一种咪唑啉缓蚀剂在低电导率水中的性能研究

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火力和核能发电机组水汽系统中使用的是电导率很低的除盐水,大大减少了结垢、积盐的现象,但在低温通大气的条件下,如停运或水压试验期间的锅炉水汽系统、闭式循环冷却水系统、哈蒙氏(表面式)间接空冷机组的凝汽器与空冷岛之间的间接冷却水系统等,其中的金属特别是主要材料碳钢会发生强烈的氧腐蚀,影响机组的安全与经济运行。因此,研究开发应用于上述系统的绿色高效、使用简便的缓蚀剂具有重要意义。
  咪唑啉类缓蚀剂具有优良的缓蚀性能且绿色环保,大部分是在酸性腐蚀环境中有效,被广泛应用于酸洗、油气田开采等领域。本实验室新发现一种咪唑啉衍生物(命名为咪唑啉SXJLY)对不超过100℃的低电导率水中的碳钢有良好的缓蚀作用,对其性能进行了较全面研究,研究成果主要体现在以下三个方面:
  (1)通过挂片试验、电化学试验以及SEM+EDS、XPS等分析方法研究了其缓蚀性能、缓蚀影响因素与缓蚀机理,研究发现:1)关于缓蚀效果:在不超过60℃的除盐水中,SXJLY浓度不低于40mg/L对20号碳钢可有效缓蚀1.5年以上,SXJLY浓度不低于60mg/L对Q235A碳钢可有效缓蚀6个月以上,SXJLY浓度不低于200mg/L对Q235碳钢可有效缓蚀6个月以上,SXJLY浓度不低于60mg/L对黄铜、紫铜、铝也有长期缓蚀效果,且可与不锈钢兼容;2)关于缓蚀效果的影响因素:SXJLY的缓蚀效果在一定浓度范围内随其浓度升高而增强;浓度足够高时温度对其缓蚀效果的影响不明显;在SXJLY浓度足够高的除盐水中,提高pH对其缓蚀效果无明显影响;60℃含60mg/LSXJLY的除盐水中,当Cl-或SO42-达到一定浓度(Cl-浓度达到0.5mg/L或SO42-浓度达到0.1mg/L)时会影响SXJLY的缓蚀效果;SXJLY浓度足够时20号、Q235、Q235A碳钢仅小部分表面生锈不会影响SXJLY的缓蚀效果,大面积生锈则有影响;3)关于缓蚀机理:SXJLY在除盐水中是一种混合型缓蚀剂,在碳钢表面的吸附遵循Langmuir等温吸附方程,根据拟合结果推测吸附为化学吸附,在碳钢表面形成了有保护作用的单分子覆盖层。
  (2)研究了SXJLY的物理化学性质及其应用相关问题,研究发现:1)SXJLY是一种咪唑啉羧酸盐;SXJLY原液是一种黄褐色粘稠液体,密度约为1.052mg/L;SXJLY原液呈碱性,在除盐水中的分散性好;2)SXJLY的COD不高,在一般应用的浓度范围内不会使除盐水的COD超过排放标准(30 mg/L);3)常温和较低温度下SXJLY的结构和组成比较稳定,在100℃以下会自然挥发、在105℃会有较多蒸发,烘干后剩余的物质主要是SXJLY原液中有效的物质,含量约为41%;SXJLY在300℃~600℃温度范围内都会发生分解,随温度升高分解速率增大,直至基本上分解;4)SXJLY的除盐水溶液不会污染混床常用国产树脂。
  (3)经在某火力发电厂两台660MW机组现场应用,成功解决了其闭式循环冷却水系统的腐蚀问题。
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