关于二氧化氯缓蚀剂的研究
2013-02-04 21:57:21| 分类：
空消实用技术
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二氧化氯(ClO2)是一种优良的杀菌剂，具有使用浓度低、杀菌效果好、药性持续时间长、消除病菌更彻底、不受细菌耐药程度影响等特点，近年来在循环冷却水处理、医疗卫生、水产养殖、环境保护、石油化工水处理等领域得到了广泛应用。但是ClO2具有强氧化性，其溶液呈弱酸性，要达到良好的杀菌浓度，必然会对金属器具造成一定的腐蚀，尤其是对碳钢类材质器具的腐蚀更为严重，然而与之相关的缓蚀剂报道比较少，直接限制了ClO2的推广应用。
关于ClO2的腐蚀机理
金属在ClO2溶液中的腐蚀主要包括以下方面：
(1) ClO2具有强的氧化性，可将金属氧化为金属氧化物(如氧化铁)；
(2) ClO2溶液中存在的Cl-会破坏钝化膜或保护膜，可能形成点蚀；
(3) ClO2的发生需在酸性条件进行，可对金属设备造成酸性腐蚀。
因此，设备的腐蚀性可以理解为ClO2的氧化作用、Cl-的腐蚀作用和酸蚀共同作用的结果。
宋鸿等、吕少红等研究了ClO2的使用温度、浓度、pH值以及时间对45#钢的腐蚀性能，实验结果表明使用0.38mg·L-1的ClO2既可保证有效杀除病菌，又可减轻对器皿的腐蚀；在0-50℃范围内，ClO2的腐蚀率随温度变化不大，但是温度升高，对ClO2的衰减却有影响；虽然接触时间越长，器皿的受蚀程度越大，但在水处理系统中只要接触30min，就可使细菌总数<30个·mL-1；随着pH值提高，金属表面钝化膜更坚固，ClO2的腐蚀性下降，但是由于ClO2同时也发生歧化反应，故而将影响其消毒性能，所以建议在中性条件下使用。
ClO2缓蚀剂研究
1.铜缓蚀剂的研究
刘开祎在研究了火电厂废水处理后的回收水用于循环冷却水系统时发现，当ClO2质量浓度小于2mg·L-1时，对铜试片的腐蚀速率与空白值接近或略低，对铜试片没有加速腐蚀作用；ClO2质量浓度大于2mg·L-1时，对铜管有加速腐蚀作用；BTA和TT均能有效的防止ClO2对金属铜的腐蚀，当加药量为lmg·L-1时，缓蚀效率97％。
周晓蔚等从氧化性杀菌剂的角度出发，研究了ClO2对铜缓蚀剂BTA的影响，认为pH值为8.5的去离子水中，BTA对活性氯及ClO2的稳定性较好，在氧化反应起初的几小时内，BTA表现出对Cl2及ClO2极好的稳定性。即使经过30h杀生剂的氧化，BTA的分解率仍低于10％。
2.有机膦缓蚀剂的研究
崔崇威等从常用水处理药剂中选择3种有机膦药剂PBTCA、HEDP、ATMP与ClO2、ZnSO4复配，通过正交试验确定了最佳配方，评价了有机膦药剂的缓蚀性能和耐ClO2性能。研究结果表明，随着有机膦药剂浓度的增加，缓蚀速率逐渐升高。PBTCA、HEDP在投加浓度为15.0mg·L-1时，缓蚀率可以达到80％。浓度再增加，缓蚀速率增加变得缓慢。ATMP的缓蚀率随着浓度的增加逐渐升高，当浓度增大到35.0mg·L-1时，缓蚀率也可以达到80％。但与PBTCA、HEDP相比ATMP的缓蚀率并不是特别理想；24h内有机膦药剂耐ClO2氧化顺序为：PBTCA>HEDP>ATMP，时间再延长，则HEDP>PBTCA>ATMP。在循环冷却水系统中HEDP和PBTCA两种缓蚀剂的耐氧化能力要明显好于ATMP。
申静静等采用静态失重法研究了氟硅酸钠、钼酸钠和羟基乙叉二膦酸(HEDP)在常温下的ClO2溶液对A3钢的缓蚀情况，结果表明，在25℃的弱酸性ClO2溶液中，氟硅酸钠、钼酸钠和HEDP对A3钢都具有缓蚀作用，其中HEDP效果最佳；在50mg·L-1 ClO2溶液中，HEDP最佳投入量为100mg·L-1，A3钢从中度腐蚀减到基本无腐蚀；在100mg·L-1ClO2溶液中，HEDP最佳投人量为200mg·L-1，A3钢从重度腐蚀减到轻度腐蚀，HEDP能够有效的控制ClO2溶液对A3钢的腐蚀问题。
王奎涛等将0.20g表面活性剂GL与0.15mLHEDP复配，研制了一种ClO2体系中的碳钢缓蚀剂。静态失重法和电化学方法研究结果表明，在质量分数为200×10-6的ClO2溶液中，复合缓蚀剂对A3钢具有缓蚀效果，腐蚀程度从重度腐蚀减轻到轻度腐蚀。
滕玉洁等研究ClO2和PBTCA、HEDP、ATMP复配使用时对碳钢的缓蚀性能，并利用正交试验确定了最佳配方。实验结果表明，在ClO2投加质量浓度为7.0 mg·L-1，PBTCA质量浓度为5．0 mg·L-1，HEDP质量浓度为10．0 mg·L-1，Zn2+质量浓度为3.0 mg·L-1，pH值为8.2，复配缓蚀剂的缓蚀效果最好。
张玉玲等研究了PASP用于某厂循环冷却水时的阻垢性能以及与缓蚀剂HEDP和杀菌剂的配伍性。研究结果表明，聚天冬氨酸与ClO2、HEDP具有良好的配伍性。当PASP、HEDP和ClO2的质量浓度分别为10、28和2mg·L-1时，复合药剂的阻垢率与杀菌率均为100％，缓蚀率高于87％。
3.复合缓蚀剂的研究
张蕾以三聚磷酸钠、ZnSO4、苯并三氮唑和聚马来酸酐为原料，复配了聚磷系配方缓蚀阻垢剂。结果表明，ClO2与聚磷系缓蚀阻垢剂有着较好配伍性能，在缓蚀和阻垢方面可以达到国家标准。但由于聚磷系存在环境问题，还需要进一步研究低磷或无磷配方，更好的达到环境友好的目的。
ClO2缓蚀剂工业化应用
广州石化分公司采用稳定性ClO2对炼油二循环水进行了生产性杀菌试验，试验结果表明，当稳定性ClO2的投加量为l mg·L-1时，24h后循环水中异氧菌的杀菌率达98％，铁细菌和硫酸盐还原菌的杀菌率均为100％，同时在加药量小于l mg·L-1时能与现用的WP-4(有机磷)加锌配方匹配，对有机磷缓蚀阻垢剂的分解作用很小，可通过加人低浓度的二氧化氯消毒剂来控制循环水微生物和生物粘泥量的增长来降低循环水的腐蚀速率。 1997年6月乐凯胶片公司采用H908 ClO2发生器作为杀生剂投加装置，对加有磷系配方缓蚀阻垢剂的循环冷却水进行了实际应用效果评价。结果表明，ClO2对有机磷系缓蚀阻垢剂无影响，在使用浓度下和水中其它药剂相容，现场观察ClO2还有一定的除铁和剥泥效果。
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