聚磷酸盐缓蚀剂

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1、聚磷酸盐缓蚀剂的缓蚀机理聚磷酸盐作为缓蚀剂常用的有三聚磷酸钠和六偏磷酸钠，认为聚磷酸盐作 为水中溶解的金属离子形成络合物，没积在金属表面，形成保护膜而减缓腐蚀。 因此，要使聚磷酸盐发挥较好的缓蚀作用，冷却水中要求有一定的两价金属离子， 例如钙、铁或锌离子等，在钙离子含量很少的软水中是不适宜用聚磷酸盐作缓 蚀剂的。水中除钙含量对聚磷酸盐的缓蚀效果有很大影响外，溶解氧的含量也 影响防腐效果，这是因为如果水中不含溶解氧，水中的聚合磷酸盐要与铁形成可 溶性的络合物而促进腐蚀。反之，若有一定溶解氧存在则聚合磷酸盐可形成含有 氧化物的保护膜。因此，在选用聚磷酸盐作缓蚀剂时，必须注意满足钙离子二价 金属和溶

2、解氧两个要求，否则不能获得良好的效果，一般来说在敞开式的循环冷 却水系统中，水中溶解氧基本上是饱和的，所以关键还是在于水中要有适量的钙 离子，循环水中钙离子量应根据药剂配方及工况条件确定， 从缓蚀角度考虑不宜 小于 30mg/l ，从阻垢角度考滤不宜大于 200mg/l 、聚磷酸盐容易水角生成正磷酸盐，正磷酸盐是阳极型缓蚀剂，但缓蚀效果 较弱，用量不足反而促进腐蚀。而最有豁的问题在在钙离子含量较高时正磷酸盐 过多，则易生成难溶的磷酸钙水垢，所以在使用药剂停留时间，徽生物，水的温 度和PH值，高温、高PH和低PH值都会促进聚磷酸盐的水解。因此，要针对 不同的水质，根据钙的含量和磷酸鲈饱和指数，选

3、择最适宜的运行条件。聚磷酸盐作为缓蚀剂，其排污水的处理不如铬酸盐要求严格。 因而现在在我车 使用国较普遍，虽然 其缓蚀交果不如铬酸盐且有菌藻滋生的危险，但如果操作、 管理得当也可获满意的缓蚀效果。在聚磷酸盐中添加一些锌盐，磷酸铁络合物，磷酸锌和氢氧化锌，其保护效果 比单独用聚磷酸盐形成的膜要致密，所以缓蚀效果得到提高。但加锌时要注意， 锌离子宜小于4.0mg/l，PH小于等于8.3,否则锌盐有形成沉积的危险。当 PH大 于等于 8.4 时，水中溶解锌与总锌之比应大于等于 80%。 工业上常用的六聚偏璘酸钠和三聚磷酸钠是一些 值在一定范围的聚磷酸盐的混 合物。三聚 磷酸钠的 值约为 3，分子式为

4、六聚偏磷酸钠而是不同 值的混合物。 般 n = 10-16。聚辚酸盐主要起缓蚀作用，同时也有阻垢作用。一般认为聚磷酸盐是阴 极型、沉淀膜型缓蚀剂。聚磷酸盐的负离子能够和水中溶解的钙离子形成胶状带 正电荷的络合物，并在金 厲表面再与腐蚀下来的Fe2+络合形成聚磷酸钙铁沉淀 膜，保护了阴极。有人认为聚磷酸盐也有阳极缓蚀剂的作用， 聚碟酸盐缓蚀的必 要条件是活化的金屈八而、水中一矩世的钙离子和溶解氧。因沉淀膜中含有一定Fe2,离子，故需要一定溶解 氣以促进屯化作用。溶解氧低于2mg/L时，成膜不 牢固，缓蚀效果不好。因敞开式循环冷却水系统中溶解飒迤饱和的， 可满足成膜 要求。含钙量少的软水不宜用聚A

5、酸盐作缓蚀剂，循环水中的钙离子含所需 20mg/L (如以CaC03计，则为50mg,才能达到良好的缓蚀效果。聚磷酸盐在水 垢中有晶格畸变作用，故兼有阻垢作用。什么是聚磷酸盐的水解或降解？聚磷酸盐水解对冷却水系统有何影响？ 聚璘酸盐在有水存在的情况下，重新分解生成正磷酸盐的现象称为聚磷酸盐的水 解。而聚合度较大的较长链聚 95酸盐分子加水降解为较短链的聚磷酸盐以及一 部分正磷酸盐称为酸盐的水解是使用聚磷酸盐作为水处理剂中一个关键的问题， 它关系到冷却水系统中正癣酸根的含量、1 酸钙垢的析出、缓蚀阻垢效果、系 统停留时间和排污等一系列问题。水解或降解后生成的正辑酸盐虽然有一定的缓 蚀作用，但它是

6、一种阳极型缓蚀剂，用 :t 不足时易产生局部腐蚀，而且与水中 的钙脔子会生成磷酸钙Ca3(P04)2和羟基磷灰石Caw(P04)JOH)2沉淀，使换热器 结垢。正磷酸盐又是微生物的营养品，能促进微生物生长。因此，为避免聚 璘酸 盐水解危害系统，八要选择合适的运行条件，循环水中的正磷酸盐也往往作为指 标来控制。为什么锅炉给水中要加联氨？为了防止锅炉水系统及管路遭受氧腐蚀，确保完全消除热力除氧之后而残留 的溶解氧和由于泵及给水系统的不严密而漏入给水的氧， 有必要在给水中加入适 当量的联氨。联氨(N2H4又称肼，常用的为其水合物水合肼(N2H來H2O。由于联氨在碱性的水溶液中是一种很难强的还原剂，

7、它与水中溶解氧产生如 下反应：N2H46Fe2O34Fe3O4+N2+2H20N2H42Fe2O36FeO+N2+2H20N2H4FeO2Fe+N2+2H20联氨还能将CUO5原成Cu2O或 Cu,以防止炉内结铜垢。实际生产中，通常使用40%质量分数联氨(N2H4*H2O)加在锅炉给水泵的 吸入口，或是除氧器的出口管处，加量的控制通常是以省煤器入口给水中含 N2H4 50ug/l左右为准，N2H4有毒、易燃、易挥发，使用时应特别注意。什么是补给水、给水、凝结水、疏水、冷凝水和炉水？补给水是指原水经净化处理后，用来补充锅炉汽水损失的水。补给水按其 净化方法可分为软化水，蒸馏水和除盐水。给水是指送

8、进锅炉的水，给水通常由补给水，凝结水及工艺冷凝水等组成。凝结水是指在汽轮机中作完功后的蒸汽，经冷凝而成的水，有的称透平冷凝水或蒸汽冷凝液。疏水是指各咱蒸汽管道和用气设备中的蒸汽凝结而成的水。工艺冷凝水是指蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽凝结而成的水。炉水是指在锅炉本体系统中流动的水。为什么水未经脱盐处理不能用做锅炉补给水？锅炉给水要求一定纯净的水质，以确保锅炉的安全经济运行，所以要经除盐 处理，这是因为：未经除盐处理的水中除含有少量悬浮杂质外，还存在钙、镁、 钠离子等阳离子和硫酸根离子、氯根、碳酸氢根、硅酸根离子等阴离子所组成的 溶解盐类及氧气、二氧化碳等气体杂质。这些杂质随水进入锅炉中，会在及蒸汽

9、 系统中产生以下危害：（1）氧气、二氧化碳等气体在给水管路和热力设备中造成腐蚀。（2）含有溶解盐类的水进入受热后，水不断被蒸发，盐类逐渐浓缩、超 过其溶度积而析出产生沉积物，又由于钙镁盐类的溶解度随温度升高而降低及碳 酸氢盐受热分解产生沉积物，反应式如下：由于上述原因，盐类物质在锅炉系统中极易生成水垢或水渣。 水垢的热导率 只有金属的几十至几百分之一，从而导致锅炉受热面热阻增加，使受热央不匀或 局部过热，直至爆管的危险，这样就使设备寿命缩短，燃料消耗高，（3）污染蒸汽。盐类及杂质进入锅炉系统后，由于水滴携带或蒸汽的溶 解携带，水中钠盐、硅酸盐的气体杂质会带入蒸汽系统。锅炉的压力等级越高， 携带

10、量越大，这些杂质会造成热力设备的腐蚀，盐类物质会沉积在蒸汽通过的各 个部位，如过滤器、汽轮机等，影响机组的安全经济运行。由于上述原因，未经除盐处理的水不能作为锅炉给水。给水处理是根据锅炉压力等级的不同而有所不同， 等级越高，对给水的纯 度要求越高，用于低压锅炉的给水，要经过软化处理或部分除盐处理，主要是除 去水中的硬度，通常是以H+型或Na型离子交换树脂软化或石灰软化法处理， 对于中压以上锅炉的给水，要经过化学除盐处理，将水中的阳离子如钙、镁、钠 和阴离子中的氯根、硫酸根、碳酸根、硅酸根等，以及溶解气体全部除去或降低 到一定程度，通常采用离子交换工膜分离技术等方法。什么是锅炉水的磷酸盐处理？

11、为了防止在锅炉中产生钙垢和碱性腐蚀，在给水中加入磷酸盐，使得随给 水进入炉内的钙离子不会形成水垢，而是生成水渣，并通过锅炉排污予以排除。 这种向锅炉水中投加磷酸盐的处理方法称为锅炉水的磷酸盐处理， 在炉水中加入 磷酸盐溶液，控制好一定量的磷酸根，在碱性的条件下，产生如下反应：Ca10(OH)2(PO4)3-+2OHCa10(OH)2(PO4)6生成的Ca10(OH)2(PO4)6称为碱式磷酸钙，是一种松软的水渣，很容易随锅炉排 污而除去。因此，只要控制好炉水中的PO43-的量，就可以使炉水中的钙离子含量非常 少，而PO43的量可按照下表加以控制。在实际生产中，通常用磷酸三钠或酸式磷酸钠，配制成

12、 5%-8%质量分数，经过过滤去渣，再给补给水配成 3%，直接 加入水中，或者加入给水中，加量的多少，与给水中钙量有关，实际使用时，还 得通过高度来确定。什么是水垢和水渣？ 由于炉水水质的不良，在经过一段时间的运行之后，与水接触的受热面上 会形成一层固态附着物，这就是水垢，但从炉水中析出的固体物质，有时还会呈 悬浮状态存在，或者是以沉渣状态沉积在汽包和下联箱底部等流速缓慢处， 这些 呈悬浮状态和沉渣状态的物质就称为水渣。什么是水的静电处理？ 静电水垢控制是使水在一定强度的静电场中进行处理的设备。当水通过静 电水垢控制器时，水在其电场的作用下产生极化，并合水偶极子的正极端趋向静 电场的阴极，负极

13、端向静电场的阳极，且按正、负的次序被整齐地排列起来，当 水中含有溶解盐时，这些盐类的正、负离子就不能接触器壁，因崦达到控制水垢 生成的目的。当热交换装置中已存在老垢时，因水的极化作用， 使水分子趋向器 壁，从而使老垢龟裂、变形、逐渐脱落。当老垢致密坚实时，由于水能够进入金 属与水垢底层之间，这时水垢就在其与水的接触面徐徐溶解，直至完全去除为止。 经静电水垢控制器处理的水，还可以杀灭循环水系统中的藻类和菌类，有人 经过实验：经静电处理的水，对斜生栅列藻的杀伤率，14天即可达 100%；对埃希氏大肠杆菌的杀菌率， 6.5 小时后达 92.9%。静电水垢控制器由直流高压发生器和控制器制成， 如图所示

14、。在控制器中， 用聚四氟乙烯绝缘的厥线铁心作为阳极， 以控制器的金属外壳为阴极。水从控制 器的壳体与以聚四氟乙烯包裹的阳极之间通过， 经受静电场处理后再进入用水设 备。静电水垢控制器是利用物理方法进行水处理的一个实例， 它具有简单易行， 操作管理方便，处理费用低，不仅环保带来污染等优点，尤其是适用于较小的循 环冷却水系统。但应用静电水处理是地，需要注意以下几点： (1) 静电水处理只 起阻垢和杀灭菌藻作用，对于腐蚀性的水，还应考虑缓蚀措施； (2) 循环水中的 悬浮物，泥。沙等仍要严格控制，静电水垢控制器不起处理泥、沙等悬浮物质的 作用。什么是氧浓差腐蚀电池？ 氧浓差腐蚀电池是金属在水中腐蚀时

15、最普遍、危害最大，但又是最难防治 的一种腐蚀电池。氧浓差电池是介质浓度影响阴极反应而产生电位差。 最常见的 氧浓差电池有两种类型，一种是在不同浓度的水中由于氧浓度不同而造成氧浓度 梯度产生的氧浓差电池 ，如水线腐蚀；另一种则是冷却水系统最常见，也是危 险最大的污垢下腐蚀或叫做沉积物腐蚀。 在沉积物下面形成缝隙区，在这些缝隙 区的溶液中，氧要得到补充是非常困难的；而缝隙外的金属表面上的溶液，氧的 代应很充分，因崦缝隙外是富氧区 阴极，而缝隙内则是贫氧区 阳极，缝隙区形成的氧浓差电池 造成的腐蚀部位在缝隙之内，或在沉积物下面。什么是微生物腐蚀？微生物腐蚀是一种特殊类型的腐蚀，它是由于微生物的直接或

16、间接地参加 了腐蚀过程所起的金属毁坏作用。微生物腐蚀一般不单独存在，往往总是和电化 学腐蚀同时发生的，两者很难截然分开，引起腐蚀的微生物一般为细菌及真菌， 但也有藻类及原生动物等，在大多数场合下都可看作是各种细菌共同作用而造成 危害的，微生物影响腐蚀主要是通过使电极电位和浓差电池发生变化而间接参与 腐蚀作用这条途径，其方式大体分以下几类。(1) 由于细菌繁殖所形成的粘泥沉积在金属表面， 破坏了保护膜，构成局部电池；(2) 由细菌代谢氧和其它化合物的消耗， 形成通气差电池和浓差电池，在局部 电池中发生去极化作用。(3) 由细菌代谢产物的作用引起的；(A) 影响PH值或酸度；(B) 影响氧化还原电位；(C) 使环境的化学状况发生变化 (包括氨、硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、硫 化物等其他离子，在反应中起催化作用；(D) 生成或消耗氧而影响氧的浓度