水处理剂之缓蚀成膜机理

  有机膦酸盐有较好的缓蚀作用，它是一类参与成膜的阴极型缓蚀剂，它和Ca2+离子的配合作用比聚磷酸盐更为稳定，因此保护膜更为牢固。

  HEDP对铁金属的缓蚀机理至少目前还未彻底了解，有人认为在浓度低（如低于50mg/L)的情况下，HEDP上的5个羟基上的氧原子都可以用未共用电子对与铁金属表面上铁的离子或带有部分正电荷的铁原子发生化学吸附，形成配位键，最后产生一种螯合膜。这种螯合膜覆盖在铁金属表面，有利于防止溶解氧向金属表面的扩散。当HEDP的浓度大于50mg/L时，分子中两个羟基上的氧原子和一个铁离子或钙离子发生配合，形成两个六元环，一般说来这种双六元环是相当稳定的;同时HEDP分子中另外的羟基中的氧原子，则与铁金属表面上的带部分正电荷的铁原子发生化学吸附，形成配位键，最后产生另一种螯合膜。螯合膜中含有较多量的钙元素与铁元素等。实际过程中两种螯合膜可能同时存在。

  再如，关于PBTCA的缓蚀机理，研究人员采用俄歇电子能谱仪氩离子流刻蚀等方法测定了成膜元素随刻蚀时间的变化以及膜厚(为40nm左右），用X光电子能谱对膜组成元素的化学状态等进行了分析，认为在中性水介质中PBTCA主要是与二价金属离子Ca2+、Fe2+、Zn2+等形成配合物。当溶解氧与碳钢表面的铁原子作用形成FeOOH时，配合物与Fe(Ⅲ)作用形成配合沉淀覆盖在碳钢表面形成保护膜。由于PBTCA与Zn2+离子形成的配合物远比与其他两价金属离子形成配合物稳定，所以在投加PBTCA的同时适量地加入Zn2+离子，能得到更好的缓蚀效果。PBTCA单一处理时，膜中元素Fe主要以Fe(Ⅲ)形式出现，即以FeO(OH)(Fe2p32电子结合能711.5eV)形式出现。而PBTCA-Zn2+复配处理形成的膜中，Fe主要以Fe(II)形式出现，这可能是PBTCA-Zn2~配合物在Fe(II)作用下形成的保护膜更有效地抑制了Fe(II)的进一步氧化。