[发明专利]在强酸性介质中提高变价稀土复合缓蚀剂效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对变价稀土复合缓蚀剂，加入特殊氧化剂提高钢铁材料在强酸性介质中防腐效率的方法，该方法既能提高其缓蚀效率又能实现环境友好。

背景技术

缓蚀剂防腐具有使用设备简单、操作方便、投资小、效果好、见效快等特点。因此，缓蚀剂防腐蚀技术在石油化工行业、重型机械行业、能源、冶金等工业部门得到广泛应用。目前，在工业实践中成熟使用并应用于碳钢的缓蚀剂主要有以下几类：铬酸盐类缓蚀剂、汞盐类缓蚀剂、亚硝酸盐类缓蚀剂以及炔醇类缓蚀剂，这些缓蚀剂虽然具有较好的缓蚀效率，但都有一个共同的缺点：对人体有毒，对环境有害。尤其是铬酸盐，可致癌。

开发具有高效、无毒、无环境污染等特点的缓蚀剂已成为本领域的研究主流。由于无毒、价廉、资源广等优点，稀土缓蚀剂有望成为绿色缓蚀剂领域的领跑者。目前稀土缓蚀剂的研究应用大部分集中在中性介质中。目前将稀土缓蚀剂与其他具有强配位能力的无机、有机缓蚀剂在酸性介质中复合使用的研究报道，主要针对稀土Ce⁴⁺离子，这是由于Ce⁴⁺离子在溶液中能与阴离子形成稳定性更好的配合物离子，将基体与腐蚀介质更有效地隔离开，起到更佳的防腐蚀作用。此外，通过热力学计算以及电位-pH图表明，Ce⁴⁺离子还能在相应体系中形成难溶化合物，覆盖阴极反应的活性点，有助于缓蚀效率的提高。也有研究表明，稀土Ce⁴⁺离子与钼酸钠缓蚀剂在强酸性介质中复合使用，不但不能对钢材起到缓蚀协同作用，反而表现出明显的拮抗效应（即反缓蚀作用）。一方面，由于Ce⁴⁺离子带有四个正电荷，与带正电荷的钢材表面具有强烈的排斥作用，故难以在钢材表面形成保护性薄膜；另一方面，由能斯特方程可知，在强酸性介质中Ce⁴⁺离子的氧化性会明显增强，原因是Ce⁴⁺/Ce³⁺电对的电极电位会提高很多，远大于Fe²⁺/Fe电对的电极电位，因此Ce⁴⁺离子很容易从金属铁夺取电子而使钢材加速腐蚀。

据文献报道，变价稀土元素缓蚀剂在钢材试样表面所形成的保护膜中，不再以单一化学价态形成的化合物存在（即在作用过程中同种元素的一部分发生了化合价的转变），致使表面保护膜的致密性以及缓蚀效果变得更好，缓蚀剂表现出更高的缓蚀效率。因此，对含有变价稀土元素的缓蚀剂实现部分过程变价转换（RE³⁺→RE⁴⁺），可在很大程度上提高该缓蚀剂的缓蚀效率。

目前，在中性介质中对Ce³⁺进行过程变价转换的工艺相对成熟并得到广泛应用，扩大了稀土Ce³⁺缓蚀剂在中性介质中的应用。但是由于很多氧化剂在酸性介质（尤其是强酸性介质）中的稳定性以及存在状态发生变化，导致在强酸性介质中对稀土Ce³⁺离子进行过程变价转换的目标难以实现，限制了稀土Ce³⁺离子缓蚀剂在强酸性介质中的应用，从而缩小了在工程实际中的应用范围。因此，只有制备一种对应的缓蚀体系，找到一种恰当的氧化剂，使其能够在强酸性介质中稳定高效发挥稀土Ce元素的变价作用，才能拓展稀土Ce³⁺离子缓蚀剂在强酸性介质中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供在强酸性介质中提高变价稀土复合缓蚀剂效率的方法，该方法采取在强酸性介质中使用特殊的强氧化剂，实现部分变价稀土元素由低价转变为高价，从而提高变价稀土复合缓蚀剂效率，解决了变价稀土复合缓蚀剂在强酸性介质中缓蚀效率低和缓蚀效果不稳定的问题。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

本发明采用在强酸性介质中具有强氧化性的氧化剂，对变价稀土元素进行部分过程变价转换，与钼酸盐形成复合缓蚀剂，构成具有易与金属表面配位结合的复合无机分子，增强与钢材界面原子间的结合力和吸附作用，达到提高变价稀土复合缓蚀剂效率的目的。