硅酸鈉的技術(shù)指標(biāo)及應(yīng)用

[db:作者] / 2023-01-11 00:00

[技術(shù)指標(biāo)] GB/T4209-2008工業(yè)硅酸鈉

工業(yè)液體硅酸鈉要求：

工業(yè)固體硅酸鈉要求：

[應(yīng)用]硅酸鈉的用途極廣：在石油工業(yè)中，可制造石油裂化催化用的硅鋁催化劑；化學(xué)工業(yè)中，可制造硅膠、硅酸鹽類、分子篩、白炭黑、涂料等；還可作肥皂填充料，以增加其堿度、硬度和強度，并防止析出游離脂肪酸。硅酸鈉還是一種高效的洗滌劑和軟水劑，在機械工業(yè)中可用于鑄造、精密鑄造、砂輪和金屬防腐劑；建筑工業(yè)中，可作快干水泥、耐酸水泥、瓦楞板、耐火材料等；礦業(yè)上用于選礦、防水和堵濾。用其浸漬木材，可具有防火特性；經(jīng)其浸漬后的禽蛋可長期存放而不變質(zhì)。高模數(shù)的硅酸鈉還常用作黏結(jié)劑。在紡織工業(yè)中，它被用作助染、漂白和漿紗，還被用作防火處理劑和顯色劑等。

溶于水的硅酸鹽解離出硅酸根離子與金屬離子或腐蝕物在金屬表面形成保護膜，硅酸鹽濃度高時形成的膜較透明，濃度低時形成的膜則無光澤?？扇苄怨杷猁}和金屬離子反應(yīng)建立保護膜的過程是緩慢的，從加入硅酸鹽算起，需要幾個星期才能完成。初期加入的硅酸鹽濃度為60～80mg/L，循環(huán)3～4個星期建立比較充分的保護之后，可將SiO2濃度降低至30～40mg/L。

硅酸鹽既可在清潔的金屬表面上，也可在有銹的金屬表面上生成保護膜，但這些保護膜是多孔性的，因此單獨使用硅酸鹽緩蝕性能較差，它常與聚磷、有機膦酸、鉬酸鹽、鋅鹽等緩蝕劑復(fù)配起增效作用。

冷卻水中含適量的Fe2+、Ca2+、Zn2+、Pb2+等會加強硅酸鹽對腐蝕的控制。水中Mg2+濃度高時，采用硅酸鹽緩蝕劑會出現(xiàn)嚴(yán)重點蝕。硅酸鹽使用于冷卻水的pH值應(yīng)維持在8.0～9.5為宜，特別適應(yīng)于堿性冷卻水系統(tǒng)。在堿性范圍內(nèi)，硅酸鹽又有形成硅垢的危險，應(yīng)采取必要的防垢措施。添加有機物配合使用可解決硅垢問題。

朱法祥研究認(rèn)為，在冷卻水中的硅酸鹽一般是可溶性硅，單、雙硅酸及其陰離子都具有緩蝕作用，聚硅酸的聚合程度和含量與硅酸鹽結(jié)垢和緩蝕性能均有聯(lián)系。

Stericker的研究表明，對pH值為6的水，模數(shù)為3.3的硅酸鈉緩蝕效果最佳。

Briggs的試驗表明，硅酸鈉用量30～40mg/L對開放型冷卻水系統(tǒng)能提供有效的腐蝕抑制作用。

吳宇峰的研究表明，硅酸鈉用量100mg/L，緩蝕效果很不明顯。

張淑玲在高溫冷卻水緩蝕劑的試驗研究中得出，單組分硅酸鈉高達0.1%時，試片仍生銹，而0.2%硅酸鈉雖能使緩蝕合格，但溶液中產(chǎn)生白色絮狀沉淀。

陳建新等采用旋轉(zhuǎn)掛片失重法對硅系水質(zhì)穩(wěn)定劑進行了研究，分析了冷卻水中鈣離子濃度、溫度、pH值等因素對其緩蝕阻垢性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單一硅酸鈉(模數(shù)3.3，以SiO2計)作緩蝕劑，隨用量的增加碳鋼的腐蝕速率下降，硅酸鈉用量大于150mg/L時，緩蝕性能較好。故硅酸鈉不宜單獨作緩蝕劑使用。硅系藥劑在一定范圍隨溫度、pH值的降低，緩蝕效果增加，適當(dāng)?shù)卦黾逾}離子濃度，利于碳鋼緩蝕。硅酸鹽與常用緩蝕劑(六偏磷酸鈉、羥基亞乙基二膦酸、硫酸鋅、鉬酸鈉)復(fù)配的緩蝕性能，發(fā)現(xiàn)：①對硅酸鈉緩蝕效果增效順序為羥基亞乙基二膦酸>六偏磷酸鈉>鉬酸鈉>硫酸鋅；

②隨硅酸鈉用量的增加，腐蝕速率有降低趨勢，但到90mg/L(以SiO2計)以后腐蝕速率反而有升高趨勢，可能是含硅酸鹽濃度高，易形成垢下腐蝕的原因，③硅酸鈉與其他緩蝕劑復(fù)配能起到增效作用，獲得比加單一硅酸鈉低得多的腐蝕速率，從而能更有效地保護換熱設(shè)備免遭嚴(yán)重腐蝕；④與其他緩蝕劑復(fù)配時，對硅酸鈉緩蝕效果影響最大的是羥基亞乙基二膦酸，其他緩蝕劑影響較小，且除羥基亞乙基二膦酸外，其他幾種常用緩蝕劑均為固體，添加不方便。

倪鐵軍等通過吸附實驗、XRD等方法研究了模擬碳鋼表面氧化物對硅酸鹽在金屬表面吸附過程的影響；用極化曲線法研究了硅酸鹽在碳鋼表面氧化物上的電化學(xué)行為；討論了在Fe/FeOOH/硅酸鈉溶液體系中，溫度、pH值、金屬離子、硅酸鹽穩(wěn)定劑等因素對硅酸鈉界面緩蝕作用的影響。結(jié)果表明：①在有機硅化合物存在的條件下，硅酸鈉的穩(wěn)定性有較大幅度的提高，通常在7d內(nèi)不出現(xiàn)凝膠的組成物，具有無限期的穩(wěn)定性(6個月內(nèi)不發(fā)生凝膠)；②溫度、pH值對硅酸鈉在FeOOH上的吸附量的影響，隨著溫度的升高，硅酸鈉在FeOOH上的最終穩(wěn)定吸附量逐漸下降，在pH近中性條件下，硅酸鹽可達到最佳的最終穩(wěn)定吸附量；③通氧狀態(tài)有利于硅酸鈉在FeOOH表面上吸附，而氯離子對溶液中硅酸鈉在FeOOH表面上的吸附?jīng)]有明顯的影響；④在中、低硬度的水溶液中，鈣離子的存在有利于硅酸鹽在FeOOH表面的吸附；⑤由Fe/FeOOH電極在硅酸鈉水溶液中極化曲線研究得知，硅酸鈉對Fe/FeOOH電極的緩蝕作用主要表現(xiàn)為對陰極氧擴散的抑制作用，隨著溫度的升高和pH值的上升，這種抑制作用逐漸下降，硅酸鈉的緩蝕率也逐漸下降；⑥羥基氧化鐵的存在有利于鋅離子與硅酸鈉更好地發(fā)生協(xié)同效應(yīng)，因為硅酸鈉與鋅離子的螯合物能在羥基氧化鐵表面形成較好的保護膜，抑制電極的陰極反應(yīng)；⑦較高的硬度不利于硅酸鈉的緩蝕作用。

Salasi Mobin等采用電化學(xué)阻抗、極化曲線測量、SEM和EDAX研究了硅酸鈉與羥基亞乙基二膦酸(HEDP)混合緩蝕劑在不同濃度和水力條件下對碳鋼的緩蝕效果。研究表明，在低濃度下，硅酸鈉與HEDP能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)；對電解液進行攪拌情況下，緩蝕劑的緩蝕效率和協(xié)同性能有所提高。另外，緩蝕劑的濃度太大則緩蝕效率反而下降。在硅酸鈉：HEDP為4：1時，緩蝕效率達到90%以上，在電極角速度提高時，腐蝕效率可降低到1%以下。SEM對表面的觀察顯示，復(fù)合緩蝕劑的表面形成一-層緊密均勻的薄膜。

Aramaki Kunitsuqu采用極化法研究了30℃時硅酸鈉和氯化鈰(CeCl3)在0.5mol/L NaCl溶液中對鋅的協(xié)同緩蝕行為。X射線光譜研究顯示，在鋅的表面形成一層保護層，該保護層由大量的水合鈰鹽或羥基鈰鹽及少量的氫氧化鋅和硅酸鹽組成。30℃下，將1×10-3 mol/L硅酸鈉在含有1×10-3 mol/L CeCl3的NaCl溶液中處理30min，用于對鋅電極進行緩蝕實驗，緩蝕效率為97.7%。

Saji V.S.等研究了中性水溶液中鎢酸鈉與硅酸鈉對碳鈉的協(xié)同緩蝕效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，在硅酸鈉：鎢酸鈉為4：1(總濃度為1g/L)時，緩蝕效率最好。FTIR光譜顯示，緩蝕溶液中，鎢酸根離子和硅酸根離子具有協(xié)同作用，使得碳鋼表面形成一層金屬氧化物鈍化層。

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