文 献 综 述

1 循环水系统产生的问题及金属的腐蚀

水的特性很适合用作冷却介质，以水作为冷却介质的冷却水系统应用非常广泛，冷却水用量通常会占工业用水总量的70%以上。由于冷却水的不断蒸发浓缩和对空气的洗涤，使水中离子的浓度增加，灰尘等颗粒物的含量升高，从而产生系统腐蚀、结垢、滋生微生物粘泥等问题^[1]。（1）循环水系统为开路循环，水在冷却塔内和空气充分接触，使水中的溶解氧得到补充，所以循环水中的溶解氧总是饱和的。水中溶解氧是造成金属电化学腐蚀的主要原因，加上水浓缩后含盐量增加，电导率上升，也增加了腐蚀倾向。（2）水浓缩之后成垢离子成倍增加。特别由于碳酸氢盐是很不稳定的盐类，它在换热器表面会分解成为碳酸盐和二氧化碳。碳酸钙的溶解度很低，使传热面上结碳酸钙水垢的倾向增加。水垢的存在不仅会影响传热效率，还会产生垢下腐蚀^[2]。（3）冷却水和空气接触，吸收了空气中的大量灰尘、泥沙、微生物及其孢子，使系统的污泥增加。冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧和养分都有利于细菌和藻类的生长，从而使系统黏泥增加，在换热器内沉积下来，增加了黏泥的危害。

金属腐蚀是指金属和周围介质直接发生化学反应而引起的变质和破坏^[3]。腐蚀是一种化学或电化学过程，通过腐蚀，一种金属可以恢复到它原来自然的状态。水中金属腐蚀类型有均匀腐蚀、点蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、微生物腐蚀及泡蚀、磨蚀等。最常见的包括均匀腐蚀、电偶腐蚀和微生物腐蚀、垢下腐蚀等^[4]。金属在溶液中的电化学反应是这样的过程：首先是在溶液中的金属释放自由电子（通常把释放自由电子的氧化反应称为阳极反应）；自由电子传递到阴极（接受电子的还原反应称为阴极反应）；电子再由阴极传递到溶液中被其它物质吸收。因此腐蚀是一个发生在金属和溶液界面上的多相界面反应，同时也是一个多步骤的反应。由以上叙述中可以看出，一个腐蚀过程至少由一个阳极（氧化）反应和一个阴极（还原）反应组成。

2 缓蚀剂

除了排污和旁滤，投加水处理药剂可在一定程度上维持水质稳定，避免因上述问题带来的换热效率下降、金属管路腐蚀等风险。因此，水处理药剂的开发和应用对循环冷却水处理技术的发展起到关键的推动作用^[5]。缓蚀技术由于具有良好的效果和较高的经济效益，已成为防腐蚀技术中应用最广泛的方法之一。对于一定的金属腐蚀介质体系，只要在介质中加入少量的缓蚀剂，就能有效的降低该金属的腐蚀速度^[6]，因此缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。

根据腐蚀电化学理论，任何电化学腐蚀过程都是由金属溶解的阳极过程，以及去极化剂接受电子的阴极过程组成^[7]。加入缓蚀剂后，就会使阳极过程或阴极过程受阻滞，或者同时使这二个过程受阻滞。从传统观点讲，无机缓蚀剂大都用于中性介质体系，它主要是影响金属的阳极过程和钝化状态。有机缓蚀剂主要是用于酸性介质体系，它主要是在金属表面形成吸附膜，从而影响腐蚀过程动力学，达到减缓腐蚀速度的目的。近年来，有机缓蚀剂在中性介质中，无机缓蚀剂在酸性介质中均有较成功的应用。如苯钾酸盐、有机磷酸盐在工业水和油田污水处理的应用，特别是利用缓蚀剂之间的协同效应，开辟了无机和有机缓蚀剂的应用新前景。

3 硅酸盐缓蚀剂