几种水处理缓蚀剂的合成及其缓蚀性能研究

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【摘　要】利用几种不同的脂肪酸与有机多胺为原料合成水处理用缓蚀剂，并对其缓蚀性能进行研究。采用静态挂片法，以HCl-H2S体系作为腐蚀介质，试验出在不同pH值下各缓蚀剂的缓蚀率，提出在不同环境下使用最适合的缓蚀剂的观点。

【关键词】缓蚀剂；合成；缓蚀率

咪唑啉及酰胺类缓蚀剂同属于成膜型缓蚀剂，是近30年才发展起来的。具有用量小、缓蚀效果好、成本低廉，兼具清洗功能等优点。合成上利用油酸（oleic acid）、环烷酸（naphthenic acid）、蓖麻油酸（Ricinoleic acid）分别与二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺反应得到其酰胺或咪唑啉类产物，并对产物作挂片腐蚀评价，筛选出与几种酸对应的最佳的有机多胺。为在不同环境下选用具有针对性的缓蚀剂起到指导作用。

１．合成路线

1.1以油酸、二乙烯三胺、氯乙酸钠为原料

236g油酸与88g二乙烯三胺，加入适量的二甲苯作为携水剂，在150-190℃回流分水。脱出85%以上的水后，降温至100℃以下，投入90g硫酸二甲脂，在100-120℃反应2小时，按产物量加入1.5倍重量的水混合均匀即得到油酸基缓蚀剂。

1.2以环烷酸、三乙烯四胺、氯乙酸钠为原料

260g环烷酸与110g三乙烯四胺在210-250℃下脱水反应，以二甲苯作为携水剂，直至脱水完全。降温至80℃以下，将所得中间体加入到50%氯乙酸钠水溶液中，在90℃下反应，并不断滴加氢氧化钠溶液，保持反应体系的ph值维持在9左右，直至pH值不再下降视为反应终点。得到环烷酸基缓蚀剂。

1.3以蓖麻油酸、四乙烯五胺、冰醋酸为原料

220g蓖麻油酸与140g四乙烯五胺在160℃下反应三个小时，降温至100℃以下后，加入135g冰醋酸，170℃下反应三个小时，两步脱水反应均用二甲苯作为携水剂，反应完成后减压蒸去二甲苯，加入约450g水稀释混匀后即得蓖麻油酸基缓蚀剂。

2.评价

2.1腐蚀体系配置[4]

称取2.1g硫化钠，在2L去离子水中完全溶解后，加入5.5ml浓盐酸搅拌均匀后即得1000ppmHCl-100ppmH2S的溶液，以乙二胺调节体系的pH值。

2.2试片选择

尺寸为50*30*2mm的A3碳钢试片。

2.3试验环境

温度90℃，静态挂片。

2.4缓蚀率计算

x=■100%

W0无缓蚀剂的挂片失重

W1有缓蚀剂的挂片失重

各缓蚀剂挂片缓蚀率（%）及失重（mg）随pH值变化曲线见图1-3

图1 油酸基缓蚀剂

图2 环烷酸基缓蚀剂

图3 蓖麻油酸基缓蚀剂

由图可见，油酸基缓蚀剂在较宽的pH范围内，都有不错的缓蚀率，但是pH过低的时候腐蚀失重较大，因此油酸基缓蚀剂适用的酸碱度范围较广；环烷酸基缓蚀剂在接近中性的条件下有很好的缓蚀率及较低的失重，是中性体系的特效缓蚀剂；蓖麻油酸基缓蚀剂在酸性条件下较前两者效果要显著的多。另外，从纵向来看，水处理工艺上调节pH至偏碱性，对于保护设备是比较有利的。

3.结论

（1）有机酸与不同的有机多胺反应，采用不同的烷基化方法可以得到缓蚀效果不同的缓蚀剂。最佳搭配为：油酸与二乙烯三胺反应，采用硫酸二甲脂作为烷基化试剂；环烷酸与三乙烯四胺，氯乙酸钠作为烷基化试剂；蓖麻油酸与四乙烯五胺，冰醋酸作为烷基化试剂。

（2）在不同的pH值体系里，选择最适宜的缓蚀剂：油酸基缓蚀剂适用范围较广；环烷酸基缓蚀剂在中性条件效果最佳；蓖麻油酸基缓蚀剂在酸性体系中缓蚀表现良好。

【参考文献】

［１］吴大伟,唐善法,张大椿,岳泉,伍瑞东.油酸咪唑啉缓蚀剂合成条件的优选设计.精细石油化工进展,2008，10(1):48-49．

［２］钟振声,杨兆禧,匡科．阳离子咪唑啉表面活性剂的合成.精细化工,2000(12):690-692．

［３］张光华,顾玲．油田化学品,2005:456-457．

［４］石顺存,蒋华鹏,方茹菬,唐胜利,文春林．两性咪唑啉的合成及其缓蚀性能研究.湖南大学学报,2006,22(2):94-96．