專利名稱：水環(huán)境中的金屬防腐方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水環(huán)境中的金屬防腐方法，是一種通過在金屬周圍的水環(huán)境中添加活性炭纖維來降低溶液電勢(shì)、調(diào)控溶解氧的金屬防腐方法，適用于鍋爐、中央空調(diào)等工業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)的金屬防腐。
背景技術(shù)：
金屬的腐蝕，根據(jù)其反應(yīng)特性，一般可分為化學(xué)腐蝕、生物化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕是氧化劑直接與金屬表面接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的。金屬的生物化學(xué)腐蝕是由于各種微生物的生命活動(dòng)引起的，例如某些微生物以金屬為培養(yǎng)基，或者以其排泄物侵蝕金屬。金屬的電化學(xué)腐蝕是由于金屬在水溶液中形成原電池，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的。這種腐蝕現(xiàn)象最為普遍，造成的危害也最嚴(yán)重。金屬的電化學(xué)腐蝕一般分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕兩種。
在潮濕的環(huán)境中，金屬表面往往附著水分形成液膜，大氣中的CO2、SO2等酸性氣體溶解在液膜中，就會(huì)產(chǎn)生金屬自溶解的腐蝕現(xiàn)象，也就是析氫腐蝕。如果溶液中還有O2，也可能發(fā)生氧的還原反應(yīng)，亦即吸氧腐蝕 金屬則作為陽極被溶解。作為陰極，在接近中性的介質(zhì)中，O2還原的電極電勢(shì)高于H2析出的電極電勢(shì)，因此有氧存在時(shí)腐蝕更加嚴(yán)重。
目前金屬防腐蝕的方法主要有涂料保護(hù)、選擇合適的金屬或合金、改變介質(zhì)性質(zhì)和電化學(xué)保護(hù)等。涂料保護(hù)應(yīng)用得較廣泛，但對(duì)金屬表面預(yù)處理的要求較高，如清潔度、粗糙度和活度等。選擇合適的不易被腐蝕的金屬或合金也是一種可以選擇的方法，不過通常來講成本會(huì)較高。改變介質(zhì)的性質(zhì)，主要是通過加入緩蝕劑，而緩蝕劑都有一定的使用范圍和限制用量，且容易對(duì)環(huán)境和生態(tài)產(chǎn)生不良的影響，因此不是一種環(huán)境友好的方法。電化學(xué)保護(hù)法分為陽極保護(hù)法和陰極保護(hù)法兩種。陰極保護(hù)法是通過在金屬表面鍍上金屬涂層，如噴鋅、噴鋁等，要求金屬涂層對(duì)被保護(hù)金屬的附著能力好，因此這種方法對(duì)表面處理工藝的要求也較高，且一旦涂層損壞，不同的涂層將會(huì)產(chǎn)生不同的影響效果。還有一種陰極保護(hù)法是外加電流陰極保護(hù)，這需要耗費(fèi)大量的保護(hù)電能，是極不經(jīng)濟(jì)的。陽極保護(hù)法是通過外加直流電源使被保護(hù)金屬發(fā)生陽極極化，并進(jìn)入鈍化狀態(tài)，陽極保護(hù)對(duì)金屬鈍化電勢(shì)區(qū)的范圍有一定的要求，且要求介質(zhì)中鹵離子的濃度較低，電能成本也是另外一個(gè)不利因素。
針對(duì)金屬在有氧的情況下腐蝕更嚴(yán)重，而現(xiàn)行的防腐蝕方法都不能達(dá)到成本與效用的最優(yōu)化，需要開發(fā)一種更為經(jīng)濟(jì)有效的防止金屬腐蝕的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水環(huán)境中的金屬防腐方法，操作簡(jiǎn)單，成本低，能有效防止水環(huán)境中的金屬腐蝕，處理過程安全無害，不會(huì)對(duì)環(huán)境形成二次污染。
為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明通過在金屬周圍的水環(huán)境中添加活性炭纖維，利用活性炭纖維的吸附性能及氧化還原性能，有效降低水溶液電勢(shì)、調(diào)控溶解氧，在低成本下方便有效地防止金屬腐蝕。
本發(fā)明的方法具體為選取比表面積＞500m2/g的活性炭纖維作為吸附劑，均勻投向金屬周圍的水環(huán)境中，每升水中活性炭纖維的投加量約為0.5g，達(dá)到最佳處理效果的條件是溫度在10～30℃左右，水溶液的pH為5～8。
本發(fā)明向金屬周圍的水環(huán)境中均勻投加活性炭纖維，穩(wěn)定一段時(shí)間后溶液的電勢(shì)會(huì)得到有效降低，溶解氧會(huì)得到合理調(diào)控，可以有效防止水環(huán)境中金屬的腐蝕。當(dāng)溶液體系的溫度低于65℃(在10～30℃條件下效果最佳)，溶液pH＝4～10(最好5～8)時(shí)，活性炭纖維通常能夠有效地降低溶液的電勢(shì)并有效地調(diào)控溶液中溶解氧的濃度。
本發(fā)明中所述的吸附劑也可以采用粉末狀活性炭、顆粒狀活性炭，但效果沒有活性炭纖維明顯。
本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單，使用方便，成本低，效果好，便于推廣和應(yīng)用。整個(gè)處理過程安全無害，不會(huì)對(duì)環(huán)境形成二次污染。
本發(fā)明對(duì)于工業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)(如鍋爐，中央空調(diào)系統(tǒng)等)的金屬防腐有十分重要的作用。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1稱取100mg活性炭纖維3份，散開平放于盛有200ml、pH分別為4，7和10的自來水的燒杯中。
取6組鐵片(每組5片)除銹拋光后，分組稱重，取其中3組分別散放于上述3種水樣中，另3組則分別放在未添加活性炭纖維的pH分別為4，7和10的200ml自來水中。
浸泡一周后將各組鐵片取出，除銹稱重。結(jié)果如表1。
結(jié)果表明，在中性條件下，加入活性炭纖維后，在pH4-10的廣泛區(qū)間，鐵片的靜態(tài)腐蝕率有效地減少。
表1 靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

接著稱取不同質(zhì)量(分別為10mg、20mg、50mg、100mg)的活性炭纖維，分別添加到五份完全一樣的200ml自來水中，待穩(wěn)定1小時(shí)左右后，檢測(cè)水溶液中的溶解氧濃度和水溶液的電勢(shì)，并與不添加活性炭纖維的空白試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)照。結(jié)果如表2。
結(jié)果表明，活性炭纖維的最佳投加量為100mg。
表2 添加不同質(zhì)量的活性炭纖維比較

實(shí)施例2(鐵片動(dòng)態(tài)腐蝕)(空白試驗(yàn))取1組鐵片(88-89g)，除銹拋光后稱重，進(jìn)行動(dòng)態(tài)腐蝕。1周后，取出鐵片，表面除銹后再稱重。
在動(dòng)態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn)裝置的過濾管中裝入100mg活性炭纖維作為過濾材料，按照上述空白試驗(yàn)的步驟操作，并將結(jié)果與空白試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)比，如表3。
表3 不同條件下的動(dòng)態(tài)腐蝕對(duì)比

從表3中可見，對(duì)比空白試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)活性炭纖維能有效減少約64％的腐蝕量。
結(jié)合相同添加劑條件下的靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)腐蝕條件下的防腐效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于靜態(tài)腐蝕下的防腐效果。動(dòng)態(tài)腐蝕條件與實(shí)際條件最接近，因而這說明了通過添加活性炭纖維，能有效降低溶液的電極電勢(shì)，有效阻止水環(huán)境中金屬的腐蝕。
權(quán)利要求
1.一種水環(huán)境中的金屬防腐方法，其特征在于選取比表面積＞500m2/g的活性炭纖維作為吸附劑，均勻投向金屬周圍的水環(huán)境中，利用活性炭纖維的吸附性能及氧化還原性能，降低水溶液電勢(shì)、調(diào)控溶解氧，處理溫度為10～30℃，水溶液的pH為5～8，每升水中活性炭纖維的投加量為0.5g。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水環(huán)境中的金屬防腐方法，是一種通過在金屬周圍的水環(huán)境中添加活性碳纖維來降低溶液電勢(shì)、調(diào)控溶解氧的金屬防腐方法。利用活性炭纖維的吸附性能及氧化還原性能，將一定質(zhì)量的大比表面積的活性炭纖維直接均勻投入金屬周圍的水環(huán)境，在處理溫度10～30℃，水溶液的pH為5～8的條件下，每升水中活性炭纖維的投加量約為0.5g，即可通過溶液電勢(shì)的降低，溶解氧的減少來達(dá)到防腐的效果。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，成本低廉，處理效果好，過程安全而不會(huì)對(duì)環(huán)境形成二次污染。適用于鍋爐、中央空調(diào)等工業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)的金屬防腐。
文檔編號(hào)C23F11/08GK1718861SQ20051002735
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者楊驥, 彭娟, 張峰, 賈金平, 王亞林 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)