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防凍液中所加的緩蝕劑做什麽?

緩蝕劑有多種分類方法,可從不同的角度對緩蝕劑分類。

(1)根據產品化學成分,可分為無機緩蝕劑、有機緩蝕劑、聚合物類緩蝕劑。

①無機緩蝕劑 無機緩蝕劑主要包括鉻酸鹽、亞硝酸鹽、矽酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、聚磷酸鹽、鋅鹽等。

②有機緩蝕劑 有機緩蝕劑主要包括膦酸(鹽)、膦羧酸、琉基苯並噻唑、苯並三唑、磺化木質素等壹些含氮氧化合物的雜環化合物。

③聚合物類緩蝕劑 聚合物類緩蝕劑只要包括聚乙烯類,POCA,聚天冬氨酸等壹些低聚物的高分子化學物。

(2)根據緩蝕劑對電化學腐蝕的控制部位分類,分為陽極型緩蝕劑,陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑[1]。

① 陽極型緩蝕劑 陽極型緩蝕劑多為無機強氧化劑,如鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、亞硝酸鹽、硼酸鹽等。它們的作用是在金屬表面陽極區與金屬離子作用,生成氧化物或氫氧化物氧化膜覆蓋在陽極上形成保護膜。這樣就抑制了金屬向水中溶解。陽極反應被控制,陽極被鈍化。矽酸鹽也可歸到此類,它也是通過抑制腐蝕反應的陽極過程來達到緩蝕目的的。

陽極型緩蝕劑要求有較高的濃度,以使全部陽極都被鈍化,壹旦劑量不足,將在未被鈍化的部位造成點蝕。

②陰極型緩蝕劑 抑制電化學陰極反應的化學藥劑,稱為陰極型緩蝕劑。

鋅的碳酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物,鈣的碳酸鹽和磷酸鹽為陰極型緩蝕劑。陰極型緩蝕劑能與水中、與金屬表面的陰極區反應,其反應產物在陰極沈積成膜,隨著膜的增厚,陰極釋放電子的反應被阻擋。在實際應用中,由於鈣離子、碳酸根離子和氫氧根離子在水中是天然存在的,所以只需向水中加入可溶性鋅鹽或可溶性磷酸鹽。

③混合型緩蝕劑 某些含氮、含硫或羥基的、具有表面活性的有機緩蝕劑,其分子中有兩種性質相反的極性基團,能吸附在清潔的金屬表面形成單分子膜,它們既能在陽極成膜,也能在陰極成膜。阻止水與水中溶解氧向金屬表面的擴散,起了緩蝕作用,巰基苯並噻唑、苯並三唑、十六烷胺等屬於此類緩蝕劑。

(3)根據生成保護膜的類型分類

除了中和性能的水處理劑,大部分水處理用的緩蝕劑的緩蝕機理是在與水接觸的金屬表面形成壹層將金屬和水隔離的金屬保護膜,以達到緩蝕目的。根據緩蝕劑形成的保護膜的類型,緩蝕劑可分為氧化膜型、沈積膜型和吸附膜型緩蝕劑。

①氧化膜型緩蝕劑 鉻酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、正磷酸鹽、硼酸鹽等均被看作氧化膜型緩蝕劑。鉻酸鹽和亞硝酸鹽都是強氧化劑,無需水中溶解氧的幫助即能與金屬反應,在金屬表面陽極區形成壹層致密的氧化膜。其余的幾種,或因本身氧化能力弱,或因本身並非氧化劑,都需要氧的幫助才能在金屬表面形成氧化膜。由於這些氧化膜型緩蝕劑是通過阻抑腐蝕反應的陽極過程來達到緩蝕的,這些陽極緩蝕劑能在陽極與金屬離子作用形成氧化物或氯氧化物。沈積覆蓋在陽極上形成保護膜,以鉻酸鹽為例,它在陽極反應形成Cr(OH)3和Fe(OH)3,脫水後成為CrO3和Fe2O3的混合物(主要是γ-Fe2O3)在陽極構成保護膜。因此有時又被稱作陽極型緩蝕劑或危險型緩蝕劑,因為它們壹旦劑量不足(單獨緩蝕時,處理1L水,所需劑量往往高達幾百、甚至過千毫克)就會造成點蝕,使本來不太嚴重的腐蝕問題,反而變得更加嚴重。氯離子、高溫及高的水流速都會破壞氧化膜,故在應用時,要根據工藝條件,適當改變緩蝕劑的濃度。矽酸鹽也可粗略地歸到這壹類裏來,因為它主要也是通過阻抑腐蝕反應的陽極過程來達到緩蝕的。但是,它不是通過與金屬鐵本身、而可能是由二氧化矽與鐵的腐蝕產物相互作用,以吸附機制來成膜的。

②沈澱膜型緩蝕劑 鋅的碳酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物,鈣的碳酸鹽和磷酸鹽是最常見的沈澱膜型緩蝕劑。由於它們系由鋅、鈣陽離子與碳酸根、磷酸根和氫氧根陰離子在水中、於金屬表面的陰極區反應而沈積成膜,所以又被稱作陰極型緩蝕劑。陰極緩蝕劑能與水中有關離子反應,反應產物在陰極沈積成膜;以鋅鹽為例,它在陰極部位產生Zn(OH)2沈澱,起保護膜的作用。鋅鹽與其他緩蝕劑復合使用可起增效作用,在有正磷酸鹽存在時,則有Zn3(PO4)2或(Zn,Fe)3(PO4)2沈澱出來並緊緊粘附於金屬表面,緩蝕效果更好。在實際應用中,由於鈣離子、碳酸根和氫氧根在水中是天然地存在的,壹般只需向水中加入可溶性鋅鹽(例如:硝酸鋅、硫酸鋅或氯化鋅,提供鋅離子)或可溶性磷酸鹽(例如:正磷酸鈉或可水解為正磷酸鈉的聚合磷酸鈉,提供磷酸根),因此,通常就把這些可溶性鋅鹽和可溶性磷酸鹽叫作沈積膜型緩蝕劑或陰極型緩蝕劑。這樣,可溶性磷酸鹽(包括聚合磷酸鹽)就既是氧化膜型緩蝕劑,又是沈積膜型緩蝕劑。另外,壹些含磷的有機化合物,如有機磷酸(鹽)、有機磷酸酯和有機磷羧酸,也可歸到這類緩蝕劑中,大約與其最終能水解為正磷酸鹽不無關系。由於沈澱型緩蝕膜沒有和金屬表面直接結合,而且是多孔的,往往出現在金屬表面附著不好的現象,緩蝕效果不如氧化型膜。