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清洗缓蚀剂研究任重道远

2015-01-13 14:36:01
作者:未知
来源:中国化工报

随着工业清洗应用范围越来越广,常用的特殊设备的化学清洗和缓释技术需要业内不断关注与实践,辽宁师范大学化学化工学院院长焦庆祝在第十四届全国清洗行业技术进步与清洁产业发展论坛上表示。

  随着工业清洗应用范围越来越广,常用的特殊设备的化学清洗和缓释技术需要业内不断关注与实践,辽宁师范大学化学化工学院院长焦庆祝在第十四届全国清洗行业技术进步与清洁产业发展论坛上表示。
 
  焦庆祝举了这样一个例子:某化工厂两台工业铝换热器在大检修期间由于操作失误,使铝受到强碱腐蚀,产生约1mm厚的α氧化铝垢。α氧化铝垢导热系数很低,使换热器无法满足工艺要求。α氧化铝不溶于碱,也不溶于绝大部分酸,只能溶于氢氟酸。如果使用氢氟酸,设备材质铝会受到严重腐蚀。怎么办?
 
  “如果使用一种新研制的铝抗氢氟酸腐蚀的高效缓蚀剂,问题就可以轻松解决。”这种药剂对铝的腐蚀速率仅为0.01365g/m2·h。该厂应用该技术后,现场清洗效果显示,α氧化铝清除率达100%,且铝设备未见任何腐蚀现象。
 
  除α氧化铝之外,石油化工厂的不锈钢换热器(连接管路为碳钢)中硅铁氧化物垢的清洗也需要引起重视。在处理较好的循环水中,盐类含量极低,但水中中性二氧化硅和微量氧难以清除,在较高温度和压力下常在设备表面结成二氧化硅和氧化铁混合垢。焦庆祝介绍说,清除硅铁氧化物垢的最佳方法是采用氢氟酸高温清洗技术,不但溶垢速度快,而且溶垢量大。

#p#副标题#e#

 
  聚合物-催化剂粉尘复合垢的清洗也令人烦恼。“某石油化工厂丙烯腈单体合成过程中会产生乙腈、丙烯醛、氢氰酸等副反应产物,在后续处理过程中发生聚合,并与催化剂粉尘共同沉积于换热设备表面,严重影响换热效率,甚至使换热设备堵塞,无法正常运行。垢样有黄、黑两种颜色且组分不同,无法确定其准确结构。”焦庆祝又举了一个现实案例。分析表明,该垢样主要成分为多种有机质共聚体,有机质含量80%~92%,其余为体型网状结构包杂的二氧化硅、钼酸盐、磷酸盐、铋盐等无机物。
 
  “对于这种聚合物-催化剂粉尘复合垢的清洗,清洗剂配套缓蚀剂新技术相当有效。除垢率可达100%,缓释效率高,无任何非均匀腐蚀现象。”他表示,采取超强酸作用下强氧化断链的方式使聚合物变成小分子化合物挥发或溶于清洗剂中,二氧化硅等无机物从聚合物中脱落成粉尘或溶于清洗剂中。“只是该技术对缓蚀剂要求较高。因为反应在90℃~100℃下进行,这要求缓蚀剂不但具有良好的抗酸和抗氧化性能,还要耐高温。”
 
  工业清洗离不开缓蚀剂。近30年来,我国缓释技术蓬勃发展,缓释技术研究和工业清洗缓蚀剂开发取得了长足进步。尤其近年来,我国缓蚀剂研究更加深入,人们在追求缓蚀剂的高效、廉价、美观的同时,更加注重绿色缓蚀剂开发。
 
  据焦庆祝介绍,目前,缓释技术的研究热点主要有4方面。一是绿色缓蚀剂的研究与开发,主要集中在天然产物缓蚀剂、生物膜缓蚀剂和氨基酸类缓蚀剂等;二是缓释协同作用和缓释组装技术研究;三是缓蚀剂作用机理的量子化学研究和分子动力学模拟;四是多功能集成的缓释体系开发,如缓蚀剂的控制释放技术和智能缓释材料等。

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  焦庆祝认为,缓释技术从理论研究、表征测试方法到缓蚀剂产品仍然任重道远。首先,缓释理论研究还需进一步深入,包括缓蚀剂分子的吸附理论、HOMO和LUMO的能量计算和系统研究、软硬酸碱理论的应用、吸附过程热力学、分子动力学、电荷分布和电子密度等。
 
  其次,缓蚀剂性能表征测试手段还需进一步发展。焦庆祝总结了目前常用的33种研究方法后指出,失重法是最原始的化学分析法,提供的信息也极为有限,但仍然是一种最可靠、最基本的方法,也是其他研究方法可靠性的判据。电化学方法目前仍然是缓释作用研究最主要的手段,其原位实时测量的优点是其他方法难以取代的。发展电化学研究方法、丰富测量技术和数据分析手段是深化缓蚀剂研究水平的重要方向。
 
  最后,高效和绿色成为缓蚀剂开发的两大关键词。达到高效,要根据理论分析,设计合成新型结构缓蚀剂;利用各组分之间的协同作用,开发缓释性能更优良的复合型缓蚀剂。实现绿色,生产过程要无毒无害,不污染环境;缓蚀剂本身要绿色环保;从天然产物和各种副产品中提取缓蚀剂。
 
  焦庆祝表示“我国近10年来对缓蚀剂的研究应用发展很快,部分产品性能达到国际领先水平,但总体水平与国外还有差距,部分产品仍需进口。探索从天然植物、海产动植物中提取、分离、加工新型缓蚀剂的有效成分,利用医药、食品、工农业副产品提取缓蚀剂组分,并进行复配或改性处理研制新的缓蚀剂,运用量子化学理论和分子设计等先进科学技术合成高效多功能环保型和低聚型缓蚀剂,仍将是今后缓蚀剂研究的重要方向。”


责任编辑:李玲珊

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标签: 缓蚀剂, 聚合物-催化剂

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