水處理劑之有機緩蝕劑

在水處理過程中應用的有機緩蝕劑主要有有機胺類、有機取代羧酸類、含磷有機化合物類、含硫有機化合物類、雜環化合物類和天然高分子及其改性化合物等。大多數有機緩蝕劑均有多種作用性能。

有機胺類化合物

有機胺類化合物作為緩蝕劑主要應用于鍋爐水處理、油田注水或污水間用以及酸性介質中材料與設備的緩蝕保護，常用的有機胺類緩蝕劑按結構吋分為胺類、環胺類、酰胺類和酰胺羧酸類等，如表7-4所列。

 

 

1)有機胺緩蝕劑結構的特點和一般性質：除少數外，有機胺類緩蝕劑一般總含有一個親油的C8~C20長碳鏈的烷基和親水的氨基。在水溶液中，胺類和環胺類呈弱堿性，酰胺和酰胺羧酸類化合物接近中性，而酰胺二羧酸則呈弱酸性。

有機胺化合物在水中的溶解度一般較小，并隨著烷基的增大進一步減小，但緩蝕效果隨著烷基的增大而增加。改進有機胺緩蝕劑水中溶解度的方法有成鹽和通人環氧乙烷聚氧乙烯基化等。

工業用有機胺緩蝕劑一般毒性較低，適用于含油和含硫化氫水介質以及酸性介質的緩蝕保護。具有還原性的環己胺和嗎啉類化合物還可用于去除作為陰極去極化劑的氧，防止腐蝕發生。林業的副產物——去氫松香胺，曾經被用作冷卻水系統的緩蝕劑，尤其是聚氧乙烯基去氫松香胺的緩蝕效果很好，而且還有一定的殺菌作用。

2)有機胺類化合物工業水介質屮的緩蝕作用機理：有機胺類化合物以十八胺為例，分子中有一個長碳鏈的烷基和極性氨基，氨基的氮原子上有未共用的電子對，能和金屬生成配位鍵，使有機胺分子能吸附許金屬表面上。這樣疏水的長碳鏈R就背向金屬而朝向介質，如向水或油方向伸展，形成了單分子層選擇性的定向吸附膜，閃而起著抑制腐蝕的作用。疏水基的大小對緩蝕效果有一定影響,疏水基團越大，形成的吸附膜對金屬覆蓋遮蔽的效果就越大，防蝕效果也就越好。

如果水中還有少量的油，如在煉油企業的循環冷卻水系統中泄漏往往是難免的，那么十八胺分子中的烷基還能吸附溶解一部分油分子，使得這部分油也成為分子層的疏水部分，這就更好地阻止了水中的氧向金屬向表面擴散，腐蝕產物Fe2+離子向外擴散。一般來說，若要達到較好的緩蝕效果，則必須對金屬設備作徹底的清洗作為吸附類型的緩蝕劑，其最主要的缺點是耐溫程度較低,水溫高于50℃,脫附的傾向就成為主要的，吸附膜層會有被破壞的危險。

酰胺羧酸類化合物是一類能和金屬形成螯合物的表面活性劑，如十二酰基甲基甘氨酸能夠和金屬表面形成穩定的五元環的蝥合物。它的非極性基團C12H2S基作為疏水基團，排列在極性基團的相反方向，從而提供了與水相間隔的屏障，阻止了水中的氧和腐蝕產物Fe2+離子的擴散，達到了保護金屬的目的。螯介膜與十八胺吸附膜相比，蝥合膜的強度較大，比較牢固，耐溫性能較好，對金屬表面的清潔程度要求不高，在已經腐蝕的系統中使用仍然十分有效。

在鍋爐水系統中使用的胺類緩蝕劑，主要是揮發性胺和成膜性胺，揮發性胺可以調整冷凝水的pH值而抑制腐蝕；成膜性胺作金屬表面形成憎水性保護膜，使氧和二氧化碳之類的腐蝕物質不直接與金屬表面接觸，從而抑制腐蝕。

揮發性胺包括氨、環己胺和嗎啉等。這些揮發性胺可注入給水管線、鍋爐或蒸汽管線中，注入給水中的揮發性胺與鍋爐內的蒸汽一起揮發，在蒸汽冷凝的同時，中和二氧化碳，使冷凝水pH值升髙，抑制設備腐蝕。

成膜性胺一般為烷基胺，其作用機理與十八胺類似，主要是一NH2吸附于金屬表面，形成穩定的單分子疏水性吸附膜,膜完全形成后只需添加維持劑量。因成膜性胺難溶于水,過去采用加溫壓人蒸汽管線的辦法。近年來采用乳化技術向給水管中注人成膜性胺。