复配比分别为0.39:0.01、0.35:0.05及0.25:0.15时的缓蚀效率分别为91.53%、94.91%和91.28%，均大于0.4% UHCI的缓蚀效率（87.81%）和0.4% KI的缓蚀效率（60.22%），说明此时UHCI与KI之间产生了较好的协同缓蚀效应。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种碳钢的混酸酸洗复配缓蚀剂，由溶质和溶剂组成，其中溶剂为去离子水，其特征在于所述的溶质为2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)复配而成。
2.如权利要求1所述的一种碳钢的混酸酸洗复配缓蚀剂，其特征在于在溶质质量百分比浓度为0.4%，其中UHCI与KI按质量配比即UHCI：KI为0.25～0.39：0.15～0.01。
3.如权利要求1所述的一种碳钢的混酸酸洗复配缓蚀剂，其特征在于在溶质质量百分比浓度为0.4%，其中UHCI与KI按质量配比即UHCI：KI优选为0.35：0.05。
4.如权利要求1、2或3所述的任一一种碳钢的混酸酸洗复配缓蚀剂，其特征在于所述的混酸即由3%(wt)柠檬酸与5%(wt)氨基磺酸组成的混酸介质。
5.如权利要求1、2或3所述的任一一种碳钢的混酸酸洗复配缓蚀剂的制备方法，其特征在于将2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)与碘化钾(KI)先后加入到去离子水中，搅拌混匀即得混酸酸洗复配缓蚀剂。
6.如权利要求1、2或3所述的任一一种碳钢的混酸酸洗复配缓蚀剂，其特征在该复配缓蚀剂用于减缓混酸介质对碳钢的腐蚀作用。
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