摘 要

近年来，制造业发展迅速，环境遭到严重破环。污染排水规范更为严格，因此开发环境友好型稳定剂成为亟待解决的问题。本文针对所取试样水的环境条件下，选用以硅酸钠药剂为主复配HEDP、PBTCA、ATMP为稳定剂作为研究对象，采用缓蚀和阻垢性能检测，选择较优配方。采用失重法和EDTA标准溶液滴定法，在硅酸钠浓度、复配缓蚀剂浓度、增益效果、成膜时长和较优缓蚀配方研究缓蚀剂和阻垢性能。本文获得如下主要结论：

（1）单独使用硅酸钠作缓蚀剂时，随着药剂添加量增加，缓蚀率逐渐上升；最低添加浓度30 mg/L，低于此浓度时，基本无缓蚀效果，甚至加重腐蚀。

（2）以硅酸钠溶液为主缓蚀剂，复配其他三种缓蚀剂，复配缓蚀剂添加量越多，缓蚀率越高；当硅酸钠缓蚀剂与HEDP配比为15:1时，出现协同效应。

（3）三种复配缓蚀剂对主缓蚀剂硅酸钠的增益效果:HEDPgt;ATMPgt;PBTCA。

（4）使用复配后较优性能的缓蚀剂，成膜时间越长，腐蚀速度越低。选择三种较优稳定剂配方做阻垢性能测试，单独使用硅酸钠作阻垢剂，基本无阻垢效果；复配其他缓蚀剂阻垢效果中，PBTCA效果最好，但经济效益不高，因此选择与HEDP复配作阻垢剂。

关键词：硅系稳定剂 HEDP 缓蚀性能 阻垢性能

Abstract

In recent years, the manufacturing industry has developed rapidly and the environment has been severely disrupted. Pollution discharge specifications are more stringent, so the development of environment-friendly stabilizers has become an urgent problem to be solved. In this paper, according to the environmental conditions of the sample water, the sodium silicate-based compound HEDP, PBTCA, and ATMP are selected as the research object, and the corrosion inhibition and scale inhibition performance tests are used to select the optimal formulation. Using weight loss method and EDTA standard solution titration method, corrosion inhibitor and scale inhibition performance were studied in sodium silicate concentration, compound inhibitor concentration, gain effect, film formation time and better corrosion inhibition .This article has obtained the following main conclusions:

(1) When sodium silicate alone is used as a corrosion inhibitor, the corrosion inhibition rate gradually increases with the increase of the additive amount; the minimum addition concentration is 30 mg/L. Below this concentration, there is basically no corrosion inhibition effect and even aggravated corrosion. .

(2) Using sodium silicate solution as the main corrosion inhibitor to compound other three kinds of corrosion inhibitors, the more the amount of compound inhibitor added, the higher the corrosion inhibition rate; when sodium silicate inhibitor and HEDP are matched At 15:1, there is a synergy effect.

(3) The effect of three compound corrosion inhibitors on the main inhibitor sodium silicate: HEDPgt;ATMPgt;PBTCA.

(4) Three kinds of better stabilizer formulations were selected to test the scale inhibition performance. Sodium silicate alone was used as the scale inhibitor, and there was basically no scale inhibition effect. PBTCA had the best effect, but the economic benefit was not high. Therefore, it was chosen to use HEDP as a scale inhibitor.

Keywords: Silicon stabilizer; HEDP; Corrosion inhibition performance; Scale inhibition performance

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 控制腐蚀的方法 1

1.3 添加硅酸盐作缓蚀剂 2

1.4 硅酸钠作缓蚀剂的应用实例 2

1.4.1 单独使用硅酸钠作缓蚀剂 2

1.4.2 由硅酸钠复配其他成分作缓蚀剂 3

1.5 硅酸钠缓蚀机理 5

1.6 硅系稳定剂的阻垢研究 6

1.7 硅系稳定剂的展望 6

1.8 本课题的研究意义和内容 6

第二章 研究目标、内容及方法 8

2.1 研究目标 8

2.2 研究内容 8

2.3 实验仪器与药品 8

2.3.1 实验仪器 8

2.3.2 实验药品 9

2.4 实验测试方法与计算说明 10

2.4.1 准备实验药剂配制 10

2.4.2 取样水的钙离子浓度测定 11

2.4.3 取样水的pH的测定 11

2.4.4 冷却水旋转挂片腐蚀评定 12

2.4.5 静态阻垢性能评定 13

第三章 实验结果与讨论 15

3.1 单独使用硅酸钠作缓蚀剂 15

3.2 硅酸钠复配ATMP作缓蚀剂 17

3.3 硅酸钠复配PBTCA作缓蚀剂 18

3.4 硅酸钠复配HEDP作缓蚀剂 18

3.5 硅酸钠复配缓蚀剂的增益效果 20

3.6 时间对腐蚀速度的影响 22

3.7 阻垢性能评定 23

第四章 结论与展望 24

4.1 本文结论 24

4.2 问题与展望 24

参考文献 25

致 谢 27

第一章 绪论

1.1 引言

金属材料以及由金属成分组成的化合物，在自然环境中或者在工作条件下，因为与其所处周围介质发生化学或者电化学反应而引起形貌和成分的变化导致失去原有的性能，这种现象称为腐蚀。根据英美等发达国家公布的一些数据结果表明^[1]，因腐蚀而导致的经济损失约占国民生产总值的三个百分点，每一年世界各地报废的钢铁中有五分之一来自于金属腐蚀生锈。其中还包括三分之一的工业设备因为金属腐蚀的问题而无法维持正常工作。在中国这个世界上最大的发展中国家，同样是世界最大的钢铁出口国，仍然存在着因为金属腐蚀而造成的经济损失，这些损失占到GDP的3%左右，甚至超过了因自然灾害而造成的经济损失的总额。世界各地自然资源匮乏，为了地球的科学可持续发展的战略，应尽最大的努力减少资源浪费即减少因为金属腐蚀而造成的设备损坏和原料的渗漏^[2]。当然不仅仅是节约资源，降低对环境的污染同样重要。为了延长工业设备的使用寿命和减少排污而研究出高效能、对环境友好的腐蚀防护技术，极大程度减少因腐蚀造成的经济损失已经成为科学工作者们的首要任务之一^[3]。

缓蚀剂的应用目前已经成为腐蚀防护技术中使用最多的方法之一，在减少材料浪费，保护环境等方面大有作为。相比于其他防止腐蚀的技术而言，缓蚀剂具有不改变使用环境、不耗费原料生产新设备、不受设备形状的影响，配方的多变性以适应不同的自然腐蚀和工作环境^[4]。

1.2 控制腐蚀的方法

缓蚀剂因为具有优良的效果和低廉的成本，目前已经成为腐蚀防护技术中使用范围最广的方法之一。特别是在石油及衍生品的生产加工、化学提纯、自然环境、用水排污、机器和仪表的制造及石油冶金生产工艺过程中，缓蚀技术渐渐成为最重要的防腐方法^[5]。投放缓蚀剂是一种相比较而言良好的防腐蚀方法，其投放量很少，不会使周围介质发生改变的特点，同时也不需改变原来的设备和工艺，而且又不需要再生产额外的设备，甚至效果良好，成本低廉，实施难度小 ^[6]。

1.3 添加硅酸盐作缓蚀剂

缓蚀剂的种类多、反应机理复杂，为了研究和使用的便捷，一般从不同角度对其进行分门别类。按化学组成来分类，硅酸盐归至无机型缓蚀剂一类。硅酸盐用于钢铁缓蚀剂已有七十多年的历史。

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