Полифосфаты как ингибиторы коррозии
Для систем питьевого водоснабжения допускаются к применению два полифосфатных ингибитора:
— полифосфаты натрия (NaPO3)6, соль Грахама, гексаметафосфат натрия, калгон, стекловидный фосфат;
— триполифосфат натрия Na5P3O10.
В концентрациях до 10-20 мг/л не влияют на цветность воды, запах, привкус, рН. При нагревании и кипячении водопроводной воды, содержащей полифосфаты в концентрации более 5 мг/л, образуется стойкая муть. Эти вещества не обладают выраженной токсичностью и кумулятивными свойствами. Лимитирующим показателем вредности полифосфатов в питьевой воде является органолептический – появление мути при нагревании, согласно ГОСТ 2874-82 в питьевой воде допускается содержание полифосфатов не более 3,5 мг/л по РО43-.
Ингибирующее действие полифосфатов объясняют образованием на поверхности металла тончайшей защитной пленки, состоящей из фосфатов железа и кальция. Наличие в воде кальция резко повышает эффективной защиты стали. Также положительно сказывается добавление в воду ионов цинка. Считается, что отношение концентрации в воде ионов кальция к полифосфату должно быть не менее 0,2. В умягченной воде полифосфаты не эффективны.
Существенное значение имеет скорость движения воды. В неподвижной воде полифосфаты практически малоэффективны, поскольку нет достаточной скорости подвода ингибитора к поверхности металла путем турбулентного перемещения. Лучше, если скорость движения воды не менее 0,5 м/с, а лучше > 1 м/с. Чем выше скорость движения воды, тем меньше защитная доза ингибитора.
Лучше всего полифосфаты действуют, если поверхность металла очищена от коррозионных отложений. По мнению ряда исследователей наиболее благоприятным интервалом рН для защиты стали полифосфатами является отрезок рН = 5-7, другие считают оптимальным рН = 6,3-8,5.
Для защиты стали необходимо наличие в воде растворенного кислорода не ниже 1 мг/л. В деаэрированной умягченной воде полифосфаты малоэффективны. Повышение концентрации хлоридов и сульфатов требует увеличение дозы ингибитора.
Преимуществом полифосфатов является то, что присутствие в воде малых (недостаточных для подавления коррозии) концентраций ингибитора не стимулирует коррозию. Хотя есть и сведения противоположного характера. Благоприятно для образования пленки введение в воду повышенных доз полифосфатов, например до 15-20 мг/л по РО43-. После 10-15 дней дозу постепенно снижают до допустимых в питьевой воде пределов (3,5 мг/л). Дозы полифосфатов, необходимые для подавления коррозии зависят от показателей качества воды и могут определятся по следующим уравнениям:
Экспериментально установлено, что защитные дозы ингибиторов для канала Северский Донец-Донбасс находятся в пределах 0-5 мг/л по РО43- (рис. 1).
Рис. 1. Защитные дозы ингибиторов для воды канала Сев. Донец – Донбасс 1 – полифосфата натрия 2 – триполифосфата натрия
Из графика очевидно, что доза ингибитора следует практически за кривой изменения температуры воды. Кроме того, триполифосфат натрия несколько более эффективен, чем полифосфаты (стекловидные куски).
Триполифосфат выпускается двух видов – питьевой и технический. Технический производит Славянский химический завод (белый порошок). В летнее время защитные дозы ингибиторов выше ПДК (3,5 мг/л). В этом случае придется дозировать 3,5 мг/л и защита будет неполной. Полифосфаты дозируются в воде в виде 1-2 % раствора. При дозировании в питьевую воду раствор должен подвергаться обеззараживанию бактерицидными лампами. Иногда могут применяются ортофосфаты Na3PO4, Na2HPO4 и т.д. Защитные дозы ортофосфатов 30-50 мг/л по РО43-.
Возможно применение смесей орто- и полифосфатов, а также с хроматами и нитритами. Фосфаты защищают также Al, Zn, Cd, Pb, медно-цинковые сплавы в воде.
Полифосфаты как ингибиторы коррозии — статья на сайте “студент-строитель.ру”