一种适用于污水介质的复配型缓蚀剂及其制备方法

技术领域

本发明属于金属材料腐蚀与防护领域，具体涉及一种适用于污水介质的复配型缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

油田注水采油受到注入水矿化度、氯离子含量高、pH值，CO₂与地层水等因素影响，注水腐蚀成为广大石油工作者共同关注的问题，也成为提高管线设备运行寿命与降低生产成本的重要工作。随着国家环保政策的加强，研发新型、高效、低毒、环保的绿色缓蚀剂越来越受到人们的重视。

常用的缓蚀剂有季铵盐类、含氮杂环类、咪唑啉类、曼尼希碱类等。传统的缓蚀剂不仅生物降解性不好，还会给环境带来污染。基于亚麻籽油的缓蚀剂已见文献报道《金属表面防护性涂层评价及缓蚀剂技术研究》，然而该文献中合成的亚麻籽油咪唑啉季铵盐缓蚀剂主要针对于酸性介质，在污水介质中的缓蚀效果并未作任何评价。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种成本低，环保，缓蚀效果好的适用于污水介质的复配型缓蚀剂及其制备方法。

这种适用于污水介质的复配型缓蚀剂，该复配型缓蚀剂由亚麻籽油酰胺、膦酰基羟基乙酸、七水硫酸锌、聚天门冬氨酸和异丙醇组成，其质量分数分别为：亚麻籽油酰胺30％-50％、膦酰基羟基乙酸20％-40％、七水硫酸锌5％-10％、聚天门冬氨酸10％-20％、异丙醇10％-30％，各组份百分含量之和为100％；所述亚麻籽油酰胺的分子结构式为：

其中R包括R1、R2、R3和R4；

这种适用于污水介质的复配型缓蚀剂的应用，其特征在于：按照每100g腐蚀介质中含有0.01–0.1g复配型缓蚀剂的比例将复配型缓蚀剂添加到腐蚀介质中。

作为优选：所述的腐蚀介质为污水介质。

这种适用于污水介质的复配型缓蚀剂的制备方法：包括以下几个步骤：

步骤一：亚麻籽油酰胺的合成；

于250ml四口瓶中按摩尔比例1:1–1:3亚麻籽油和三乙烯四胺溶于二甲苯溶剂，每摩尔亚麻籽油加入二甲苯体积为20–40ml，在氮气保护下缓慢加热到100-150℃，同时加入浓硫酸催化剂，在100-150℃下反应3–4小时，所述的催化剂的加入量为每摩尔亚麻籽油中加入0.1–0.5ml，反应结束后蒸馏出二甲苯；冷却降温至室温；得到淡黄色粘稠状液体，溶于水，纯度为90％以上；

反应方程式为：

R包括R1、R2、R3和R4；

步骤二：复配型缓蚀剂的制备；

将亚麻籽油酰胺、膦酰基羟基乙酸、七水硫酸锌、聚天门冬氨酸和异丙醇按其质量分数分别为30％-50％、20％-40％、5％-10％、10％-20％和10％-30％进行混合，各组份百分含量之和为100％，即得到复配型缓蚀剂。

本发明的有益效果是：

1.本发明提供一种适用于污水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，其中亚麻籽油酰胺缓蚀剂的生产工艺较简单，原料来源广泛且亚麻籽油为绿色植物油，具有环境友好性且最终复配型缓蚀剂水溶性较好；

2.本发明提供一种适用于污水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，通过缓蚀剂复配增效的方法，充分发挥各组分的协同作用，进而在污水介质(参照中国石油天然气股份有限公司企业标准Q/SY TZ0178-2007：蒸馏水+5％NaCl+0.4％CaCl₂+0.2％MgCl₂.6H₂0+0.6％Na₂SO₄+0.04％NaHC0₃)中具有优异的缓蚀效果，使用温度范围在5-60℃时，缓蚀效率均达到90％以上。

3.本发明提供一种适用于污水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，其中复配方法简单，成本较低，缓蚀效果优异。

4.本发明提供一种适用于污水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，亚麻籽油酰胺通过分子结构中的N原子与金属基底Fe原子的空d轨道结合，快速化学吸附于基底表面，形成稳定的保护膜。

5.本发明提供一种适用于污水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，Zn²⁺可以在阴极区形成Zn(OH)₂沉淀膜，起到保护基底的作用，降低添加锌盐浓度，有利于节约成本。

6.本发明提供一种适用于污水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，加入膦酰基羟基乙酸一方面可以提高锌盐溶解度，另一方面分子结构中的-OH、P＝O基团可与基底快速形成稳定的保护膜，得到较高的缓蚀效率。

7.本发明供一种适用于污水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，其中膦酰基羟基乙酸购自山东鑫泰水处理技术有限公司。

附图说明

图1：碳钢在未加入复配型缓蚀剂的污水介质中浸泡4天的外观照片；

图2：碳钢在加入复配型缓蚀剂的污水介质中浸泡4天的外观照片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本发明限制在所述实施例中。相反，本发明将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。

实施例1：

本发明提出一种适用于污水腐蚀介质的复配型缓蚀剂的制备方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一：亚麻籽油酰胺的合成。

于250ml四口瓶中按摩尔比例1:1–1:3亚麻籽油和三乙烯四胺溶于二甲苯溶剂，每摩尔亚麻籽油加入二甲苯体积为20–40ml，在氮气保护下缓慢加热到100-150℃，同时加入浓硫酸催化剂，在100-150℃下反应3–4小时，所述的催化剂的加入量为每摩尔亚麻籽油中加入0.1–0.5ml，反应结束后蒸馏出二甲苯。冷却降温至室温。

得到淡黄色粘稠状液体，溶于水，纯度为90％以上。

其中，亚麻籽油原料购于张家口市馨特植物油有限公司，其主要成份见下表：

反应方程式为：

其中R包括R1、R2、R3和R4；

步骤二：复配型缓蚀剂的制备。

将亚麻籽油酰胺、膦酰基羟基乙酸、七水硫酸锌、聚天门冬氨酸和异丙醇按其质量分数分别为30％、20％、10％、10％和30％进行混合，各组份百分含量之和为100％，即得到复配型缓蚀剂。

将得到的复配型缓蚀剂按照每100g污水介质中加入复配型缓蚀剂0.01g的比重加入到污水溶液中，所述的污水介质参照中国石油天然气股份有限公司企业标准Q/SY TZ0178-2007，其成分为：蒸馏水+5％NaCl+0.4％CaCl₂+0.2％MgCl₂.6H₂0+0.6％Na₂SO₄+0.04％NaHC0₃。并在加入及未加入复配型缓蚀剂的污水溶液中均放置碳钢试片，按照中国石油天然气股份有限公司企业标准Q/SY TZ0178-2007的试验方法进行失重测试，在50℃浸泡4天的碳钢照片与失重结果分别如图1和2，表1所示，加入缓蚀剂后，碳钢在污水介质中的失重明显降低，说明缓蚀剂具有优异的缓蚀效果。

表1

实施例2：

本实施例与实施例1的主要区别在于步骤二，具体为：

将亚麻籽油酰胺、膦酰基羟基乙酸、七水硫酸锌、聚天门冬氨酸和异丙醇按其质量分数分别为30％、40％、10％、10％和10％进行混合，即得到复配型缓蚀剂。

将得到的复配型缓蚀剂按照每100g污水介质中加入复配型缓蚀剂0.02g的比重加入到污水溶液中，并在加入及未加入复配型缓蚀剂的污水溶液中均放置碳钢试片，按照中国石油天然气股份有限公司企业标准Q/SY TZ0178-2007的试验方法进行失重测试，在50℃浸泡4天，失重结果如表2所示。加入缓蚀剂后，碳钢的失重量明显减小，且碳钢表面非常光亮，说明缓蚀剂具有优异的缓蚀效果。

表2

实施例3：

本实施例与实施例1的主要区别在于步骤二，具体为：

将亚麻籽油酰胺、膦酰基羟基乙酸、七水硫酸锌、聚天门冬氨酸和异丙醇按其质量分数分别为50％、20％、5％、15％和10％进行混合，即得到复配型缓蚀剂。

将得到的复配型缓蚀剂按照每100g污水介质中加入复配型缓蚀剂0.1g的比重加入到污水溶液中，并在加入及未加入复配型缓蚀剂的污水溶液中均放置碳钢试片，按照中国石油天然气股份有限公司企业标准Q/SY TZ0178-2007的试验方法进行失重测试，在50℃浸泡4天，失重结果如表3所示。加入缓蚀剂后，碳钢的失重量明显减小，且碳钢表面非常光亮，说明缓蚀剂具有优异的缓蚀效果。

表3

实施例4：

本实施例与实施例1的主要区别在于步骤二，具体为：

将亚麻籽油酰胺、膦酰基羟基乙酸、七水硫酸锌、聚天门冬氨酸和异丙醇按其质量分数分别为30％、20％、10％、20％和20％进行混合，即得到复配型缓蚀剂。

将得到的复配型缓蚀剂按照每100g污水介质中加入复配型缓蚀剂0.06g的比重加入到污水溶液中，并在加入及未加入复配型缓蚀剂的污水溶液中均放置碳钢试片，按照中国石油天然气股份有限公司企业标准Q/SY TZ0178-2007的试验方法进行失重测试，在50℃浸泡4天，失重结果如表4所示。加入缓蚀剂后，碳钢的失重量明显减小，且碳钢表面非常光亮，说明缓蚀剂具有优异的缓蚀效果。

表4