用檸檬酸銨代替硝酸處理不銹鋼掛片

李朦朦，程志臣，王福彬，張莉?qū)帲呒t星

（中國石化中原石油化工有限責(zé)任公司，河南濮陽 457000）

工業(yè)循環(huán)冷卻水運行一段時間后，就會出現(xiàn)微生物滋生、設(shè)備腐蝕以及沉積物等問題，因此，通過掛片腐蝕、微生物菌落以及生物黏泥實驗來監(jiān)測循環(huán)水是必不可少的[1]。掛片腐蝕實驗可以模擬循環(huán)冷卻水對換熱器的影響以及監(jiān)測循環(huán)水質(zhì)的處理效果。

不銹鋼掛片在使用后要進行酸洗除去腐蝕產(chǎn)物，常用的酸洗液是10%的硝酸，而硝酸具有很強的腐蝕性，在使用過程中對操作者有很大的職業(yè)危害，并且對環(huán)境也有一定的影響；另外，硝酸屬于易制毒、易制爆化學(xué)品，購買和使用過程也比較繁瑣，需要特殊保存和專人記錄。而檸檬酸銨是比較安全的清洗劑，具有酸洗效果優(yōu)良、使用安全等優(yōu)點，可以代替其他無機酸，并且，檸檬酸銨在化工生產(chǎn)方面以及環(huán)境保護方面都有很大的利用價值[2]。

1 檸檬酸銨清洗機理

檸檬酸銨對不銹鋼的腐蝕性很小，并且不含Cl-，不會造成金屬的應(yīng)力腐蝕[3]，另外，檸檬酸銨不僅可以與鐵系化合物生成溶于水的絡(luò)合物，還可以溶解水垢中的CaCO3、MgCO3及其他鈣、鎂沉積物，其化學(xué)反應(yīng)式為[4]：

2 實驗部分

2.1 試劑與掛片規(guī)格

檸檬酸銨（質(zhì)量分?jǐn)?shù)：15%）；無水乙醇；中原石化不銹鋼掛片：用于現(xiàn)場監(jiān)測換熱器；Ⅰ型試片，長×寬×厚：50.0×25.0×2.0 mm，表面積：28 cm2，掛孔φ（4.0±0.1）mm。

2.2 不銹鋼掛片前處理

用濾紙將掛片上的油脂擦拭干凈，隨后用蘸取無水乙醇的脫脂棉擦洗，最后用濾紙吸干，并放置在干燥器中4 h 以上，稱重，精確至0.000 1 g。

2.3 不銹鋼掛片取出后處理

將掛片沖洗干凈后，浸泡在15%的檸檬酸銨溶液（或10%的硝酸溶液）中10 min，隨后用蒸餾水沖洗干凈，并用濾紙擦干，最后在無水乙醇中浸泡3 min，隨后用濾紙擦干并置于干燥器中4 h 以上，稱重，精確至0.000 1 g。

3 結(jié)果與討論

3.1 檸檬酸銨濃度的選擇

將兩個不銹鋼掛片掛于中原石化第二循環(huán)水裝置，一個月后取出掛片，觀察腐蝕情況，并分別用質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%、12%、15%、20%的檸檬酸銨溶液清洗掛片，觀察清洗效果，結(jié)果見圖1～圖4。

圖1 8%檸檬酸銨清洗效果

圖2 12%檸檬酸銨清洗效果

圖3 15%檸檬酸銨清洗效果

圖4 20%檸檬酸銨清洗效果

由圖1～圖4 可知，隨著檸檬酸銨濃度的增加，不銹鋼掛片的清洗效果逐漸增強，當(dāng)檸檬酸銨的濃度為15%時，已達到良好的清洗效果，并且隨著濃度的增加，清洗效果已基本穩(wěn)定。因此，選用15%的檸檬酸銨代替10%的硝酸處理掛片。

3.2 腐蝕速率的計算

將不銹鋼掛片掛于中原石化一循、二循循環(huán)水裝置，平行掛兩片，一個月后取出掛片，分別用10%的硝酸和15%的檸檬酸銨清洗掛片，干燥后觀察兩個掛片表面清洗效果是否一致，并分別計算腐蝕速率[5]，結(jié)果見表1。

表1 兩種清洗液的掛片腐蝕速率 單位：mm/a

由表1 可知，兩種清洗液的清洗效果是一致的，并且兩種清洗液處理不銹鋼掛片得到的腐蝕速率結(jié)果相近，說明了不銹鋼掛片在取出后處理的過程中，可以用15%的檸檬酸銨代替10%的硝酸。

3.3 處理效果的比較

將兩組新的經(jīng)過前處理后的不銹鋼掛片分別掛于中原石化一循裝置不同位置處，編號5305、5306 為第一組，編號5307、5308 為第二組，一個月后分別觀察兩組腐蝕情況，其中第一組用10%的硝酸清洗處理，第二組用15%的檸檬酸銨清洗處理，觀察處理情況，結(jié)果見圖5～圖7。

圖5 兩組新的經(jīng)過前處理后的不銹鋼掛片

圖6 一循腐蝕不銹鋼掛片

圖7 兩組新的經(jīng)過處理后的不銹鋼掛片

由圖5～圖7 可知，兩組掛片的腐蝕效果是一致的，并且兩種清洗液的清洗效果也是一致的，再次說明了不銹鋼掛片在取出后處理的過程中，可以用15%的檸檬酸銨代替10%的硝酸。

4 結(jié)語

本文討論了不銹鋼掛片在取出后處理的過程中，通過比較15%的檸檬酸銨和10%的硝酸清洗掛片的效果。結(jié)果表明，兩種清洗液的清洗效果是一致的，并且兩種清洗液處理不銹鋼掛片得到的腐蝕速率結(jié)果接近，證明了15%的檸檬酸銨能夠代替10%的硝酸處理取出后的不銹鋼掛片。

硝酸屬于易制毒、易制爆化學(xué)品，對人體和環(huán)境的危害較大，并且需要特殊保存。檸檬酸銨是安全、環(huán)保、對金屬腐蝕性小、效果優(yōu)良的清洗劑，因此，在化工生產(chǎn)方面以及環(huán)境保護方面都有很大的利用價值，是值得使用的清洗劑。