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苯并三氮唑复合缓蚀阻垢剂的制备及性能研究

作　者: 严欢
导　师: 曾德芳
学　校: 武汉理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 循环冷却水无磷缓蚀剂阻垢剂
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来随着水处理剂行业的发展,苯并三氮唑开始被用于碳钢及其它金属的缓蚀。目前国内外关于苯并三氮唑用于碳钢缓蚀的报道相对较少,对其缓蚀机理的研究也不够深入。为了进一步研究苯并三氮唑对碳钢的缓蚀作用,同时有效解决工业循环冷却水系统的腐蚀和结垢,本文以苯并三氮唑(BTA)、丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AA/AMPS)、硫酸锌、水解聚马来酸酐(HPMA)、葡萄糖酸钠为原料进行复配,开发出一种无磷、高效的复合缓蚀阻垢剂。本文通过正交试验法筛选出复合缓蚀阻垢剂各组分的最佳投加量,分别通过旋转挂片腐蚀实验和静态阻垢实验测定最佳配方的缓蚀和阻垢性能,并对最佳配方进行经济环境效益分析。通过极化曲线法、交流阻抗法、电镜扫描(SEM)法、X-射线衍射(XRD)法对复合缓蚀阻垢剂的缓蚀和阻垢机理进行研究。实验结果如下：(1)当BTA单一组分的投加量为100mg/L时对碳钢起到明显的缓蚀作用,缓蚀率可达到94.61%；阻垢测试结果表明BTA对碳酸钙的阻垢作用不明显。(2)正交试验筛选出的复合缓蚀阻垢剂各组分的最佳投加量分别为：BTAAA/AMPS6mg/L、硫酸锌3mg/L、HPMA6mg/L、葡萄糖酸钠10mg/L。最佳复合缓蚀阻垢剂的缓蚀率可达到92.02%,阻垢率可达到90.42%,缓蚀阻垢性能优良。(3)分散氧化铁评定实验表明复合缓蚀阻垢剂对氧化铁具有良好的分散性能,能够有效抑制氧化铁的沉积。(4)通过经济环境效益分析表明该复合缓蚀阻垢剂具有取代磷系缓蚀阻垢剂的可能性,且对环境没有明显危害。(5)通过极化曲线和交流阻抗图分析可知,该复合缓蚀阻垢剂是一种以抑制阳极极化为主的缓蚀阻垢剂。通过扫描电镜分析可知,该复合缓蚀阻垢剂能够在碳钢表面形成一层保护膜,从而起到有效抑制碳钢腐蚀的作用。通过XRD测试及扫描电镜测试分析可知,该复合缓蚀阻垢剂能够破坏碳酸钙晶格的结构,抑制晶体的正常生长,同时能够分散晶体,使生成的垢形状不规则且粒径较小,容易冲洗。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-22
  1.1 前言  10-11
  1.2 循环冷却水系统  11-13
    1.2.1 循环冷却水系统的腐蚀及其控制  11-12
    1.2.2 循环冷却水系统的结垢及其控制  12-13
  1.3 缓蚀剂  13-15
    1.3.1 缓蚀剂的发展概况  13
    1.3.2 缓蚀剂的分类  13-15
    1.3.3 缓蚀作用机理  15
  1.4 阻垢剂  15-18
    1.4.1 阻垢剂的发展概况  15-16
    1.4.2 阻垢剂的分类  16-17
    1.4.3 阻垢作用机理  17-18
  1.5 缓蚀阻垢剂的复配技术及发展状况  18-20
    1.5.1 缓蚀阻垢剂的复配技术  18-19
    1.5.2 缓蚀阻垢剂的发展状况  19-20
  1.6 本论文的研究目的、意义及内容  20-22
    1.6.1 本论文研究目的和意义  20-21
    1.6.2 本论文研究的主要内容  21-22
第二章实验部分  22-33
  2.1 实验试剂及仪器  22-23
    2.1.1 实验试剂  22-23
    2.1.2 实验仪器  23
  2.2 主要实验方法  23-33
    2.2.1 缓蚀性能测试-旋转挂片腐蚀实验法  23-26
    2.2.2 阻垢性能测试—静态阻垢法  26-27
    2.2.3 分散氧化铁性能评定  27-28
    2.2.4 电化学测试  28-31
    2.2.5 扫描电镜(SEM)分析  31
    2.2.6 X-射线衍射分析(XRD)  31-33
第三章结果与讨论  33-53
  3.1 苯并三氮唑的缓蚀阻垢性能及机理研究  33-38
    3.1.1 BTA对碳钢的缓蚀性能测试  33-34
    3.1.2 极化曲线测试及结果分析  34-36
    3.1.3 电化学阻抗测试及结果分析  36-37
    3.1.4 BTA阻垢性能测试  37-38
  3.2 缓蚀阻垢剂配方的筛选  38-42
    3.2.1 缓蚀剂的筛选  38-39
    3.2.2 阻垢剂的筛选  39-42
  3.3 复合缓蚀阻垢剂最佳配方的筛选实验  42-46
    3.3.1 筛选缓蚀性能最佳的配方  42-44
    3.3.2 筛选阻垢性能最佳的配方  44-45
    3.3.3 复合缓蚀阻垢剂最佳配方性能测定  45-46
  3.4 复合缓蚀阻垢剂的经济性与环境评价  46-47
  3.5 复合缓蚀阻垢剂缓蚀性能的影响因素  47-49
    3.5.1 温度的影响  47-48
    3.5.2 pH的影响  48-49
  3.6 复合缓蚀阻垢剂阻垢性能的影响因素  49-51
    3.6.1 钙离子浓度的影响  49-50
    3.6.2 pH的影响  50-51
  3.7 本章小结  51-53
第四章复合缓蚀阻垢剂机理研究  53-61
  4.1 缓蚀机理研究  53-57
    4.1.1 极化曲线测试结果及分析  53-54
    4.1.2 交流阻抗测试结果及分析  54-55
    4.1.3 SEM结果分析  55-57
  4.2 阻垢机理研究  57-60
    4.2.1 XRD测试结果及分析  57-58
    4.2.2 SEM结果分析  58-60
  4.3 本章小结  60-61
第五章结论  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-67
研究生期间发表或完成的论文  67

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