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低溫酸化緩蝕劑 |
海水緩蝕劑的選擇part4——復配緩蝕劑與綠色緩蝕劑
一、復配緩蝕劑
單一的無機緩蝕劑在海水中用量大，而且緩蝕持續性差，容易造成環境污染，單一的有機緩蝕劑在海水中緩蝕效率不高，且成本高，使其應用受到限制。而不同緩蝕劑的復配可以彌補兩者的不足，不僅可以提高緩蝕性能，還能起到多重保護作用，同時還降低了緩蝕劑的用量，減輕了環境污染，因而越來越受到重視。復合緩蝕劑各成分相互協同作用主要是由于吸附層中不同分子或離子之間相互作用，提高了表面覆蓋度或形成多分子層，吸附物的相互作用提高了吸附層的穩定性，它們之間的協同作用，使復配緩蝕劑的緩蝕效果增強。
(1)無機鹽與有機物復配
鉬酸鹽與HEDP（有機磷酸鹽）復配在海水中對碳鋼緩蝕作用表明，二者具有較好的協同緩蝕作用。鎢酸鈉（Na2WO4•2H2O）與苯并三氮唑（BTA）復配對X70鋼在NaCl溶液中的緩蝕作用表明，二者均為陽極型緩蝕劑，其對X70鋼的腐蝕具有協同緩蝕效應，且二者之比為1:1時緩蝕率達83.01%。將ZnSO4，CaGL（葡萄糖酸鈣），APG（烷基糖苷），Na2SiO3 和Na2WO4復配后在 3.1%NaCl溶液中對碳鋼的緩蝕行為表明：緩蝕劑中有機酸根與腐蝕產物（Fe2+和Fe3+）形成螯合物的沉積膜，阻礙了Fe2+和Fe3+向溶液中的擴散，抑制了陽極的溶解。在高溫下，碳鋼較容易生成氧化鐵層，Na2SiO3與氧化鐵層生成FeSiO4。作為成相膜型緩蝕劑，Na2WO4使基體表面形成一層致密的三維立體保護膜，阻止了腐蝕介質與基體的進一步反應。而其協同效應表現在Na2SiO3，APG和Zn2+能夠通過化學吸附以及與 Fe2+和OH-生成沉淀首先在電極表面成膜，而葡萄糖酸鈣螯合物和 Na2WO4成相膜沉積在第2層。它們相互協同在碳鋼表面形成較致密的緩蝕膜，在海水環境中表現出了優良的緩蝕性能。葡萄糖酸鈣、硫酸鋅和OCTA復配，在天然海水中對碳鋼的緩蝕作用表明，它是一種高效緩蝕劑，能夠對靜止海水中的碳鋼提供很好的保護，而且3成分之間存在良好的協同效應。
(2)全有機復配
有機緩蝕劑可以通過抑制陰極或陽極反應取得緩蝕效果，這與其本身吸附或覆蓋到金屬表面的程度有關。大部分有機緩蝕劑分子中含有電負性較大的S，O，N，P等為中心原子的極性基團，或具有苯環、雙鍵、三鍵的π電子， 具有一定的供電子能力，可以和金屬形成配位鍵發生化學吸附。它們一般由極性基和非極性基所組成，這些性能不同的基團在金屬表面所起的作用不一樣， 極性基團吸附于金屬表面改變了雙電層的結構，提高了金屬離子化過程的活化能，而非極性基則遠離金屬表面作定向排列，形成一層疏水薄膜，成為腐蝕反應有關物質的擴散屏障，使腐蝕過程受到抑制。乙二胺的衍生物BIEA和丙炔醇復配對45碳鋼的緩蝕作用表明，二者有很好的協同效應，對45鋼的陰極與陽極過程均有抑制作用，屬于緩蝕效果較好的混合型緩蝕劑。苯并三氮唑與含有雙羧基的羧酸類物質復配，在海水中對黃銅的緩蝕作用表明： 陰極和陽極均向各自的區域偏離，偏離程度為復配緩蝕劑>BTA，說明復配緩蝕劑對陰陽兩極的放電均有抑制作用；同陰極相比，陽極區的偏離更明顯，說明復配后的緩蝕劑為偏陽極混合型緩蝕劑；在單獨使用 BTA 的介質中，銅試片表面有微小斑點生成，即有輕微局部腐蝕，而在復配緩蝕劑的介質中，試樣表面沒有小斑點。這說明復配后的復合緩蝕劑在相同條件下有著比 BTA 單獨使用更好的緩蝕性能，不僅緩蝕率更高，而且對局部腐蝕和點蝕均有更好的抑制作用。
二、綠色緩蝕劑
基于環境保護和可持續發展戰略的需要，近年來，研究開發環境友好的新型綠色緩蝕劑，尤其是兼有阻垢和緩蝕性能的緩蝕劑成為今后的研究重點。沒有好的阻垢性能，緩蝕性能也將大受影響。由微生物引起的金屬腐蝕越來越受到關注。在海水中羧甲基菊糖（CMI）、聚馬來酸（PMA）、聚天冬氨酸（PA）、聚亞磷基羧酸（PPCA）和金屬都可發生相互作用。PPCA、PMA 和PA 在金屬表面形成了一層膜抑制了碳酸鈣的形成，同樣添加一定濃度的PPCA，PMA 和PA 得到的腐蝕電流密度是不同的。PPCA，PA和金屬表面的相互作用大于PMA；當CMI的添加濃度小于30 mg/L時，在金屬表面沒有觀察到膜的形成，說明金屬表面形成的膜與介質中氧的擴散有關；PPCA 和PMA都能極大地抑制碳酸鈣的形成，而 CMI效果則較差。由海水中微生物引起的腐蝕（MIC）、脫硫菌株產生的聚合物（EPS）在適宜脫硫菌株生長的條件下，在海水中于碳鋼表面形成了一層均勻的生物膜，該生物膜在一定時間內抑制了金屬的腐蝕，然而在長時間后該微生物的生物代謝會加速金屬的腐蝕。在人造海水中AISI1018低碳鋼表面存在的脫硫弧菌引起了局部腐蝕，在加入咪唑啉后，抑制了金屬的腐蝕；腐蝕電位正移，說明該緩蝕劑為抑制陽極型緩蝕劑；在細菌生長的適應期緩蝕劑對細菌影響不大，腐蝕電流較大；在細菌生長的指數期，腐蝕速度顯著下降。
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