水处理剂之有机缓蚀剂

在水处理过程中应用的有机缓蚀剂主要有有机胺类、有机取代羧酸类、含磷有机化合物类、含硫有机化合物类、杂环化合物类和天然高分子及其改性化合物等。大多数有机缓蚀剂均有多种作用性能。

有机胺类化合物

有机胺类化合物作为缓蚀剂主要应用于锅炉水处理、油田注水或污水间用以及酸性介质中材料与设备的缓蚀保护，常用的有机胺类缓蚀剂按结构吋分为胺类、环胺类、酰胺类和酰胺羧酸类等，如表7-4所列。

 

 

1)有机胺缓蚀剂结构的特点和一般性质：除少数外，有机胺类缓蚀剂一般总含有一个亲油的C8~C20长碳链的烷基和亲水的氨基。在水溶液中，胺类和环胺类呈弱碱性，酰胺和酰胺羧酸类化合物接近中性，而酰胺二羧酸则呈弱酸性。

有机胺化合物在水中的溶解度一般较小，并随着烷基的增大进一步减小，但缓蚀效果随着烷基的增大而增加。改进有机胺缓蚀剂水中溶解度的方法有成盐和通人环氧乙烷聚氧乙烯基化等。

工业用有机胺缓蚀剂一般毒性较低，适用于含油和含硫化氢水介质以及酸性介质的缓蚀保护。具有还原性的环己胺和吗啉类化合物还可用于去除作为阴极去极化剂的氧，防止腐蚀发生。林业的副产物——去氢松香胺，曾经被用作冷却水系统的缓蚀剂，尤其是聚氧乙烯基去氢松香胺的缓蚀效果很好，而且还有一定的杀菌作用。

2)有机胺类化合物工业水介质屮的缓蚀作用机理：有机胺类化合物以十八胺为例，分子中有一个长碳链的烷基和极性氨基，氨基的氮原子上有未共用的电子对，能和金属生成配位键，使有机胺分子能吸附许金属表面上。这样疏水的长碳链R就背向金属而朝向介质，如向水或油方向伸展，形成了单分子层选择性的定向吸附膜，闪而起着抑制腐蚀的作用。疏水基的大小对缓蚀效果有一定影响,疏水基团越大，形成的吸附膜对金属覆盖遮蔽的效果就越大，防蚀效果也就越好。

如果水中还有少量的油，如在炼油企业的循环冷却水系统中泄漏往往是难免的，那么十八胺分子中的烷基还能吸附溶解一部分油分子，使得这部分油也成为分子层的疏水部分，这就更好地阻止了水中的氧向金属向表面扩散，腐蚀产物Fe2+离子向外扩散。一般来说，若要达到较好的缓蚀效果，则必须对金属设备作彻底的清洗作为吸附类型的缓蚀剂，其最主要的缺点是耐温程度较低,水温高于50℃,脱附的倾向就成为主要的，吸附膜层会有被破坏的危险。

酰胺羧酸类化合物是一类能和金属形成螯合物的表面活性剂，如十二酰基甲基甘氨酸能够和金属表面形成稳定的五元环的蝥合物。它的非极性基团C12H2S基作为疏水基团，排列在极性基团的相反方向，从而提供了与水相间隔的屏障，阻止了水中的氧和腐蚀产物Fe2+离子的扩散，达到了保护金属的目的。螯介膜与十八胺吸附膜相比，蝥合膜的强度较大，比较牢固，耐温性能较好，对金属表面的清洁程度要求不高，在已经腐蚀的系统中使用仍然十分有效。

在锅炉水系统中使用的胺类缓蚀剂，主要是挥发性胺和成膜性胺，挥发性胺可以调整冷凝水的pH值而抑制腐蚀；成膜性胺作金属表面形成憎水性保护膜，使氧和二氧化碳之类的腐蚀物质不直接与金属表面接触，从而抑制腐蚀。

挥发性胺包括氨、环己胺和吗啉等。这些挥发性胺可注入给水管线、锅炉或蒸汽管线中，注入给水中的挥发性胺与锅炉内的蒸汽一起挥发，在蒸汽冷凝的同时，中和二氧化碳，使冷凝水pH值升髙，抑制设备腐蚀。

成膜性胺一般为烷基胺，其作用机理与十八胺类似，主要是一NH2吸附于金属表面，形成稳定的单分子疏水性吸附膜,膜完全形成后只需添加维持剂量。因成膜性胺难溶于水,过去采用加温压人蒸汽管线的办法。近年来采用乳化技术向给水管中注人成膜性胺。