Kompleksowa ochrona układów wodnych inhibitorami opartymi na związkach fosfonowych

• Autorzy: Falewicz P.

Warianty tytułu

EN

Complex Protection of Water Systems Based on Phosphonic Compounds

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W inhibitorowej ochronie przemysłowych układów wodnych poszukuje się rozwiązań technologicznych umożliwiających wytwarzanie wysokoefektywnych, wielofunkcyjnych preparatów, chroniących podstawowe materiały konstrukcyjne przed korozją oraz zapobiegających wytrącaniu osadów i rozwojowi mikroorganizmów. Skutecznie działające inhibitory powinny umożliwiać zasilanie obiegów przemysłowych wodami powierzchniowymi bez konieczności ich uzdatniania oraz spełniać wzrastające wymagania ochrony środowiska co do zużycia wody, zawartości zanieczyszczeń i szkodliwego oddziaływania na środowisko. Przedstawiono wyniki badań grupy kwasów alkiloaminofosfonowych wyselekcjonowanych wstępnie z kilkudziesięciu związków fosfonowych. Badania obejmują właściwości kompleksujące i adsorpcyjne kwasów oraz wpływ tych właściwości na antykorozyjną i antyosadową skuteczność działania, a także zdolności do współdziałania z innymi związkami, umożliwiające opracowanie wielofunkcyjnych preparatów inhibitorowych. Uwzględniając wyznaczone wartości stałych tworzenia kompleksów, standardowych swobodnych energii adsorpcji i określone właściwości stabilizujące kwasów (twardość resztkowa, względne przesycenie wytrącania CaCO3), a także stopień trudności syntezy, koszty i dostępność surowców, wybrano kwas N-trimetylenofosfonowy i kwas heksylenodiaminotetrametylenofosfonowy jako podstawowe składniki preparatów inhibitorowych. Opracowano receptury mieszanek inhibitorowych, zawierających kwasy polikarboksylowe i jony Zn2+. Na podstawie długotrwałych badań skuteczności ochrony stali St3 przed korozją w wodzie modelowej w temperaturze 25 °C i 60 °C oraz skuteczności ochrony przed odkładaniem osadów ustalono, że najkorzystniejsze właściwości ma mieszanka zawierająca kwas N-trimetylenofosfonowy, bezwodnik kwasu ftalowego i jony Zn2+ (VFZ). Korzystając ze statystycznej metody planowania doświadczeń, określono wpływ stężenia poszczególnych składników mieszanki na skuteczność jej działania. Opracowano założenia i uproszczony projekt procesowy wytwarzania kwasu N-trimetylenofosfonowego i mieszanek inhibitorowych typu VFZ do kompleksowej ochrony przemysłowych układów wody chłodzącej i grzewczej. W badaniach realizowanych w skali laboratoryjnej określono właściwości użytkowe inhibitora VFZ. Obejmowały one wpływ parametrów fizykochemicznych wody, chlorowania i warunków hydrodynamicznych na skuteczność ochrony stali St3 przed korozją i przed odkładaniem osadów, skuteczność ochrony metali nieżelaznych i elementów anodowych w makroogniwach korozyjnych, a także badanie toksyczności inhibitora Na podstawie badań impedancyjnych i analizy warstewek tworzących się na powierzchni stali określono charakter działania inhibitora typu VFZ. Opracowano i uruchomiono produkcję inhibitorów typu VFZ, a ich właściwości użytkowe potwierdzono w badaniach aplikacyjnych kompleksowej ochrony przemysłowych układów wody ogrzewczej i wody chłodzącej.

EN

A new generation of technological solutions of high-effective, multifunctional preparations for corrosion and scale protection of common construction materials and for prevention of microorganisms development in the industrial water plants are intensively investigated. Effective inhibitors should be environmentally friendly and can be added to surface water without any preliminary treatment. The results of investigation of alkiloaminophosphonic acids, which were selected of dozens of phosphonic compounds, are presented in this work. Both the adsorption and complexation properties of such acids and their influence on scale protection and anticorrosive effectiveness are taken into account. The possibility of complex application with other compounds in order to obtain multifunction inhibitors was also investigated. Basing on the values of complex formation constants and standard free adsorption energy as well as acid stabilization properties (residual hardness, relative supersaturation of CaCO3), costs and accessibility of products, N-trimethylenphosphonic acid and hexylendiaminotetramethylenphosphonic acid were chosen as the fundamental components of inhibitor mixtures. The mixture of inhibitors which contained polycarboxylic acids and Zn2+ ions was composed. After a long-term examination of the St3 steel in modelling water at the temperature of 20 °C and 60 °C, the best mixture of N-trimethylenphosphonic acid, phtalic anhydride and Zn2+-ion salt was chosen. N-trimethylenphosphonic acid and VFZ mixture for complex protection of industrial cooling was produced and applied to water systems. The influence of physical and chemical water parameters, chlorination, toxic and hydrodynamic properties for corrosion and scale protection of steel St3 and nonmetallic as well as anodic elements in macro-cells were determined. On the grounds of impedance measurements and analysis of layers on steel surface, the operation mechanism of inhibitors of VFZ-type was specified. The production of the inhibitor of VFZ-type was implemented. Its utility properties were confirmed in investigation of industrial cooling and heating water systems.

Słowa kluczowe

PL

korozja; inhibitory wielofunkcyjne; związki fosfonowe; układy wodne

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Technologii Nieorganicznej i Nawozów Mineralnych Politechniki Wrocławskiej. Monografie
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 50, nr 17
• Strony: 106--106
• Opis fizyczny: s., bibliogr.198 poz.

Twórcy

autor

Falewicz P.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Technologii Nieorganicznej i Nawozów Mineralnych, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27.