幾種水處理緩蝕劑的合成及其緩蝕性能研究

【摘 要】利用幾種不同的脂肪酸與有機多胺為原料合成水處理用緩蝕劑，并對其緩蝕性能進行研究。采用靜態掛片法，以HCl-H2S體系作為腐蝕介質，試驗出在不同pH值下各緩蝕劑的緩蝕率，提出在不同環境下使用最適合的緩蝕劑的觀點。

【關鍵詞】緩蝕劑；合成；緩蝕率

咪唑啉及酰胺類緩蝕劑同屬于成膜型緩蝕劑，是近30年才發展起來的。具有用量小、緩蝕效果好、成本低廉，兼具清洗功能等優點。合成上利用油酸（oleic acid）、環烷酸（naphthenic acid）、蓖麻油酸（Ricinoleic acid）分別與二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺反應得到其酰胺或咪唑啉類產物，并對產物作掛片腐蝕評價，篩選出與幾種酸對應的最佳的有機多胺。為在不同環境下選用具有針對性的緩蝕劑起到指導作用。

１．合成路線

1.1以油酸、二乙烯三胺、氯乙酸鈉為原料

236g油酸與88g二乙烯三胺，加入適量的二甲苯作為攜水劑，在150-190℃回流分水。脫出85%以上的水后，降溫至100℃以下，投入90g硫酸二甲脂，在100-120℃反應2小時，按產物量加入1.5倍重量的水混合均勻即得到油酸基緩蝕劑。

1.2以環烷酸、三乙烯四胺、氯乙酸鈉為原料

260g環烷酸與110g三乙烯四胺在210-250℃下脫水反應，以二甲苯作為攜水劑，直至脫水完全。降溫至80℃以下，將所得中間體加入到50%氯乙酸鈉水溶液中，在90℃下反應，并不斷滴加氫氧化鈉溶液，保持反應體系的ph值維持在9左右，直至pH值不再下降視為反應終點。得到環烷酸基緩蝕劑。

1.3以蓖麻油酸、四乙烯五胺、冰醋酸為原料

220g蓖麻油酸與140g四乙烯五胺在160℃下反應三個小時，降溫至100℃以下后，加入135g冰醋酸，170℃下反應三個小時，兩步脫水反應均用二甲苯作為攜水劑，反應完成后減壓蒸去二甲苯，加入約450g水稀釋混勻后即得蓖麻油酸基緩蝕劑。

2.評價

2.1腐蝕體系配置[4]

稱取2.1g硫化鈉，在2L去離子水中完全溶解后，加入5.5ml濃鹽酸攪拌均勻后即得1000ppmHCl-100ppmH2S的溶液，以乙二胺調節體系的pH值。

2.2試片選擇

尺寸為50*30*2mm的A3碳鋼試片。

2.3試驗環境

溫度90℃，靜態掛片。

2.4緩蝕率計算

x=■100%

W0無緩蝕劑的掛片失重

W1有緩蝕劑的掛片失重

各緩蝕劑掛片緩蝕率（%）及失重（mg）隨pH值變化曲線見圖1-3

圖1 油酸基緩蝕劑

圖2 環烷酸基緩蝕劑

圖3 蓖麻油酸基緩蝕劑

由圖可見，油酸基緩蝕劑在較寬的pH范圍內，都有不錯的緩蝕率，但是pH過低的時候腐蝕失重較大，因此油酸基緩蝕劑適用的酸堿度范圍較廣；環烷酸基緩蝕劑在接近中性的條件下有很好的緩蝕率及較低的失重，是中性體系的特效緩蝕劑；蓖麻油酸基緩蝕劑在酸性條件下較前兩者效果要顯著的多。另外，從縱向來看，水處理工藝上調節pH至偏堿性，對于保護設備是比較有利的。

3.結論

（1）有機酸與不同的有機多胺反應，采用不同的烷基化方法可以得到緩蝕效果不同的緩蝕劑。最佳搭配為：油酸與二乙烯三胺反應，采用硫酸二甲脂作為烷基化試劑；環烷酸與三乙烯四胺，氯乙酸鈉作為烷基化試劑；蓖麻油酸與四乙烯五胺，冰醋酸作為烷基化試劑。

（2）在不同的pH值體系里，選擇最適宜的緩蝕劑：油酸基緩蝕劑適用范圍較廣；環烷酸基緩蝕劑在中性條件效果最佳；蓖麻油酸基緩蝕劑在酸性體系中緩蝕表現良好。

【參考文獻】

［１］吳大偉，唐善法，張大椿，岳泉，伍瑞東.油酸咪唑啉緩蝕劑合成條件的優選設計.精細石油化工進展，2008，10(1):48-49．

［２］鐘振聲，楊兆禧，匡科．陽離子咪唑啉表面活性劑的合成.精細化工，2000(12):690-692．

［３］張光華，顧玲．油田化學品，2005:456-457．

［４］石順存，蔣華鵬，方茹菬，唐勝利，文春林．兩性咪唑啉的合成及其緩蝕性能研究.湖南大學學報，2006，22(2):94-96．