酸雾抑制剂的研究

2 结果与讨论
2. 1 碳钢220% HC l 体系 根据缓蚀剂的筛选试验 学
20 卷
1. 恒温水浴; 2. 采样瓶; 3. 吸收瓶; 4. CD 21 型采样器 图 1 大气采样吸收装置
的主要成分为乌洛托品、M C l 和 O P 乳化剂, 这三种组分之间的最佳组合采用正交试验, 选 取L 9 (33) 正交表进行, 正交试验得出的较优配 方为: 0. 1% 乌洛托品+ 0. 1%M C l+ 0. 05%
酸液组成
抑雾率 E (% )
15% HCl+ 5% H 2SO 4+ 缓蚀剂3 + 0. 1% 十二烷基硫酸钠 86. 1
15% HCl+ 5% H 2SO 4+ 缓蚀剂+ 0. 1%O P
88. 9
15% HCl+ 5% H2SO 4+ 缓蚀剂+ 0. 1% 土温- 60
61. 1
15% HCl+ 5% H2SO 4+ 缓蚀剂+ 0. 1% 土温- 80
5 G. V ander w aal. T esting, A pp lication and Fu tu re D eve2 lopm en t of Environm en tally F riend ly E ster Base F lu2 id s. Syn thetic L ub rican ts, 1993, 10 (1) : 67～ 83
1 实验方法
本试验有 3 种体系:
碳钢220% HC l (工业纯) T: 65℃～ 85℃
碳钢215% HC l+ 5% H 2SO 4 (工业纯)
T: 25℃～ 65℃
3C r13 不锈钢220% HC l (工业纯)
T: 70℃～ 90℃
试样尺寸: 50mm ×25mm ×2mm , 试验
4 参考文献
1 雷鸿毅, 杨文治. 纯铁在浓硫酸中的腐蚀和 C l- 甲醛的 缓蚀作用机理. 陕西化工, 1986, (5) : 9
2 郑家焱 木. 酸性介质缓蚀剂. 材料保护, 1990, 23 (1- 2) :
43 3 郭稚弧. 缓蚀剂及其应用. 武汉: 华中理工大学出版社,
1987 4 龚敏, 张远声, 刘建华. 盐酸常温酸洗缓蚀抑雾剂的筛选
01m o l 盐酸的体积 (m l) ; L b 为吸收空气中本
底酸雾后, 滴定时消耗 0. 01m o l 盐酸的体积
(m l) , 抑雾率测量装置如图 1 所示。
收稿日期: 1998- 03- 30 作者简介: 龚敏, 女, 35 岁, 1990 年毕业于北京化工大 学, 工学硕士, 副教授。
及性能测试. 化学清洗, 1994, 10 (2) : 30 (下转第 46 页)
4 6
重 庆 环 境 科 学
20 卷
4 参考文献
1 M artin V ¨o ltz. B iodeg radab ility of L ub rication Base
Stuck s and Fu lly Fo rm alated P roducts. Syn thetic L u2 b rican ts, 1995, 12 (3) : 215～ 230 2 张国生. “九五”期间润滑油发展初步研究. 润滑油, 1996, 11 (3) : 13～ 15 3 D r. Joach im Ko rff. A dd itives fo r B iodeg radab le L ub ri2 can ts. NL G I Spokesm an, 1993, 57 (3) : 107～ 112 4 D r. T heo M ang. Environm en tally H arm less L ub rican ts. NL G I Spokesm an, 1993, 57 (6) : 9～ 13
3C r13- 20% HC l 体系, 抑雾剂配方优选 试验结果见表 3。
表 3 3Cr13 不锈钢在 20% HCl 中抑雾率 测量结果 (80±1℃)
酸液组成 20%HCl+ A K3 + 0. 01% 咪唑啉 20%HCl+ A K+ 0. 41% SbCl3+ 0. 0125% 十二烷基硫酸钠 20%HCl+ A K+ 0. 05% 溴代吡啶 20%HCl+ A K+ 0. 05%OP 乳化剂 20%HCl+ A K+ 0. 025% 十二烷基硫酸钠 20%HCl+ A K+ 0. 05% 溴代吡啶+ 0. 1% 咪唑啉 20%HCl+ A K+ 0. 05% 溴代吡啶+ 0. 01K I+ 0. 05% 苯磺酸钠 20%HCl+ A K+ 0. 1% 双十八烷基氯化铵 20%HCl+ A K+ 0. 1% 双十八烷基氯化铵+ 0. 05% 溴代吡啶
由正交试验得出碳钢- 15%HC l+ 5%
H 2SO 4 体系的最佳缓蚀剂配方为: 0. 3% 乌洛 托 品 + 0. 2%LQ + 0. 5%N aC l, 缓 蚀 率 为 92% (室温)。 抑雾率的测试结果见表 2。
表 2 碳钢在 15% HCl+ 5% H2SO 4 体系中 抑雾率的测试结果 (室温)
关键词 酸洗 酸雾 抑制剂
前言
机械、化工、冶金等行业常用酸洗来清除 金属材料及设备表面的铁锈、水垢、轧制氧化 皮。 酸洗用酸有硫酸、盐酸、硝酸以及硫酸和 盐酸的混合酸等。为提高酸洗速度, 酸洗常在 高温、高浓度下进行, 若是敞开式酸洗, 则会 产生大量酸雾, 如某钢厂酸洗不锈钢轧制氧 化皮用 20% HC l、温度 70℃～ 90℃, 产生的 酸雾弥漫整个车间环境, 危害操作工人身体 健康、腐蚀厂房设备。因此, 从环保要求出发, 必须对酸雾进行治理。 加入抑雾剂是一种简 单、方便、有效的方法。 由于酸雾的产生一部 分是酸洗液的挥发, 另一部分是酸与基本金 属发生反应产生氢气带出的酸。 为抑制酸液 对基体金属的损耗, 常加入缓蚀剂, 因此, 缓 蚀剂和抑雾剂都有抑制酸雾的作用。 缓蚀抑 雾剂同时加入则起到减少基材的浪费、节约 酸洗用酸、治理酸雾等多种作用。本试验以碳 钢、不锈钢在不同酸洗液中酸洗为研究体系, 采用大气采样中和滴定法测定抑雾效率, 失 重法测定缓蚀效率, 经过配方优选, 确定性能 良好的缓蚀抑雾剂配方。
72. 2
15% HCl+ 5% H2SO 4+ 缓蚀剂+ 0. 1% 平平加
61. 1
3 : 缓蚀剂为最佳组分的配方。
5期
龚敏等: 酸雾抑制剂的研究
43
由表 2 可知, O P 和十二烷基硫酸钠加 入后均有较好的抑雾效果, 抑雾率达 85% 以 上, 但十二烷基硫酸钠的价格低于O P , 综合 各方面的因素, 确定该体系缓蚀抑雾剂的最 佳 配 方 为: 0. 3% 乌 洛 托 品 + 0. 2%LQ + 0. 5%N aC l+ 0. 1% 十二烷基硫酸钠。抑雾率 随温度的变化结果见图 2。
第 20 卷 第 5 期
重 庆 环 境 科 学
1998 年 10 月
酸雾抑制剂的研究
龚敏 张远声
(四川轻化工学院, 自贡 643033)
摘 要 针对酸洗中酸雾污染的问题, 采用加入抑雾剂的方法治理酸雾。 利用大气采样中和 滴定法和失重法测量抑雾率和缓蚀率。对碳钢—20% HC l、碳钢—15% HC l+ 5% H 2SO 4、3C r13 不锈 钢—20% HC l 3 种酸洗体系, 分别筛选出最佳的缓蚀抑雾剂配方。在试验条件下, 抑雾率达 86% 以 上。
由表 4 结果知, 随温度升高, 抑雾率略有 增加, 说明该缓蚀抑雾剂在高温下有较好的 抑雾效果。
图 2 碳钢- 15% HC l+ 5% H 2SO 4 体系 抑雾率随温度的变化
由图 2 可知, 抑雾率随温度升高有所增 加, 说明该缓蚀抑雾剂在较宽的酸洗温度范 围内均有较好的抑雾效果。 2. 3 3C r13 不锈钢- 20% HC l 体系
6 “Indu strial U se of A g ricu ltu ralM aterials: Situation and O u tlook ”U S D ep artm en t of A g ricu ltu re. Iu s～ 159, June 1993
656. 1 84. 06 87. 56 82. 89 77. 06
87. 2 86. 7 87. 4 88. 3
979. 7 140. 1 79. 39 59. 54 84. 06
85. 7 91. 9 93. 9 91. 4
85±1℃
酸雾量 (m g m 3)
抑雾率 E (% )
1420. 5 382. 9 148. 27 78. 22 107. 41
由表 3 的试验结果可知, 较优的缓蚀剂 配方为 0. 56%A K + 0. 05% 溴代吡啶, 抑雾 率达 88. 8%。温度对该缓蚀抑雾率的影响结 果见表 4。
表 4 温度对抑雾率的影响
酸液组成
抑雾率 E (% ) 70±1℃ 80±1℃ 90±1℃
20% HCl+ 0. 56A K+ 0. 05% 溴代吡啶 86. 3 88. 8 89. 5
前试样用砂纸打磨, 量尺寸, 丙酮除油, 水洗,
冷风吹干, 置干燥器内待用。
缓蚀效率计算公式:
Γ=
V
-V V
′×100%
式中 V 和 V ′分别是未加缓蚀剂和加入缓蚀
剂后金属的腐蚀速度。
抑雾率的计算公式:
E=
L p iL b-
Lp Lp
×100%
式中 L Pi和 L P 分别为酸洗液中加和未加缓蚀
抑 雾 剂 时, N aO H 滴 定 吸 收 液 所 耗 的 0.
O P 乳化剂, 缓蚀率达 97% 以上 (85℃) , 以该 配方的缓蚀剂为基础加入不同的抑雾剂, 测得 的抑雾率结果见表 1。
表 1 碳钢在 20% 盐酸中抑雾率的测试结果
65±1℃
75±1℃
酸液组成
酸雾量 (m g m 3)
抑雾率 E (% )
酸雾量 (m g m 3)
抑雾率 E (% )
20% 盐酸 20% 盐酸+ 缓蚀剂 20% 盐酸+ 缓蚀剂+ 0. 05% 硅油+ 30ppm F53 20% 盐酸+ 缓蚀剂+ 30ppm F53 20% 盐酸+ 缓蚀剂+ 0. 05% 硅油
抑雾率 E (% ) 50. 00 41. 00 88. 80 42. 10 67. 30 85. 00 45. 10 75. 00 76. 00
3 : A K 是一种以乌洛托品、炔醇、酰胺为主的复合缓蚀剂, 加入量为酸洗液的 0. 56% (均为质量百分比)。
3 结论
本研究得出如下几点结论: 3. 1 缓蚀抑雾剂的加入能大大降低挥发的 酸雾, 对治理酸雾污染有积极作用。 3. 2 碳钢- 20% HC l 体系, 缓蚀抑雾剂的最 佳 配 方 为: 0. 1% 乌 洛 托 品 + 0. 1%M C l + 0. 05% O P + 30ppm F 53, 酸 洗 温 度 在 65℃～ 85℃之间, 抑雾率达 87% 以上。 3. 3 碳钢- 15% HC l+ 5% H 2SO 4 体系, 缓 蚀抑雾剂的最佳配方为: 0. 3% 乌洛托品+ 0. 2% LQ + 0. 5%N aC l+ 0. 1% 十二烷基硫 酸钠, 酸洗温度在 25℃～ 65℃范围内, 抑雾 率达 89% 以上。 3. 4 3C r13 不锈钢- 20% HC l 体系, 缓蚀抑 雾剂的最佳配方为: 0. 56%A K+ 0. 05% 溴代 吡啶, 酸洗温度在 70℃～ 90℃范围内, 抑雾 率达 86% 以上。
73 89. 7 94. 5 92. 4
从表 1 的数据可知, 随温度升高, 未加缓 蚀抑雾剂的空白盐酸酸雾量增加很快, 加入 缓蚀剂后, 大大抑制了金属的腐蚀, 使产生的 H 2 减少, 有效地抑制了一部分酸雾, 再加入 抑雾剂, 使酸雾量进一步减少, 其中尤以 F 53 抑制酸雾最为显著, 75℃以上其抑雾率超过 90% , 而且用量也较少。 由此, 可确定碳钢— 20% 盐酸体系的最佳缓蚀抑雾剂的配方为: 0. 1% 乌洛托品+ 0. 1%M C l+ 0. 05% O P + 30ppm F 53, 酸洗温度在 65℃～ 85℃之间, 抑 雾率达 87% 以上。 2. 2 碳钢- 15% HC l+ 5% H 2SO 4 体系