Модифицирленген дифосфаттардың ингибиторлық қасиетін зерттеу
Мазмұны
беті
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
1 Әдеби шолу
1.1 Конденсирленген фосфаттарға жалпы сипаттама ... ... ... ... ... ... 6
1.2 Модифицирленген фосфаттардың қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... .9
1.3. Жемірілу түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...16
2 Экспериментальді бөлімі
2.1. Материалдардың сипаттамасы және дәлелдеу әдістері ... ... ... ... 19
2.2 Құбыр суы ерітінділерінің құрамын зерттеу әдістері ... ... ... ... ... 20
2.3 Модифицирленген фосфаттың ингибиторлык қасиеттін зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .26
3 Талдау нәтижелері
3.1 Натрий дигидрофосфатының синтезінің дәлелдемесі ... ... ... ... ... .27
3.2 Құбыр суы ерітіндісінің сапалық анализінің мәліметтері ... ... ... ...28
3.3 Модельдік жүйелердігі ингибиторлық қасиеттері ... ... ... ... ... ... 28
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .37
Қолданылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 38
Қосымшалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...40
беті
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
1 Әдеби шолу
1.1 Конденсирленген фосфаттарға жалпы сипаттама ... ... ... ... ... ... 6
1.2 Модифицирленген фосфаттардың қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... .9
1.3. Жемірілу түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...16
2 Экспериментальді бөлімі
2.1. Материалдардың сипаттамасы және дәлелдеу әдістері ... ... ... ... 19
2.2 Құбыр суы ерітінділерінің құрамын зерттеу әдістері ... ... ... ... ... 20
2.3 Модифицирленген фосфаттың ингибиторлык қасиеттін зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .26
3 Талдау нәтижелері
3.1 Натрий дигидрофосфатының синтезінің дәлелдемесі ... ... ... ... ... .27
3.2 Құбыр суы ерітіндісінің сапалық анализінің мәліметтері ... ... ... ...28
3.3 Модельдік жүйелердігі ингибиторлық қасиеттері ... ... ... ... ... ... 28
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .37
Қолданылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 38
Қосымшалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...40
Кіріспе
Зерттеудің өзектілігі:Қазіргі таңда құбыр су жүйесіндегі болат темірлердің жемірілуі көптеп кездеседі. Осы жемірілуді тоқтату үшін поликомпонентті фосфатты ингибиторлар қолданылуда.
Дүние жүзілік тәжірибе бойынша бейорганикалық полимерлі фосфаттарды жемірілу ингибиторы ретінде қолданылуы жеткілікті, олардың құрылымы және олардың қасиеті мен құрамы мен құрылымының қасиеттері функционалды тәуелділігімен түсіндірілген.
Ингибитрлеу бұл белгілі жағдайларға байланысты жемірілу процессінен қорғау әдісі. Жағдайлары;болат маркалары, орта,температура, металл бетінің жағдайы, қысымы, термодинамикалық жағдай,оттектің қатынасы.
Ингибиторды құбыр су жүйесіндегі құбарларды қорғауға қолданған кезде оларға келесі санитарлық талаптар қойылады: түсі, иісі, дәмі, улы болмауы және т.б. негізгі параметрлерін сақтау қажет. Осыған орай шет елдерде жоғары концентрациясы 10-20мг/л санитарлық нормаға орай шектелінуінен аспайды. Осы заттардың улылығы концентрациясы 5 мг/л –ден аспауы керек,су қайнағанда ол лайланады,себебі полифосфат кальций монофосфатына ауысу процессі жүреді. Осыған орай құбыр суында полифосфат мөлшері 2 мг/л –ден аспауы керек. Ыстық су жуйесінде натрий полифосфаты тез ортофосфатқа ауысады. Ол ингибитор ретінде тиімсіз және бұл жағдайда жүйедегі жемірілу тоқтамайды.
Зерттеу жаңашылдылығы: Полифосфаттар әртүрлі модификаторлардың қатысында баяу ортофосфатка дейін ыдырап , ыстық су жүйесінде құбырда ерімейтін тұздар тұзіп, татану процессіне алып келеді. Осы жағдайда сілтілі металлдардың полифосфаты ингибитор ретінде аз тиімді. Олардың тиімділігін арттыру үшін полимерлі фосфаттар негізіндегі әр түрлі композициялар қолданылады.
Зерттеу маңыздылығы: Су жүйесінде негізінен шынылы полимерлі фосфаттар қолданылады. Су құбыры жүйесіне натрий полифосфатын қосықан кезде судың қызыл түске боялуы азайады, себебі үш валентті темірдің , яғни жемірілу өнімінің азайуына алып келеді. Егер су қозғалыста болса және аэрация жүргізген кезде онда фосфаттар мен өндеу жағдайында жемірілу жылдамдығы қолайлы мәнге дейін азайады.
Зерттеудің мақсаты:
Кейбір d – элементтерді қатынасында модифицирленген дифосфаттардың болат кесінділеріне ингибиторлық қасиетін зерттеу.
Зертеудің міндеттері:
1. Na2H2P2O7 бастапқы негізгі заттың синтезі және идентификациясы.
2. Құбыр суының сапалық анализі жүргізу
3. Na2H2P2O7 – d элементтерімен (Cr+3, Zn+2, Ni+2) модельдік жүйелерін алу.
Зерттеудің өзектілігі:Қазіргі таңда құбыр су жүйесіндегі болат темірлердің жемірілуі көптеп кездеседі. Осы жемірілуді тоқтату үшін поликомпонентті фосфатты ингибиторлар қолданылуда.
Дүние жүзілік тәжірибе бойынша бейорганикалық полимерлі фосфаттарды жемірілу ингибиторы ретінде қолданылуы жеткілікті, олардың құрылымы және олардың қасиеті мен құрамы мен құрылымының қасиеттері функционалды тәуелділігімен түсіндірілген.
Ингибитрлеу бұл белгілі жағдайларға байланысты жемірілу процессінен қорғау әдісі. Жағдайлары;болат маркалары, орта,температура, металл бетінің жағдайы, қысымы, термодинамикалық жағдай,оттектің қатынасы.
Ингибиторды құбыр су жүйесіндегі құбарларды қорғауға қолданған кезде оларға келесі санитарлық талаптар қойылады: түсі, иісі, дәмі, улы болмауы және т.б. негізгі параметрлерін сақтау қажет. Осыған орай шет елдерде жоғары концентрациясы 10-20мг/л санитарлық нормаға орай шектелінуінен аспайды. Осы заттардың улылығы концентрациясы 5 мг/л –ден аспауы керек,су қайнағанда ол лайланады,себебі полифосфат кальций монофосфатына ауысу процессі жүреді. Осыған орай құбыр суында полифосфат мөлшері 2 мг/л –ден аспауы керек. Ыстық су жуйесінде натрий полифосфаты тез ортофосфатқа ауысады. Ол ингибитор ретінде тиімсіз және бұл жағдайда жүйедегі жемірілу тоқтамайды.
Зерттеу жаңашылдылығы: Полифосфаттар әртүрлі модификаторлардың қатысында баяу ортофосфатка дейін ыдырап , ыстық су жүйесінде құбырда ерімейтін тұздар тұзіп, татану процессіне алып келеді. Осы жағдайда сілтілі металлдардың полифосфаты ингибитор ретінде аз тиімді. Олардың тиімділігін арттыру үшін полимерлі фосфаттар негізіндегі әр түрлі композициялар қолданылады.
Зерттеу маңыздылығы: Су жүйесінде негізінен шынылы полимерлі фосфаттар қолданылады. Су құбыры жүйесіне натрий полифосфатын қосықан кезде судың қызыл түске боялуы азайады, себебі үш валентті темірдің , яғни жемірілу өнімінің азайуына алып келеді. Егер су қозғалыста болса және аэрация жүргізген кезде онда фосфаттар мен өндеу жағдайында жемірілу жылдамдығы қолайлы мәнге дейін азайады.
Зерттеудің мақсаты:
Кейбір d – элементтерді қатынасында модифицирленген дифосфаттардың болат кесінділеріне ингибиторлық қасиетін зерттеу.
Зертеудің міндеттері:
1. Na2H2P2O7 бастапқы негізгі заттың синтезі және идентификациясы.
2. Құбыр суының сапалық анализі жүргізу
3. Na2H2P2O7 – d элементтерімен (Cr+3, Zn+2, Ni+2) модельдік жүйелерін алу.
Қолданылған әдебиеттер тізімі
1.Ван Везер «Фосфор и его соединения» . М.Издатгенмет, 1962-687с.
2.Корбридж Д. «Фосфор. Основы химии, биохимии, технологии». М.Мир. 1982.-679с.
3.Продан Е.А., Прдан Л.И., Ермоленко Н.Ф. «Триполифосфаты и их применение». Минск. Наука и техника, 1969.-533с.
4.Серазетдинов Д.З., Евтушенко Г.М., Стародубова Г.Г. и др. Исследование влияния состава стеклообразных фосфатов в системах КРО3 – М(РО3)2 на их полимерное строение и скорость растворения в воде // Известия АН Каз ССр. Сер.Хим. 1981, №3; с 1-5,
5.Арстанова Г.Ж., Бектуров А.Б., Тихонов В.В. и др. Поведение метафосфатов кальция, магний, железа и алюминия при нагревании в присутствии паров воды. // Известия АН Каз ССр. Сер.Хим. 1972, №1, с-3
6.Шлефер г.Л. Комплексообразования в растворах, Л-Л,: Химия, 1964,179 с.
7.Коржевников Г.В. Комплексообразование и гидролиз как конкурирующие прцесы в водносолевых системах. Ж.Коорд. химия. – 1992-Т-18 ВНП-8. с.803
8.Урих В.А. Образование и структура полифосфатных комплексов. Тез.докл. Всесоюзн.конф. Фосфаты – 87-Ташкент, 1987.
9.Ключников Н.Г. Неорганический синтез. – М.: Просвящение, 1988-240с.
10.Крупник Л.В., Рожнова Т.к. перспективы развития ингибиторных методов защиты от коррозии и обрастания водопроводных систем. Алма-Ата-1987,63 с.
11.Бергмен Дж. Ингибиторы коррозия. М-Л. 1966, 311 с
12.Розенфельд И.Л., Фролова Л.В., Гавадзе И.Н. Синергетический эффект при защите сталл от коррозии неорганическими ингибиторами в нейтральных электролитах// Защита металлов, 1980, Т 16, №2, с.133-136.
13.Рейзин Б.Л., Стрижевский И.В., щевелев Ф.А. Коррозия и защита коммунальных водопроводов. – М.: Наука, 1979, 398 с.
14.Розенфельд И.Л. Коррозия и защита металлов. М.: Наука, 1970, 448 с.
15.Брэгман Дж. Ингибиторы коррозии. М.: Л., 1966-311 с.
16.Антропов Л.И., Макушин Б.М., Панасенко В.Ф. Ингибиторы коррозии металлов. – Киев,: 1981, 181с.
17.Капралова В.И., Уланова Н.М., Шевченко Н.П., серзетдинов Д.З., Черняй А.И. Полимерные фосфаты и силикополифосфаты как ингибиторы механизме защитного действия полифосфатов и силикополифосфатов натрия в качестве ингибиторов коррозии стали. // Инв. НАН РК. Сер. Хим., 1995, №2, с.7-14.
18.Ковылянский Я.А., Дэхю А.Ю., Шереметова А.а. и др. Основные направления работ по защите от теплопродуктов систем тепловодоснабжения. (Сб. Применение покрытий для защиты коммуникаций и металлоконструкции.). М.: 1981, с,85-88.
19.Ланин С.М. Защита открытых систем тепловодоснабжения от внутренней коррозии и улучшение качества воды, используемой для горячего водоснабжения. // Теплотехника. – 1978. №2. с.62-66.
20.Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику. Перев. С англ. (Под.ред. А.Ш.Сухотина – Л.: Химия, 1989-Сер.Изд. США, 1985-456с.
21.Перока Н.М., Сергеев А.Н. Оценка гигиенических свойств некоторых фосфатов натрия. // гигиена и санитария. 1973, №9., с.19-20.
22.Балезин С.А. Об определяющих факторах коррозии и ингибирования.// Журн. Физич. Химии. 1973, Т-.47, №12, с.2961-2964.
23.ГОСТ – 2874-78. «Вода питьевая». М.: 1979, 179с.
24.Найманов Г.Г., Балиниченко О.И. выбор доз фосфатов для подавления коррозии стальных труб. // Водоснабжение и сан. Техника. 1985, №9, с11-12.
25.Эванс Ю.Р. Коррозия и окисление металлов. – Москва,1962.-856с.
26.Волков Л.Н. Оценка эффективности некоторых ингибиторов коррозии.// Водоснабжение и сан.техника. – 1985, №3,с.123
27.ГОСТ 9,502 -82. Ингибиторы коррозии металлов для водных систем метода коррозионных испытаний. – М.: - 1986г., 25с.
28.Накамота К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М.: Мир. 1966-441с.
29.Уланова Н.М., .Капралова В.И., Тапалова А.С., Калмаганбетова Р.В., Джусупбекова У.Ж. Ингибирование внутренней коррозии стальных трубопроводов неорганическими полимерными фосфатами.-
Алмата-Тараз, 19977.-41с.
30.
1.Ван Везер «Фосфор и его соединения» . М.Издатгенмет, 1962-687с.
2.Корбридж Д. «Фосфор. Основы химии, биохимии, технологии». М.Мир. 1982.-679с.
3.Продан Е.А., Прдан Л.И., Ермоленко Н.Ф. «Триполифосфаты и их применение». Минск. Наука и техника, 1969.-533с.
4.Серазетдинов Д.З., Евтушенко Г.М., Стародубова Г.Г. и др. Исследование влияния состава стеклообразных фосфатов в системах КРО3 – М(РО3)2 на их полимерное строение и скорость растворения в воде // Известия АН Каз ССр. Сер.Хим. 1981, №3; с 1-5,
5.Арстанова Г.Ж., Бектуров А.Б., Тихонов В.В. и др. Поведение метафосфатов кальция, магний, железа и алюминия при нагревании в присутствии паров воды. // Известия АН Каз ССр. Сер.Хим. 1972, №1, с-3
6.Шлефер г.Л. Комплексообразования в растворах, Л-Л,: Химия, 1964,179 с.
7.Коржевников Г.В. Комплексообразование и гидролиз как конкурирующие прцесы в водносолевых системах. Ж.Коорд. химия. – 1992-Т-18 ВНП-8. с.803
8.Урих В.А. Образование и структура полифосфатных комплексов. Тез.докл. Всесоюзн.конф. Фосфаты – 87-Ташкент, 1987.
9.Ключников Н.Г. Неорганический синтез. – М.: Просвящение, 1988-240с.
10.Крупник Л.В., Рожнова Т.к. перспективы развития ингибиторных методов защиты от коррозии и обрастания водопроводных систем. Алма-Ата-1987,63 с.
11.Бергмен Дж. Ингибиторы коррозия. М-Л. 1966, 311 с
12.Розенфельд И.Л., Фролова Л.В., Гавадзе И.Н. Синергетический эффект при защите сталл от коррозии неорганическими ингибиторами в нейтральных электролитах// Защита металлов, 1980, Т 16, №2, с.133-136.
13.Рейзин Б.Л., Стрижевский И.В., щевелев Ф.А. Коррозия и защита коммунальных водопроводов. – М.: Наука, 1979, 398 с.
14.Розенфельд И.Л. Коррозия и защита металлов. М.: Наука, 1970, 448 с.
15.Брэгман Дж. Ингибиторы коррозии. М.: Л., 1966-311 с.
16.Антропов Л.И., Макушин Б.М., Панасенко В.Ф. Ингибиторы коррозии металлов. – Киев,: 1981, 181с.
17.Капралова В.И., Уланова Н.М., Шевченко Н.П., серзетдинов Д.З., Черняй А.И. Полимерные фосфаты и силикополифосфаты как ингибиторы механизме защитного действия полифосфатов и силикополифосфатов натрия в качестве ингибиторов коррозии стали. // Инв. НАН РК. Сер. Хим., 1995, №2, с.7-14.
18.Ковылянский Я.А., Дэхю А.Ю., Шереметова А.а. и др. Основные направления работ по защите от теплопродуктов систем тепловодоснабжения. (Сб. Применение покрытий для защиты коммуникаций и металлоконструкции.). М.: 1981, с,85-88.
19.Ланин С.М. Защита открытых систем тепловодоснабжения от внутренней коррозии и улучшение качества воды, используемой для горячего водоснабжения. // Теплотехника. – 1978. №2. с.62-66.
20.Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику. Перев. С англ. (Под.ред. А.Ш.Сухотина – Л.: Химия, 1989-Сер.Изд. США, 1985-456с.
21.Перока Н.М., Сергеев А.Н. Оценка гигиенических свойств некоторых фосфатов натрия. // гигиена и санитария. 1973, №9., с.19-20.
22.Балезин С.А. Об определяющих факторах коррозии и ингибирования.// Журн. Физич. Химии. 1973, Т-.47, №12, с.2961-2964.
23.ГОСТ – 2874-78. «Вода питьевая». М.: 1979, 179с.
24.Найманов Г.Г., Балиниченко О.И. выбор доз фосфатов для подавления коррозии стальных труб. // Водоснабжение и сан. Техника. 1985, №9, с11-12.
25.Эванс Ю.Р. Коррозия и окисление металлов. – Москва,1962.-856с.
26.Волков Л.Н. Оценка эффективности некоторых ингибиторов коррозии.// Водоснабжение и сан.техника. – 1985, №3,с.123
27.ГОСТ 9,502 -82. Ингибиторы коррозии металлов для водных систем метода коррозионных испытаний. – М.: - 1986г., 25с.
28.Накамота К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М.: Мир. 1966-441с.
29.Уланова Н.М., .Капралова В.И., Тапалова А.С., Калмаганбетова Р.В., Джусупбекова У.Ж. Ингибирование внутренней коррозии стальных трубопроводов неорганическими полимерными фосфатами.-
Алмата-Тараз, 19977.-41с.
30.
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
М.Өтемісов атындағы Батыс Қазақстан мемлекеттік университеті
Қорғауға жіберілді
_________________кафедра
меңгерушісі ___________ Д.К. Мендалиева
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Модифицирленген дифосфаттардың ингибиторлық қасиетін зерттеу
Мамандығы 5В0111200
Орындаған
Ихсанғали Г .М.
Ғылыми жетекшісі
х.ғ.к., доценті
Ниязбекова А.Б.
Орал 2011
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
М.Өтемісов атындағы Батыс Қазақстан мемлекеттік университеті
Ихсанғали Г.М.
Модифицирленген дифосфаттардың ингибиторлық қасиетін зерттеу
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Мамандық 5В0111200
Орал 2011
Мазмұны
беті
Кіріспе---------------------------- ----------------------------------- -----
-------------4
1 Әдеби шолу
1.1 Конденсирленген фосфаттарға жалпы сипаттама ------------------------6
1.2 Модифицирленген фосфаттардың қасиеттері -----------------------------9
1.3. Жемірілу түрлері ----------------------------------- ------------------
----------16
2 Экспериментальді бөлімі
2.1. Материалдардың сипаттамасы және дәлелдеу әдістері----------------19
2.2 Құбыр суы ерітінділерінің құрамын зерттеу әдістері --------------------
20
2.3 Модифицирленген фосфаттың ингибиторлык қасиеттін зерттеу --------------
----------------------------------- -----------------------------------------
-----------26
3 Талдау нәтижелері
3.1 Натрий дигидрофосфатының синтезінің дәлелдемесі---------------------27
3.2 Құбыр суы ерітіндісінің сапалық анализінің мәліметтері ---------------
28
3.3 Модельдік жүйелердігі ингибиторлық қасиеттері -----------------------
28
Қорытынды ----------------------------------- -------------------------------
-----------37
Қолданылған әдебиеттер тізімі ----------------------------------- -----------
------38
Қосымшалар ----------------------------------- ------------------------------
----------40
Кіріспе
Зерттеудің өзектілігі:Қазіргі таңда құбыр су жүйесіндегі болат темірлердің
жемірілуі көптеп кездеседі. Осы жемірілуді тоқтату үшін поликомпонентті
фосфатты ингибиторлар қолданылуда.
Дүние жүзілік тәжірибе бойынша бейорганикалық полимерлі
фосфаттарды жемірілу ингибиторы ретінде қолданылуы жеткілікті, олардың
құрылымы және олардың қасиеті мен құрамы мен құрылымының қасиеттері
функционалды тәуелділігімен түсіндірілген.
Ингибитрлеу бұл белгілі жағдайларға байланысты жемірілу
процессінен қорғау әдісі. Жағдайлары;болат маркалары, орта,температура,
металл бетінің жағдайы, қысымы, термодинамикалық жағдай,оттектің қатынасы.
Ингибиторды құбыр су жүйесіндегі құбарларды қорғауға қолданған
кезде оларға келесі санитарлық талаптар қойылады: түсі, иісі, дәмі, улы
болмауы және т.б. негізгі параметрлерін сақтау қажет. Осыған орай шет
елдерде жоғары концентрациясы 10-20мгл санитарлық нормаға орай
шектелінуінен аспайды. Осы заттардың улылығы концентрациясы 5 мгл –ден
аспауы керек,су қайнағанда ол лайланады,себебі полифосфат кальций
монофосфатына ауысу процессі жүреді. Осыған орай құбыр суында полифосфат
мөлшері 2 мгл –ден аспауы керек. Ыстық су жуйесінде натрий полифосфаты тез
ортофосфатқа ауысады. Ол ингибитор ретінде тиімсіз және бұл жағдайда
жүйедегі жемірілу тоқтамайды.
Зерттеу жаңашылдылығы: Полифосфаттар әртүрлі модификаторлардың қатысында
баяу ортофосфатка дейін ыдырап , ыстық су жүйесінде құбырда ерімейтін
тұздар тұзіп, татану процессіне алып келеді. Осы жағдайда сілтілі
металлдардың полифосфаты ингибитор ретінде аз тиімді. Олардың тиімділігін
арттыру үшін полимерлі фосфаттар негізіндегі әр түрлі композициялар
қолданылады.
Зерттеу маңыздылығы: Су жүйесінде негізінен шынылы полимерлі фосфаттар
қолданылады. Су құбыры жүйесіне натрий полифосфатын қосықан кезде судың
қызыл түске боялуы азайады, себебі үш валентті темірдің , яғни жемірілу
өнімінің азайуына алып келеді. Егер су қозғалыста болса және аэрация
жүргізген кезде онда фосфаттар мен өндеу жағдайында жемірілу жылдамдығы
қолайлы мәнге дейін азайады.
Зерттеудің мақсаты:
Кейбір d – элементтерді қатынасында модифицирленген дифосфаттардың
болат кесінділеріне ингибиторлық қасиетін зерттеу.
Зертеудің міндеттері:
1. Na2H2P2O7 бастапқы негізгі заттың синтезі және идентификациясы.
2. Құбыр суының сапалық анализі жүргізу
3. Na2H2P2O7 – d элементтерімен (Cr+3, Zn+2, Ni+2) модельдік жүйелерін
алу.
4. Модифицирленген дифосфаттық жүйелерінде коррозия процесі кезіндегі
фосфор және темір мөлшерлерін химиялық және физико-химиялық әдіспен
анықтау
5. Коррозия жылдамдығын есептеу
6. Қорғаныштық қабілетін есептеу
7. Модификатор мен полифосфат анионының табиғаты мен қатынасы фосфаттардың
ингибиторлық қабілетіне байланысын қарастыру
Зерттеу обьектісі: Қазіргі кезде металл коррозиясы ингибиторына
модифицирленген фосфаттармен әсіріне көп көңіл бөлінген. Олардың бұл
қасиеті осыдан көп уақыт өтпей анытала бастады. Алайда бұл процестің
механизмі әлі зерттелмеген , бірақ болжам фосфат гидролизі және кешен
түзуі негізінде жасалған. Бұл екі процесте әлі аз зерттелген, ал қазір
күнде бар мәліметтерде теория мен практикалық мәліметтері сәйкес келмейді.
Сондықтан бұл жұмыс мақсаты Na2H2P2O7 тұздың құрамымен судың гидролиз
процесінде су ерітіндісімен мен тұздар (Cr+3, Zn+2, Ni+2) жүйесінде кешен
түзілуі теорияда қарастырылады. Бұл тұздарды зерттеу жұмыстарында ,
жоғарыда көрсетілген металл тұздары, қышқылды пирофосфорда металл сутек
атомдарының орнын басуынан Na2H2P2O7 тұзы аралақ өнім ретінде қолданылады,
бұл тұздар көп зерттелмегендіктен алынып отыр.
Зерттеу жұмысының теориялық,әдістемелік, практикалық базасы:п
Полифосфаттардың ингибиторлық қасиетін қарастыру алдында әдебиеттер
бойынша терең шолу жүргізілді . Бүгінгі таңға дейін органикалық
полифосфатты қосылыстар және бейорганикалық полисиликофосфаттардың
ингибиторлық қасиеттері қарастырылған және әртүрлі қазақстандық, ресей
,шет ел авторларының еңбектерінде берілген. Модифицирленген фосфаттардың
ингибиторлық қасиеттерін зерттеу белгілі ГОСТ әдістемесі бойынша жұмыстар ,
М.Өтемісов атындағы Батыс Қазақстан мемлекеттік университетінің
жаратылыстану-математика факультетінің , химия кафедрасының ғылыми
зертханасында орындалды.
1 Әдеби шолу
1. Конденсирленген фосфаттарға жалпы сипаттама
Конденсирленген фосфаттар термині құрамында пентаоксид фосфоры бар
және монофосфорлардан құралған полимерлі заттардың қосылысының
жиынтығы.Олар РО4 – тетраэдрден тұрады және оттегі атомымен байланысқан:
О О О О
II II II II
- O – P- O – P - . . . . - O – P - O - P – O -
I I I I
O (-) O (-) O (-) O (-)
Конденсирленген фосфаттар құрылымдық топтары бойынша үш негізгі типке
бөлінеді:
1) Сызықты полифосфаттар, олар шексіз тұздар түзеді, аниондары РО4 –
тетраэдрден құралған, оттегі атодары арқылы бір-бірімен
тармақталған сақинамен байланысқан. Бұндай фосфаттардың жалпы
формуласы Мп+2РпО3п+1 немесе МпН2РпО3п+1; Ал қышқылдар Нп+2 РпО3п+1
2) Циклді фосфаттар–метафосфаттар құрамында МпРпО3п п=(3+4) кезінде
сақиналы құрылым береді.
3) Тармақталған фосфаттар-ультра фосфаттар сақиналы комбинациясы бар,
аниондарының жалпы формуласы РпО(п+2)-3п+m1≥m≤n.
Конденсирленген фосфаттардың құрамы және қасиетіне қоспалар үлкен
әсер ететеді, ол деполимеризатор ретінде жоғары концентрлі фосфорлы
қобсытқыштар жасауға қолданады.
Құрылымдық қасиеттеріне байланысты полимерлі фосфаттардың бөлінуін
кейбір авторлар тізбекті ,циклді ,тармақталған деп бөлген .
Жоғары молекулалық фосфаттар жүздеген және мыңдаған құрылымдық
бірліктерден тұрады, олар кристалды түрінде алынған болуы мүмкін, 7 n
200 ортамүшелі қатарда полифосфаттар кристалдануы болмайды. Ал
полифосфаттардың гомологиялық қатарының жоғары мүшелері жеке қосылыс
түрінде кездеспейді, оны Ван- Везер түсіндірді. Ол оны әр түрлі
молекулалардың қоспасы деді. үлкен n айырмашылықта тізбектер қасиеті
арасындағы әртүрлі ұзындықтада тегістеледі және фосфорлы қосылыстар өздері
жеке тұздар ретінде n = 1-3 көрсетіп , кристалдану болады.
Сілтілік жер металдардың шыны тәрізді полифосфаттары, сонымен қатар d
– элементтерінің полифосфаттары суда ерігіштігі төмен, ерігіштігін арттыру
үшін оның құрамына сіліктілік металдың оксидін қосу керек.
Шыны тәрізді ультрафосфаттардың полициклофосфаттармен салыстырғанда
суда ерігіштігі төмен. Бұл процесте ерігіштік РО4 деградациялану процесі
арқылы жүзеге асады. Ол молекуланың бұзылуына және тізбектік немесе циклді
конденсацияланған фосфаттардың ертіндіден пайда болуына әкеліп соқтырады.
Шыны тәрізді полимерлік фосфаттар сулы ортада мета тұрақты және
гидролитикалық жағдайда деструкцияға ұшыраған. Бұл процесс температураға,
концентрацияға, рН ертіндіге, катализаторға, коллоидты бөлшектерге және
әр түрлі иондарға тәуелді. Тізбекті фосфаттардың гидролизі алғашқы өнімнің
моно және трицикло фосфаттың аниондарының түзілуінен жүзеге асады.
Полифосфатты тізбектердің гидролиздену өнімімдерінің түрлері, реакция
жылдамдығы, температура мен рН ертіндіге тәуелді. 600С температурада және
рН =8 реакциясы Р - О - Р байланыстың үзілуі тізбектің аяғындағы моно және
циклотрифосфаттың 1:1 молярлы қатынаста түзілуімен байланысты. Поливалентті
катиондар полифосфаттардың аниондарының қатысында оксалаттармен,
карбонаттармен сулы ерітіндісінде тұнбайды. Егер тұнбасы бар ертіндіге
полифосфатты қоссақ, онда тұнба жартылай немесе толықтай ертіндіге ауысады.
Бұл қасиетті пептизацияланған полифосфаттар деп атайды.
Жоғары молекулалық полифосфаттардың бұл қасиетін түсіндіру барысында
бірдей ой айтылған жоқ, бірақ триполифосфаттар комплекс түзушілерімен
байланыстырған. Моно - циклофосфаттарға бұл қасиет тән емес, кейбір
авторлар оларды қайтымсыз деп атаған.Комплекс түзушілердің қасиеттерінің
бірі, осы кластың қосылыстарының реагент ретінде зерттеу кезінде, тұздардың
қаттылығын, судағы коррозиялы агрессиясын төмендетеді, ерітіндіде қызыл
немесе қоңыр судың түзілуіне септігін тигізетін темір және марганец
катиондарын ұстап тұрушы.
Көптеген полимерлі фосфаттардың қолданысында гидролиз процесі маңызды
роль атқарады. Тұздардың гидролизінде қозғалыс күші болып диссоциацияланған
қышқылдар және негіздер саналады. Сулы ерітіндіде полифосфаттар гидролизге
ұшырайды, соңғы сатысында ортофосфаттардың түзілуімен аяқталады.
Гидролиздің жылдамдығына әсер ететін негізгі факторлар төменде
келтірілген.
1. Температура, бұнда қату температурасынан балқу температурасына
өткен кезде, гидролиз жылдамдығы 105 – 106 есе өседі.
2. рН– бұнда күшті қышқылдан сілтілік ортаға өткен кезде жылдамдық
103 – 104 есе төмендейді.
3. Ферменттер гидролизіді – 105 – 106 есе жылдамдатады.
4. Колоидтты ерітінділер – гидролиз процесін 105 – 106 есе
жылдамдатады.
5. Комплекс түзуші катиондар көптеген жағдайда гидролиз процесін
біршама жылдамдатады.
6. Концентрация – шамамен пропорционалды концентрация болып табылады.
7. Иондық орта ерітіндінің жылдамдығын көп өзгертеді.
Тило, полифосфаттардың гидролизі кезіндегі механизмін зерттеген, ол
гидролиз кезінде ұзын тармақталған сақиналардан кішкене сақиналар
түзілетінін және оның ойынша процесс екі жолмен жүреді;
О О О О О
ІІ ІІ ІІ ІІ
ІІ
- - - Р – О – Р – О – Р – О – Р – О – Р – О - - + 2Н 2 О
І І І І
І
О О О О О
О О
О \\
О О
ІІ Р
ІІ ІІ
НО – Р – ОН + \ + -О – Р – О – Р – ОН +
І О О
І І
О
О О
Р Р
\ \
О О О
О О
ІІ ІІ
+ О – Р – О – Р – ОН + - - -
І І
О О
О О О О
О
ІІ ІІ ІІ ІІ
ІІ
- - - Р – О – Р – О – Р – О – Р – О – Р – О - - - +2Н 2О
І І І І
І
Сақиналы полифосфаттардың гидролизі нәтижесінде түзілген
өнімдердің құрамы мен жылдамдығы температураға, ерітіндінің рН ортасына
байланысты. Сақиналар ұзарған сайын, полифосфаттардың тұрақтылығы
төмендейді.
Екі сатылы механизмге сәйкес [3], бірінші саты – соңғы топтардың
үзіліп және ди- және ортофосфат иондардың түзілуі, екінші саты – дифосфатты
аниондардың бұзылуы, бұл жағдайда тек екінші саты қалыптасады, яғни
дифосфат анионының бұзылуы нәтижесінде монофосфаттар түзіледі. Бұл екі
сатыда І топты есеп түрінде жатады.
Гидролиз және комплекс түзуші реакциялар көбіне қатар жүретін
процестер, жиі практикада қолданылады, яғни тезнологиялық процестерде
әртүрлі синтездерде бейорганикалық лиганттар қатысында табиғи және
өнеркәсіптік суларда қолданылады. [5].
2. Модифицирленген фосфаттардың қасиеттері
Ерітіндіде металдың катиондық (комплекс және модифицирленген ионның
негізгі катиондары ) бірге кездесуі, сонымен қатар жақсы комплекстенетін
лигандалар, дифосфатты аниондар секілді, комплекс түзетін процестердің орны
болады.
Ядролық магнитті резонанс әдісі бойынша рН = 8 – 4,5 болғанда
комплекс РО4 тетраэдрдің соңында түзіледі, ал рН = 4,5 – 0 төмендеткен
кезде РО4 тетраэдрдің тобының 80 % комплекс түзеді. Ал рН=3,0 – 0,0 болған
кезде тетраэдрлер сақина болады, одан орташа қалыпта, одан тарамдалатын
нүкте секілді болады.[6]
Комбинацияланған шашырау спектроскопия әдісі бойынша әртүрлі тұздарды
мысал ретінде (Zn2+, Cd2+, Hg2+) және күшті қышқылдардың аниондары (NО3-,
С1-) комплекс түзуге қышқылдың әсерін зерттеді. рН мәні жоғарылатқан кезде
гидрооксокомплекс түзіледі және ацидогидрокомплекс түзіледі. Ал көп
конденсирленген ерітінділерде (См 0,01мольл) полимерлі формалар пайда
болады және құрылымдық суреті күрделенеді.
Е.А. Продан три және циклотрифосфаттардың сулы ерітінділеріндегі
қасиетін зерттеген кезде сақинаға қарағанда, Р – О – Р байланысты сатыларда
жоғары қозғалыс болады, олар айырылуға бейім болып келеді. рН ортаның
жоғарылауы немесе комплекс түзуші катиондармен сақиналы лиганттар қосқан
кезде қатты сфера ішілік комплекс түзеді, ал циклді трифосфатты лиганд
түзбейді.
Бобтельский Мордехай поликомплексті қосылыстардың трифосфат және
иондармен магний, кальций, стронций, барий, никель, кобальт, марганец және
мыс түзілуін зерттеген. Натрий трифосфат және көп валентті катиондардың
ерітіндімен араластырған кезде рН төмендеуі нәтижесінде комплекс түзіледі;
бұл эффект магний, кальций, марганец және алюминий тұздарында көрінеді.
Комплекстін түзулуі келесі нұсқа бойынша жүреді:
М2+ + НР3О10 4- + Н+
Комплекс құрамы басқаша да болуы мүмкін – М(Р3О10)28-, МОНР3О2 8-, рН
төмендеу мүмкіндігі ерітінділердің араласуы комплекс түзуіне тұрақты болады
және тұрақсыздық константасын есептеуге қолданылады. Беливанцев тұрақтылық
константасын Бьеррумның әдісі бойынша есептеді, бұл жүйеге Сu2+ - HPO42- -
H2O pH 6,0 H+ ортадан төменгі түзетулермен, lgβ= 9,4 + 0,2; pH 6,0
болған кезде lgβ= 13,2 + 0,2;
CuHPO4 * H2O судың кристалогидраты координацияланбаған күйде
болады және гидрафосфат анионымен, сутектік байланыспен байланысқан CuHPO4
* H2O бұл жоғары термиялық тұрақты екенін ескеріп, оның құрылысы жай
қабатты болуы мүмкін деп жорамалданған, бұнда қабаттың бір жағы мыс
иондарынан тұрады, ол гидроксилді ион түрінде орналасқан, ал екіншісі
фосфатты иондар түрінде орналасқан. Бұл фосфаттардың ерігіштіктері негізден
қышқылдық тұзға қарай артады: πPСuOH4 = 2,1 * 10 -22,
πPCu3(PO4)2 * 10-25, πPСuOH4* H2O = 4*10 -10;
Спектрофотометрлік зерттеу нәтижесінде процессте кешен түзеді: Fe3+
- P3O10 -5 – H2O және Fe3+ - P2O7 4-- - H2O;
Осы алынған комплекстердің константасын есептеу және құрамын
анықтау үшін комплексті ионның, полифосфат ионның концентрациясының
өзгерісін, олардың қатынасын, ерітінділердің рН білу қажет.
Ерітінділердің ортасының өзгеру мәндері 4-пен 7 аралығында болады,
яғни бұнда Ғе3+ - комплекстері полифосфорлы қышқылдың әртүрлі сатыда
диссоциацияланатынын анықтайды.
Ғе3+ -Р3О105- - Н2О жүйесі үшін рН 7,0-8,0 кезінде оптикалық
тығыздығы максималды мәніне тең және тұрақты болып қалады, яғни тұрақты
химиялық комплекстің жарық өткізуі басқа әдіс бойынша – Е = 4226,98 моль
-1см-1 және графиктік түрде оның құрамы анықталған: C=2,7 * 10-4 – 3,7 * 10
-4 жүйесі негізінде – Ғе : Р2О105- қатынаста жай комплекс түзеді. Kелесі
концентрацияның өсуі кезінде – Ғе : Р2О10 5- = 1 : 2 ; Fe3+ - P2O7 4- - H2O
жүйесі үшін комплекс құрамы анықталған 1:1 және константа молярлы жұту
коэфиценті; Кобр = (4,8 + 0,5) * 10-9 ; E = 4973,75 моль-1см-1. Бұл
комплекс түзетін жүйеде 1 протон қатысады, яғни комплексті ион түзеді
[FeHP2O7]-, Fe3+ - P3O10 5- - H2O жүйесінде 2 комплекс ионы бар [FeP3O10]2-
және [Fe(P3O10)2]7-; Кахановский K4P2O7 – Mr(NO3)2 – H2O жүйесінде 1
мольл изомолярлық кесіндіде тұнбаның түзілуін зерттеген. Бұнда төрт
кристалдық қосылыстар анықталды. P2O74- : Me2+ = 1,22 ; 0,67; 0,54; 0,48
қатынастары кезінде тұнба түрінде келесі қосылыстар түзіледі: Мп 2Р2О7 * 5
H2O; K2MnP2O7 * 3 H2O; K2Mn3(P2O7)2; K2Mn(P2O7)4 * 26 H2O.
Бірнеше келтірілген кинетикалық мінездеме гидролитикалық айырылу
кезінде келтірілген катиондар қатысында дифосфаттардың айырылу жылдамдығы
жеке тұздардың гидролизінің жылдамдығына қарағанда артады. Осы жұмыста тағы
модифицирленген қоспаны дифосфатқа магний, кальций және стронций қосқан
кезде алынған өнімнің қасиеті белгілі, потенциометриялық титрлеу
жүргізіледі. Жүргізілген анализдер нәтижесінде ерітіндінің рН өзгерген
сайын әртүрлі құрамды аниондар алынды, олар модифицирленген катиондармен
протондалған және протондалмаған дифосфатты кешен береді.
Әдебиеттерден алынған мәліметтер бойынша бұрыннан бастап жүргізілген
зерттеулер моно-, ди- және три- фосфатты тұздардың әртүрлі сулы
жүйесіндегі синтезіне қатысты.
Қазіргі уақытқа дейін бейорганикалық полимерлік фосфаттың қорғаныш
әсерінің механизмі туралы бірдей пікір қалыптасқан жоқ.
Розенфельд өз қызметкерлерімен бейорганикалық мономерлік фосфаттың қорғаныш
әсерінің механизмін қорғаныш қабаттың түзілуімен металдың беткі қабатын
жартылай немесе толығымен қаптауымен түсіндірді, оттегінің келуін кедергі
жасау коррозия процесін тоқтатуына жағдай жасады. Қабықтың зерттелуіне бұл
гипотезаның анодтағы 0,1 М монофосфаттың ерітіндісінде темірдің тотығуы
қалыптасады, лазерлік спектроскопиялық, комбинациондық шашырауы, рентген
сәулелерінің дифракциялану әдісінің қатысуымен жүргізіледі.
Прайер және Коэн айтулары бойынша, оттегінің қатысуымен натрий
ортофосфатының қорғаныш әсерінің механизмі металдың беткі қабатына
оттегінің баяулауына әкеліп соқтырады. Оттегінің темір атомының беткі
қабатымен гетерогендік өзара әсерлесуінен жұқа қабат өзін-өзі емдейтін
гематит γ – Ғе2О3 қабатының түзілуіне әкеліп соқтырады. Фосфаттың ролі әр
түрлі ақауларды емдейді, қабақтың ең бастапқы кезеңінде нашар еритін
темір фосфатының қалыптасуы болады.
Болат және мырыш фосфатының ерітіндісінің арасында жүрген
гетерогендік реакцияларды көптеген авторлар зерттеген. Электрохимиялық
зерттеулер, сонымен бірге болаттың беткі қабатын электрондық сканирлеу
арқылы бекітілді, фосфаттық анионның қатысуы тығыз оксидтік қабаттың
қалыптасуына мүмкіндік жасайды, олардың қалыңдығы мырыш фосфатының
ерігіштігіне тәуелді болады. Катодтың металдық қабатында мырыш (ІІ) оксиді
түзіледі, нәтижесінде металдың тотықсыздануын әлсіретеді.
Бірнеше зерттеушілер қатарының жоспарлауы бойынша полифосфаттардың
айырмашылығы катодтық ингибиторда олардың қорғаныш әсері шыны тәрізді
қабықтың локальдық катодта металл бетінің тұнбаға түсуіне соқтырады.
Автордың ойы бойынша полифосфаттардың өзі болаттардың коррозияға ұшырауын
реттейді, ал ингибирлеу гидролиз өнімін – гидромонофосфаттар анионын
тудырады, кальций және темір тұздарымен өзара әрекеттеуі қорғаныштық
қабатын түзуге әкеледі.
2НРO4²- + 3Са2+ + 2ОН- = Са3(РО4)2 + 2 Н2О
НРО42- + Ғе3+ + ОН- = FePO4 * H2O
Бұл берілгендер зерттеулер қатарына қайшы келеді. Ерітіндіде 2500
мгл натрий хлориді, гексаметафосфатының 100 мгл және кальций хлоридінің
60 млл металл бетінде ақ немесе сұр түсті жұқа жұмсақ қабаттың бар
екендігі байқалды, оның құрамы комплексті қосылысқа (NаН)ҒеСа(РО3)5*8Н2О
сәйкес келеді. Электронды – микроскопиялық түсілімдерде кристалдық
компонент темірдің дифосфатына сәйкес келеді. Қорғаныш әсерлердің механизмі
полимерлік фосфаттың құрамы арқылы анықталады деген зерттеуші авторлар.
Натрий трифосфаты – анодтық ингибитор болып табылады және коррозияның
тежелуі металдың тотығуының анодтық реакцияда тежелуі негізінде жүзеге
асады. Құрамында суда ерігіштігі нашар FeHPO4 болады. Трифосфат
ерітіндісінде гидромонофосфат анионының қатысуымен оның гидролизденуі
төмендегі реакция арқылы өтеді:
Р3О105- + НOН =HPO42- + HP2O7 3-
Полифосфаттың гидролиздену кезінде полифосфаттық тізбектің соңында
дигидромонофосфаттар анионы айырылады, темір катионының жақсы еритін тұзы
түзіледі, бұл металдардың еру процесі деп қарастыруға болады.
Электрохимиялық реакция жағдайында тотығу-тотықсыздану, дигидромонофосфат
ионы гидроксид ионымен өзара әрекеттесіп, оттегінің тотықсыздану өнімі
болып табылады.
Н2РО4- + ОН- = HPO42- + HOH
O2 + 2H2PO 4- + 2e = 2HPO42-+2HOH
Жинақталған НРО4²- анионы темір катионымен өзара әрекеттескенде нашар
еритін темір гидроионофосфаты түзіледі, бұл оксид тетік қабықтың қорғаныш
қасиетін арттырады.
Қазіргі уақытта болат темірлердің жемірілуіне қарсы 5 мың
ингибиторлар белгілі [8,9,10]. Бірақ жұмыстың практика жүзінде әртүрлі су
құбырлары және салқындату жүйелерінде, тек бірнеше топ қосылыстарын да
қолданады. Бұны алу себебіміз, бұл ингибиторлар суды антикоррозиялы
тазалауға қолданады. Адамға және қоршаған ортаға қауіпті болмауы керек,
тмператураның әртүрлі әсері кезінде тұрақты, жеңіл ауыспалы және
экономикалық жағынан ақысы өтемді болуы керек. Осы қосылыстардың жиі
қолданылатыны бейорганикалық полимерлі фосфаттар, ең негізгі натрий
полимфосфаттары. [9,11].
Фосфатты ингибиторлар, дифосфаттан бастап және шыны тәрізді
полифосфаттарға дейін жылы су құбырларында 50 жылдан астам уақыт көптеген
елдерде қорғаныш ретінде қолданылады.[12,13]. Суды дайындауда негізінен
шыны тәрізді натрийдің полимерлі фосфаттары қолданылады. Бірақ та
фосфаттардың құрамы туралы Nа2О Р2О5 молярлы қатынасы сипатталады,
әдебиеттерде сипатталмаған [13]. Құбыр су жүйесіне натрий полифосфатын
қосқан кезде судың қызыл түске боялуынаң темір (ІІІ) тұздарының және
жемірленуінің өнімдерінің азаюын байқауға болады. Су тасымалданған кезде,
фосфаттарды қолдану оның жемірілу жылдамдығын бірнеше шамаға дейін
тоқтатады [14].
Шет елдерде 10 – 20 мгл концентрацияда қолданылады. Жоғары
молекулалы натрий полифосфаттары мен трифосфаттарын әркез тазалау
нәтижесінде таза судың түсіне,иісіне, дәміне әсер етпейді.[15,16].
Нормативке сәйкес олар өндірістік судың физикалық қасиетіне әсер тигізбеу
керек және кумулятивті болмауы керек. Қалыпты жағдайда бұл заттарды ауыз
суына қосқан кезде, суды қайнатқанда оның концентрациясы 5мгл аспау керек,
ал егерде асқан кезде су таттана бастайды, осы кезде полифосфаттардың
гидролизі және кальций монофосфаттары түзіледі. Сондықтан ауыз суындағы
полифосфаттардың мөлшері 2 мгл аспау керек, ал жылу жүйесінде 10-15 мгл,
бұл кезде қорғаныштық қасиеті төмен болады.[17,18]
Су құбырларын жемірілуден қорғау үшін ингибиторлық қосылыстар
құрылған, оған (%) : 90-1 полифосфаттар (трифосфаттар, дифосфат, натрий,
калий, магний, алюминий, мырыш, марганец, кальций , циклогексафосфаттар
т.б); 90-1 мырыш тұздары (сульфат немесе хлорид) және 50-1
полисульфоқышқылдар. Суға рН- 6,6 - 7,5 ортасы және 10-100 мгл шамасында
осы дайындалған қоспа құйылады. Құрамында (%) 43 натрий циклогексафосфатты
қосқан кезде күніне жемірілудің жылдамдығы 1,3 мгдм 2 тең. [19].
Полифосфаттар мен d элементтердің тұздарының ингибиторлық эффектілігі
судың құрамына көп байланысты емес. d – металдың қосылысы қорғаныш
қабаттарының түзілу жылдамдығын жоғарылатып және болат темірлердің
жемірілуін тоқтатады. d – элементті полифосфаттардың жетіспеушілігі, оның
суда еру жылдамдығыны төмендігінен болады. Полимерлі фосфаттардың еру
жылдамдығын арттыру үшін сілтілік металдардың оксидін немесе оның
қосылыстарын қосуға болады. Олар полифосфатты сақина құрап модифицирленеді.
Қазақстан Республикасында модифицирленген көп компонентті
фосфаттарды практика жүзінде қолданады, сол себетен ғылыми тұрғыдан
дифосфат иондарының модифицирленген иондармен комплекс түзу механизмін,
құрамын, құрылымын және олардың қасиеті туралы тереңірек білу қажет.
Метал бұйымдарының беткі қабатын май дактарынан оксидтердің шаң-
тозаңнан, таттан және т.б. ластан дұрыс тазалау қажет. Таттан дұрыс
тазаламай оның үстін лакпен немесе сырмен бояп тастағанның өзінде де
коррозия тоқталмайды. Қорғаныш қабатының астында да металдар коррозияға
ұшырайды. Жақсы оқшауланған тұрба өткізгіште тат дағы қалған болса, ол
тұнбаның бұзылуын арттырады. Газ өткізгіш тұрбаларды топырақ ерітінділері
коррозияға ұшыратады, себебі үлкен апаттардың болуы әсерінен газ тұрбадан
ағып сыртқа шығарылады да бұзады. Металл қабаттарын тазалау үшін әр түрлі
әдістерді қолданады: механикалық, химиялық, электрохимиялық және т.б.
Осы уақытқа дейінгі қолданған әдіс – құм ағыны арқылы тазалау. Кварц
құмының ағынын ауалы сығу арқылы тазартатын қабатқа қарай бағыттайды. Құм
қабатқа соқтығып, барлық лас заттарды тазартады. Бұл әдіс тиімді болғанымен
қазіргі кезде тыйым салды, себебі уақ кварц шаңдары бөлінбей таралады. Бұл
шаңмен тыныс алу өкпенің силикозы ауруына әкеліп соқтырады.
Металдардың қабатын тазалау үшін механикалық әдісте металл щеткаларын
қолданады. Ол жіңішке болат сымдардан жасалған. Бөлшектердің қабатын
коррозиядан қорғау үшін хромдау, никельдеу, алтындау күмістеу, яғни металдв
басқа металдармен қаптау арқылы жүргізіледі.
Металдардың беткі қабатын тазалау үшін наждак қолданылады. Наждактың
құрамы 60% корундтан, 35% Ғе2О3 және т.б. оксидтерден тұрады. Наждакты
темірден және болаттан жасалған бұйымдарды шлифтеу және тегістеу үшін
қолданады. Металдардың татын кетіру үшін химиялық әдіс қолданылады. Ол үшін
метал қабатын қышқылмен өңдейді. Метал бұйымының бетін көбінесе қалың
қабатты маймен, мазутпен, вазелинмен майлайды. Майсыздандыру үшін сілті
ерітіндісін пайдаланады. Майсыздандыру ерітіндісі ретінде 5-10% NaOH
ерітіндісін немесе 2-5% Na3PO4 қолданылады. Сонымен бірге Na2Co3 және
CaCO3 ерітінділері болады.
Сонымен бірге сулы ерітінді қолданылады. Мысалы: ОП – 7,ОП – 10 несес
синтанол ДС – 10 және Н3РО4. Ерітінді құрамы:
а) Н3РО4 (p - 1,7 гсм3) - 15-30 гл;
ә) синтанол ДС – 10-5 гл;
бұл ерітінді тек майлы ластарды тазалап қоймай, болат бұйымдардың бетінде
фосфаттық қабат түзіледі.
Ғе3(РО4)2 – 2 ҒеО – 4 Ғе2О3
Бұл қабатта қорғаныш қызметін атқарады.
Майсыздандыру үшін элктрохимиялық ванна қолданылады. Бұл ванналар
сілті ерітіндісімен толтырылып бұйымдарды майсыздандыру үшін батырады. Бұл
процесс 5-6 минутқа созылады.
Егер металдың бетіндегі оксид қабығы коррозия нәтижесінде түзілсе,
онда ол оны әрі қарай бүлінуден сақтайды. Мысалы: алюминийдің, магнийдің,
мырыштың бетінде түзілетін оксидтер тығыз болыды да оларды әрі қарай
тотығудан – бүлінуден сақтайды. Сондықтан жиі қолдан жасалған оксид қабығын
түзеді. Мұндай қабықтың түзілуін – оксидтеу деп атайды. Приборларды,
стакандарды, оқ ататын құралдардың негізгі бөліктерін коррозиядан қорғау
үшін оксидтеуді қолданады. Оксидтеу тек қорғаныш қызметін ғана емес,
сонымен қатар сол заттарға қара немесе көк түс береді. Болат, темір
бұйымдарын, алюминий мен олардың құймаларын анықтау арқылы бүлінуден
сақтайды.
Болат бұйымдарын екі әдіс арқылы тотықтырады: химиялық және
коррозиялық.
Көбіне көп химиялық әдісті қолданады. Химиялық тотықтыру сілті
ерітінділерін сілтілік металдардың нитраттарын және нитриттерін қосу арқылы
жүргізіледі. Бұл мақсатта қолданылатын ерітінділердің құрамы мынадай: 1
литрге 500г NaOH, 1литрге 50г NaNО3 болып келеді.
Тотықтырумен қатар фосфаттау әдісі қолданылады. Металдың беткі
қорғаныш қабаты суда ерімейтін темір және марганец фосфатынан тұрады. Жабық
фосфаттау әдісі металдарды тек коррозиядан сақтап қана емес, оларға түс
береді. Фосфаттау әдісі әр түрлі өнеркәсіптерде шойын немесе болаттан
жасалған бұйымдарды қорғау үшін қолданады. Фосфаттау кезінде 3% марганец
және темір, фосфор қышқылының тұздарын, яғни Мажеф атты тұзды қолданады.
Оның құрамы: 36-50% P2O5, марганец тұзы – 14%, темір – 3%-тен көп болмауы
керек. Қоспаны суда ерітіп 96-98 С температурада қыздырады. Содан кейін
ерітіндіні 30-40 С температураға дейін төмендетеді, 2-3 сағатқа дейін
төмендетеді, 2-3 сағатқа дейіңн қояды. Сүзеді, қайтадан 96-98 С
температурада қыздырады. Содан соң бұйымды фосфаттау үшін ерітіндіге 30-50
минут батырады.
Мажеф тұзының ыстық суда диссоцияциялануы:
M (H2SO4) → M2+ + 2HPO42- + 2H+
↑↓
2 H+ + 2 PO43-
Темір немесе шойын бұйымдарын фосфаттау металдардың тотығуы арқалы
жүргізіледі және 2,3 орынбасушы ерімейтін фосфаттарының тұнбаға түсуі:
Fe2+ + HPO42- → FeHPO4↓
Mn2+ + HPO42- → MnHPO4↓
Fe3+ + PO43- → FePO4↓
Mn2+ + PO43- → Mn3(PO4)2↓
MnHPO4 * 3H2O және FeHPO4 * 3H2O тұздарының кристаллизациялануының
нәтижесінде фосфат қабығы түзіледі.
Ыссы фосфаттаумен қатар салқын фосфаттау әдісі қолданылады. Сулы
ерітіндідегі құрамы:
1)H3PO4 – 90 гл,
2) Zn – 17-18 гл,
3) NаNO2 – 2гл,
4) NаOH – 10 гл.
Қазіргі кезде салқындатылған фосфат ингибиторы қолданылады.
Болат бұйымдарын таттан жою үшін фосфатты – Оксидтік қабат
пайдаланылады. Оның құрамы күрделі 1л суда – Н3РО4 60мл, ZnO – 25г, натрий
метафосфаты NaPO4 – 10г, кальций гидрофосфаты СaHPO4 – 0,1г,
гексаиетафосфат – 0,01г, танин – 1г, 0,05М бура – 5 мл ерітеді.
Екінші ерітінді, татты коррозияға тұрақты қабатқа айналдыру. Бұл
ерітіндіні болат бұйымдарын консервациялау үшін қолданады. Құрамы 1л-де:
H2PO4 – 120мл, ZnO – 50г, гексаметафосфат – 01,01г танин – 1г, ВаО – 0,1г,
СаНРО4 – 0,1г, 10 мл – 0,05М бура етіріндісі, (NH4)3РО4 – 10г.
Алдын-ала тазартылған болат пластинкасын немесе шегені су құбырынан
алынған сумен толтырылған станканға батырамыз. Бірнеше сағаттан кейін
металдардың жемірілуін байқаймыз. Егер суға 0,5 % уротропин ерітіндісін
қосса, үлгілер бірнеше айға дейін жылтыр күйінде қалады, яғни (коррозияға)
жемірілуі ұшырамайды. Судағы металдардың коррозияға ұшырауын ингибитор қосу
арқылы ұзақ уақытқа тоқтатамыз. Уротропин – бұл ингибитор. Практикада
бұйымдарысумен жанасады. Автомобиль двигательдері салқындату үшін жану
жүйесі мен бу двигательдерінің қазандарына су құйылады. Кәдімгі су
құбырындағы су мен теңіз суы металдардың коррозиясын күшейтеді. Сондықтан
коррозияны бәсеңдету үшін ингибитордың маңызы зор.
Қара және түрлі түсті металдарды коррозиядан барлық ингибиторлар
қорғай алмайды. 4 стаканға судың ¾ бөлігін құямыз. Екеуіне 0,5 % (NН4)2СО3
және 0,1 % NаNО2 қосамыз. 1 стаканға болат саламыз, екіншісіне мыс
пластинканы ештеңе қоспай батырамыз. Қалған екеуіне (NН4)2СО3 және NаNО3
ерітіндісін қосамыз да біреуіне болат, екіншісіне мыс пластинкасын саламыз.
Келесі күні таза суы бар стканадағы болат пластинкада (ингибиторсыз) таттың
пайда болғанын, ал мыстың таттанбағанын көреміз. Ингибитор қосылған
стакандағы болат пластинкасы коррозияға ұшырамайды, ал мысты жасыл таңбалар
қаптайды. Таңдалған екі ингибитор болатты коррозиядан қорғайды да, мыстың
жауы болып табылады. Бұл ингибитор мысты коррозиядан қорғамайды, керісінше
коррозиянытудырады. Ингибиторды дұрыс қолдана білу керек.
1,5 % C6H5COONa (натрий бензолаты) және 0,1 % NaNO2 – бұл ингибиторлар ұзақ
уақыт темірді, мысты және олардың құймаларын коррозиядан қорғайды.
3. Жемірілудің түрлері
Жемірілудің екі типі бар: химиялық және электрохимиялық.
Химиялық жемірілу металдардың электр тоғын өткізбейтін сұйықтармен және
қоршаған ортамен әрекеттесуі.
Коррозия – тотығу-тотықсыздану процесі. Тотығу тотықсыздану
реакциясының жүруі негізінен металл атомары электрондарын беріп жіберу
арқылы металл ионын айналады.
Мысалы: Металдар оттегімен, галогендермен, күкірсутегімен әрекеттесіп
химиялық коррозияға ұшырайды.
Жемірілудің бұл түрін көбіне қозғалтқыштардың, газ құбырларының,
ракета қондырғыларының түрлі тетіктері ұшырайды. Металдарды жоғары
температурада өңдегенде химиялық жемірілу жүреді. Химиялық жемірілудің
мысалы ретінде ауада тез тотығатын натрий немесе кальций металдарын алуға
болады.
Химиялық жемірілу механизмі металдардың электр тоғын өткізбейтін
сұйықтармен әрекеттесуінен болады.
Электрохимиялық жемірілу. Электрохимиялық жемірілу деп жүйенің ішінде
электр тоғы түзілу арқылы электролиттерде металдардың бүлінуін айтады. Бұл
жемірілу дымқыл ауада немесе электролиттермен жанасатын металдарда жүреді.
Техникада қолданылатын металдарда әр уақытта қоспалар болады. Сондықтан
мұндай металдар электролитпен жанасқанда көптеген гальваникалық элеменнтер
жұмыс істеп активті металл беріп бүлінеді.
Екі түрлі металдың бір-бірімен жанасуынан металдың бұзылуын
электрохимиялық коррозия деп атайды. Электрохимиялық коррозия су немесе
электролиттердің қатысуымен болады.
Тұз қышқылы ерітіндісіне мырыш және мыс пластикаларын батырып
гальванометр арқылы жалғасақ тізбекте электр тоғы түзіледі. Бұл процестің
жұмысы, яғни мырыш пластинкасы ерітіндіге мырыш ионы түрінде өтеді де еріп,
теріс зарядталады, ал мыс пластинкасы өзгермейді де онда катиондар
бейтараптанады.
Металдардың иондануы, яғни металдың еруіне байланысты болатындықтан
оны- анодтық процесс деп, иондардың разрядтануын – катодтық процес деп
атайды.
Таза металдар көбінесе коррозияға ұшырамайды десе де болады. Бірақ
кәдімгі техникалық металдарда үнемі әр түрлі қоспалар болады. Металдарда әр
түрлі қоспалардың болуы коррозия жүруіне қолайлы жағдайлар туғызады.
Металдар алаңы анодтық, ал қоспа катодтық болады. Анодтық бөлік
ериді, ал катодтық бөлікте сутегі бөлінеді.
Темір немесе болат пластинкалары тұз қышқылына батырған кезде түрлі
қоспалар металға қатысты алғанда олар катод бөлігінде, ал металдың өзі
анодтық бөлікте болады.
Анод бөлігіне қарай хлор ионы бағытталып ҒеСІ2 түзеді, ал катодқа
қарай сутегі ионы бағытталады. Катод бөлігінде сутегі ионы разрядталып,
сутегі атомынан молекула түзіледі. Сутек молекуласы ерітіндіден газ
көпіршіктері күйінде бөлінеді. Егер катодта оттегінің мөлшері жеткіліксіз
болма, адсорбицияның нәтижесінде металдың беткі қабаты сутегімен қанығып
және металдың еру процесі баялайды немесе мүлдем тоқтатылады.
Электролиттердің әсерінен металдардың коррозияға ұшырауын,
микроскопиялық гальваникалық элементтердің жұмысының нәтижесі деп
қаратыруға болады, катод қызметін металдардағы қоспалар атқарады.
Металдардың коррозияға ұшырауы тек қоспалардаң әсерінен ғана емес, металдар
құрылысынң біркелкі еместігінен және әрбір бөліктегі ерітінді құрылымының
әр түрлі болуына да байланысты коррозияға ұшырайды.
Тұз қышқылы ерітіндісіне бірнеше тамшы мыс купаросын құямыз, сол
уақыттан бастап мырыш ери бастайды. Мырыштың мыс купаросымен әрекеттесуі
мына теңдеу арқылы жүреді:
Zn + CuSO4 → ZnSО4 + Cu
Мырыштың бетіне мыс тұнады.
Егер металл ионы электрондарды қосып алса, онда атом электроны
бейтараптанады. Егер атом ионы электрондарын беріп жіберсе, онда бос ионға
айналады.
Ме + е → M+ e
Ион атом ион электрон
Е –электрон, М+ е – атом ионы.
Электролит ерітіндісі зарядтардың еріген иондары мен еріткіш
молекулалардан тұрады. Еріткіш молекулалар – су. Судың диполь молекулалары
теріс және оң харядты иондарға қарай бағытталады.
Металл атомы ионның беткі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
М.Өтемісов атындағы Батыс Қазақстан мемлекеттік университеті
Қорғауға жіберілді
_________________кафедра
меңгерушісі ___________ Д.К. Мендалиева
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Модифицирленген дифосфаттардың ингибиторлық қасиетін зерттеу
Мамандығы 5В0111200
Орындаған
Ихсанғали Г .М.
Ғылыми жетекшісі
х.ғ.к., доценті
Ниязбекова А.Б.
Орал 2011
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
М.Өтемісов атындағы Батыс Қазақстан мемлекеттік университеті
Ихсанғали Г.М.
Модифицирленген дифосфаттардың ингибиторлық қасиетін зерттеу
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Мамандық 5В0111200
Орал 2011
Мазмұны
беті
Кіріспе---------------------------- ----------------------------------- -----
-------------4
1 Әдеби шолу
1.1 Конденсирленген фосфаттарға жалпы сипаттама ------------------------6
1.2 Модифицирленген фосфаттардың қасиеттері -----------------------------9
1.3. Жемірілу түрлері ----------------------------------- ------------------
----------16
2 Экспериментальді бөлімі
2.1. Материалдардың сипаттамасы және дәлелдеу әдістері----------------19
2.2 Құбыр суы ерітінділерінің құрамын зерттеу әдістері --------------------
20
2.3 Модифицирленген фосфаттың ингибиторлык қасиеттін зерттеу --------------
----------------------------------- -----------------------------------------
-----------26
3 Талдау нәтижелері
3.1 Натрий дигидрофосфатының синтезінің дәлелдемесі---------------------27
3.2 Құбыр суы ерітіндісінің сапалық анализінің мәліметтері ---------------
28
3.3 Модельдік жүйелердігі ингибиторлық қасиеттері -----------------------
28
Қорытынды ----------------------------------- -------------------------------
-----------37
Қолданылған әдебиеттер тізімі ----------------------------------- -----------
------38
Қосымшалар ----------------------------------- ------------------------------
----------40
Кіріспе
Зерттеудің өзектілігі:Қазіргі таңда құбыр су жүйесіндегі болат темірлердің
жемірілуі көптеп кездеседі. Осы жемірілуді тоқтату үшін поликомпонентті
фосфатты ингибиторлар қолданылуда.
Дүние жүзілік тәжірибе бойынша бейорганикалық полимерлі
фосфаттарды жемірілу ингибиторы ретінде қолданылуы жеткілікті, олардың
құрылымы және олардың қасиеті мен құрамы мен құрылымының қасиеттері
функционалды тәуелділігімен түсіндірілген.
Ингибитрлеу бұл белгілі жағдайларға байланысты жемірілу
процессінен қорғау әдісі. Жағдайлары;болат маркалары, орта,температура,
металл бетінің жағдайы, қысымы, термодинамикалық жағдай,оттектің қатынасы.
Ингибиторды құбыр су жүйесіндегі құбарларды қорғауға қолданған
кезде оларға келесі санитарлық талаптар қойылады: түсі, иісі, дәмі, улы
болмауы және т.б. негізгі параметрлерін сақтау қажет. Осыған орай шет
елдерде жоғары концентрациясы 10-20мгл санитарлық нормаға орай
шектелінуінен аспайды. Осы заттардың улылығы концентрациясы 5 мгл –ден
аспауы керек,су қайнағанда ол лайланады,себебі полифосфат кальций
монофосфатына ауысу процессі жүреді. Осыған орай құбыр суында полифосфат
мөлшері 2 мгл –ден аспауы керек. Ыстық су жуйесінде натрий полифосфаты тез
ортофосфатқа ауысады. Ол ингибитор ретінде тиімсіз және бұл жағдайда
жүйедегі жемірілу тоқтамайды.
Зерттеу жаңашылдылығы: Полифосфаттар әртүрлі модификаторлардың қатысында
баяу ортофосфатка дейін ыдырап , ыстық су жүйесінде құбырда ерімейтін
тұздар тұзіп, татану процессіне алып келеді. Осы жағдайда сілтілі
металлдардың полифосфаты ингибитор ретінде аз тиімді. Олардың тиімділігін
арттыру үшін полимерлі фосфаттар негізіндегі әр түрлі композициялар
қолданылады.
Зерттеу маңыздылығы: Су жүйесінде негізінен шынылы полимерлі фосфаттар
қолданылады. Су құбыры жүйесіне натрий полифосфатын қосықан кезде судың
қызыл түске боялуы азайады, себебі үш валентті темірдің , яғни жемірілу
өнімінің азайуына алып келеді. Егер су қозғалыста болса және аэрация
жүргізген кезде онда фосфаттар мен өндеу жағдайында жемірілу жылдамдығы
қолайлы мәнге дейін азайады.
Зерттеудің мақсаты:
Кейбір d – элементтерді қатынасында модифицирленген дифосфаттардың
болат кесінділеріне ингибиторлық қасиетін зерттеу.
Зертеудің міндеттері:
1. Na2H2P2O7 бастапқы негізгі заттың синтезі және идентификациясы.
2. Құбыр суының сапалық анализі жүргізу
3. Na2H2P2O7 – d элементтерімен (Cr+3, Zn+2, Ni+2) модельдік жүйелерін
алу.
4. Модифицирленген дифосфаттық жүйелерінде коррозия процесі кезіндегі
фосфор және темір мөлшерлерін химиялық және физико-химиялық әдіспен
анықтау
5. Коррозия жылдамдығын есептеу
6. Қорғаныштық қабілетін есептеу
7. Модификатор мен полифосфат анионының табиғаты мен қатынасы фосфаттардың
ингибиторлық қабілетіне байланысын қарастыру
Зерттеу обьектісі: Қазіргі кезде металл коррозиясы ингибиторына
модифицирленген фосфаттармен әсіріне көп көңіл бөлінген. Олардың бұл
қасиеті осыдан көп уақыт өтпей анытала бастады. Алайда бұл процестің
механизмі әлі зерттелмеген , бірақ болжам фосфат гидролизі және кешен
түзуі негізінде жасалған. Бұл екі процесте әлі аз зерттелген, ал қазір
күнде бар мәліметтерде теория мен практикалық мәліметтері сәйкес келмейді.
Сондықтан бұл жұмыс мақсаты Na2H2P2O7 тұздың құрамымен судың гидролиз
процесінде су ерітіндісімен мен тұздар (Cr+3, Zn+2, Ni+2) жүйесінде кешен
түзілуі теорияда қарастырылады. Бұл тұздарды зерттеу жұмыстарында ,
жоғарыда көрсетілген металл тұздары, қышқылды пирофосфорда металл сутек
атомдарының орнын басуынан Na2H2P2O7 тұзы аралақ өнім ретінде қолданылады,
бұл тұздар көп зерттелмегендіктен алынып отыр.
Зерттеу жұмысының теориялық,әдістемелік, практикалық базасы:п
Полифосфаттардың ингибиторлық қасиетін қарастыру алдында әдебиеттер
бойынша терең шолу жүргізілді . Бүгінгі таңға дейін органикалық
полифосфатты қосылыстар және бейорганикалық полисиликофосфаттардың
ингибиторлық қасиеттері қарастырылған және әртүрлі қазақстандық, ресей
,шет ел авторларының еңбектерінде берілген. Модифицирленген фосфаттардың
ингибиторлық қасиеттерін зерттеу белгілі ГОСТ әдістемесі бойынша жұмыстар ,
М.Өтемісов атындағы Батыс Қазақстан мемлекеттік университетінің
жаратылыстану-математика факультетінің , химия кафедрасының ғылыми
зертханасында орындалды.
1 Әдеби шолу
1. Конденсирленген фосфаттарға жалпы сипаттама
Конденсирленген фосфаттар термині құрамында пентаоксид фосфоры бар
және монофосфорлардан құралған полимерлі заттардың қосылысының
жиынтығы.Олар РО4 – тетраэдрден тұрады және оттегі атомымен байланысқан:
О О О О
II II II II
- O – P- O – P - . . . . - O – P - O - P – O -
I I I I
O (-) O (-) O (-) O (-)
Конденсирленген фосфаттар құрылымдық топтары бойынша үш негізгі типке
бөлінеді:
1) Сызықты полифосфаттар, олар шексіз тұздар түзеді, аниондары РО4 –
тетраэдрден құралған, оттегі атодары арқылы бір-бірімен
тармақталған сақинамен байланысқан. Бұндай фосфаттардың жалпы
формуласы Мп+2РпО3п+1 немесе МпН2РпО3п+1; Ал қышқылдар Нп+2 РпО3п+1
2) Циклді фосфаттар–метафосфаттар құрамында МпРпО3п п=(3+4) кезінде
сақиналы құрылым береді.
3) Тармақталған фосфаттар-ультра фосфаттар сақиналы комбинациясы бар,
аниондарының жалпы формуласы РпО(п+2)-3п+m1≥m≤n.
Конденсирленген фосфаттардың құрамы және қасиетіне қоспалар үлкен
әсер ететеді, ол деполимеризатор ретінде жоғары концентрлі фосфорлы
қобсытқыштар жасауға қолданады.
Құрылымдық қасиеттеріне байланысты полимерлі фосфаттардың бөлінуін
кейбір авторлар тізбекті ,циклді ,тармақталған деп бөлген .
Жоғары молекулалық фосфаттар жүздеген және мыңдаған құрылымдық
бірліктерден тұрады, олар кристалды түрінде алынған болуы мүмкін, 7 n
200 ортамүшелі қатарда полифосфаттар кристалдануы болмайды. Ал
полифосфаттардың гомологиялық қатарының жоғары мүшелері жеке қосылыс
түрінде кездеспейді, оны Ван- Везер түсіндірді. Ол оны әр түрлі
молекулалардың қоспасы деді. үлкен n айырмашылықта тізбектер қасиеті
арасындағы әртүрлі ұзындықтада тегістеледі және фосфорлы қосылыстар өздері
жеке тұздар ретінде n = 1-3 көрсетіп , кристалдану болады.
Сілтілік жер металдардың шыны тәрізді полифосфаттары, сонымен қатар d
– элементтерінің полифосфаттары суда ерігіштігі төмен, ерігіштігін арттыру
үшін оның құрамына сіліктілік металдың оксидін қосу керек.
Шыны тәрізді ультрафосфаттардың полициклофосфаттармен салыстырғанда
суда ерігіштігі төмен. Бұл процесте ерігіштік РО4 деградациялану процесі
арқылы жүзеге асады. Ол молекуланың бұзылуына және тізбектік немесе циклді
конденсацияланған фосфаттардың ертіндіден пайда болуына әкеліп соқтырады.
Шыны тәрізді полимерлік фосфаттар сулы ортада мета тұрақты және
гидролитикалық жағдайда деструкцияға ұшыраған. Бұл процесс температураға,
концентрацияға, рН ертіндіге, катализаторға, коллоидты бөлшектерге және
әр түрлі иондарға тәуелді. Тізбекті фосфаттардың гидролизі алғашқы өнімнің
моно және трицикло фосфаттың аниондарының түзілуінен жүзеге асады.
Полифосфатты тізбектердің гидролиздену өнімімдерінің түрлері, реакция
жылдамдығы, температура мен рН ертіндіге тәуелді. 600С температурада және
рН =8 реакциясы Р - О - Р байланыстың үзілуі тізбектің аяғындағы моно және
циклотрифосфаттың 1:1 молярлы қатынаста түзілуімен байланысты. Поливалентті
катиондар полифосфаттардың аниондарының қатысында оксалаттармен,
карбонаттармен сулы ерітіндісінде тұнбайды. Егер тұнбасы бар ертіндіге
полифосфатты қоссақ, онда тұнба жартылай немесе толықтай ертіндіге ауысады.
Бұл қасиетті пептизацияланған полифосфаттар деп атайды.
Жоғары молекулалық полифосфаттардың бұл қасиетін түсіндіру барысында
бірдей ой айтылған жоқ, бірақ триполифосфаттар комплекс түзушілерімен
байланыстырған. Моно - циклофосфаттарға бұл қасиет тән емес, кейбір
авторлар оларды қайтымсыз деп атаған.Комплекс түзушілердің қасиеттерінің
бірі, осы кластың қосылыстарының реагент ретінде зерттеу кезінде, тұздардың
қаттылығын, судағы коррозиялы агрессиясын төмендетеді, ерітіндіде қызыл
немесе қоңыр судың түзілуіне септігін тигізетін темір және марганец
катиондарын ұстап тұрушы.
Көптеген полимерлі фосфаттардың қолданысында гидролиз процесі маңызды
роль атқарады. Тұздардың гидролизінде қозғалыс күші болып диссоциацияланған
қышқылдар және негіздер саналады. Сулы ерітіндіде полифосфаттар гидролизге
ұшырайды, соңғы сатысында ортофосфаттардың түзілуімен аяқталады.
Гидролиздің жылдамдығына әсер ететін негізгі факторлар төменде
келтірілген.
1. Температура, бұнда қату температурасынан балқу температурасына
өткен кезде, гидролиз жылдамдығы 105 – 106 есе өседі.
2. рН– бұнда күшті қышқылдан сілтілік ортаға өткен кезде жылдамдық
103 – 104 есе төмендейді.
3. Ферменттер гидролизіді – 105 – 106 есе жылдамдатады.
4. Колоидтты ерітінділер – гидролиз процесін 105 – 106 есе
жылдамдатады.
5. Комплекс түзуші катиондар көптеген жағдайда гидролиз процесін
біршама жылдамдатады.
6. Концентрация – шамамен пропорционалды концентрация болып табылады.
7. Иондық орта ерітіндінің жылдамдығын көп өзгертеді.
Тило, полифосфаттардың гидролизі кезіндегі механизмін зерттеген, ол
гидролиз кезінде ұзын тармақталған сақиналардан кішкене сақиналар
түзілетінін және оның ойынша процесс екі жолмен жүреді;
О О О О О
ІІ ІІ ІІ ІІ
ІІ
- - - Р – О – Р – О – Р – О – Р – О – Р – О - - + 2Н 2 О
І І І І
І
О О О О О
О О
О \\
О О
ІІ Р
ІІ ІІ
НО – Р – ОН + \ + -О – Р – О – Р – ОН +
І О О
І І
О
О О
Р Р
\ \
О О О
О О
ІІ ІІ
+ О – Р – О – Р – ОН + - - -
І І
О О
О О О О
О
ІІ ІІ ІІ ІІ
ІІ
- - - Р – О – Р – О – Р – О – Р – О – Р – О - - - +2Н 2О
І І І І
І
Сақиналы полифосфаттардың гидролизі нәтижесінде түзілген
өнімдердің құрамы мен жылдамдығы температураға, ерітіндінің рН ортасына
байланысты. Сақиналар ұзарған сайын, полифосфаттардың тұрақтылығы
төмендейді.
Екі сатылы механизмге сәйкес [3], бірінші саты – соңғы топтардың
үзіліп және ди- және ортофосфат иондардың түзілуі, екінші саты – дифосфатты
аниондардың бұзылуы, бұл жағдайда тек екінші саты қалыптасады, яғни
дифосфат анионының бұзылуы нәтижесінде монофосфаттар түзіледі. Бұл екі
сатыда І топты есеп түрінде жатады.
Гидролиз және комплекс түзуші реакциялар көбіне қатар жүретін
процестер, жиі практикада қолданылады, яғни тезнологиялық процестерде
әртүрлі синтездерде бейорганикалық лиганттар қатысында табиғи және
өнеркәсіптік суларда қолданылады. [5].
2. Модифицирленген фосфаттардың қасиеттері
Ерітіндіде металдың катиондық (комплекс және модифицирленген ионның
негізгі катиондары ) бірге кездесуі, сонымен қатар жақсы комплекстенетін
лигандалар, дифосфатты аниондар секілді, комплекс түзетін процестердің орны
болады.
Ядролық магнитті резонанс әдісі бойынша рН = 8 – 4,5 болғанда
комплекс РО4 тетраэдрдің соңында түзіледі, ал рН = 4,5 – 0 төмендеткен
кезде РО4 тетраэдрдің тобының 80 % комплекс түзеді. Ал рН=3,0 – 0,0 болған
кезде тетраэдрлер сақина болады, одан орташа қалыпта, одан тарамдалатын
нүкте секілді болады.[6]
Комбинацияланған шашырау спектроскопия әдісі бойынша әртүрлі тұздарды
мысал ретінде (Zn2+, Cd2+, Hg2+) және күшті қышқылдардың аниондары (NО3-,
С1-) комплекс түзуге қышқылдың әсерін зерттеді. рН мәні жоғарылатқан кезде
гидрооксокомплекс түзіледі және ацидогидрокомплекс түзіледі. Ал көп
конденсирленген ерітінділерде (См 0,01мольл) полимерлі формалар пайда
болады және құрылымдық суреті күрделенеді.
Е.А. Продан три және циклотрифосфаттардың сулы ерітінділеріндегі
қасиетін зерттеген кезде сақинаға қарағанда, Р – О – Р байланысты сатыларда
жоғары қозғалыс болады, олар айырылуға бейім болып келеді. рН ортаның
жоғарылауы немесе комплекс түзуші катиондармен сақиналы лиганттар қосқан
кезде қатты сфера ішілік комплекс түзеді, ал циклді трифосфатты лиганд
түзбейді.
Бобтельский Мордехай поликомплексті қосылыстардың трифосфат және
иондармен магний, кальций, стронций, барий, никель, кобальт, марганец және
мыс түзілуін зерттеген. Натрий трифосфат және көп валентті катиондардың
ерітіндімен араластырған кезде рН төмендеуі нәтижесінде комплекс түзіледі;
бұл эффект магний, кальций, марганец және алюминий тұздарында көрінеді.
Комплекстін түзулуі келесі нұсқа бойынша жүреді:
М2+ + НР3О10 4- + Н+
Комплекс құрамы басқаша да болуы мүмкін – М(Р3О10)28-, МОНР3О2 8-, рН
төмендеу мүмкіндігі ерітінділердің араласуы комплекс түзуіне тұрақты болады
және тұрақсыздық константасын есептеуге қолданылады. Беливанцев тұрақтылық
константасын Бьеррумның әдісі бойынша есептеді, бұл жүйеге Сu2+ - HPO42- -
H2O pH 6,0 H+ ортадан төменгі түзетулермен, lgβ= 9,4 + 0,2; pH 6,0
болған кезде lgβ= 13,2 + 0,2;
CuHPO4 * H2O судың кристалогидраты координацияланбаған күйде
болады және гидрафосфат анионымен, сутектік байланыспен байланысқан CuHPO4
* H2O бұл жоғары термиялық тұрақты екенін ескеріп, оның құрылысы жай
қабатты болуы мүмкін деп жорамалданған, бұнда қабаттың бір жағы мыс
иондарынан тұрады, ол гидроксилді ион түрінде орналасқан, ал екіншісі
фосфатты иондар түрінде орналасқан. Бұл фосфаттардың ерігіштіктері негізден
қышқылдық тұзға қарай артады: πPСuOH4 = 2,1 * 10 -22,
πPCu3(PO4)2 * 10-25, πPСuOH4* H2O = 4*10 -10;
Спектрофотометрлік зерттеу нәтижесінде процессте кешен түзеді: Fe3+
- P3O10 -5 – H2O және Fe3+ - P2O7 4-- - H2O;
Осы алынған комплекстердің константасын есептеу және құрамын
анықтау үшін комплексті ионның, полифосфат ионның концентрациясының
өзгерісін, олардың қатынасын, ерітінділердің рН білу қажет.
Ерітінділердің ортасының өзгеру мәндері 4-пен 7 аралығында болады,
яғни бұнда Ғе3+ - комплекстері полифосфорлы қышқылдың әртүрлі сатыда
диссоциацияланатынын анықтайды.
Ғе3+ -Р3О105- - Н2О жүйесі үшін рН 7,0-8,0 кезінде оптикалық
тығыздығы максималды мәніне тең және тұрақты болып қалады, яғни тұрақты
химиялық комплекстің жарық өткізуі басқа әдіс бойынша – Е = 4226,98 моль
-1см-1 және графиктік түрде оның құрамы анықталған: C=2,7 * 10-4 – 3,7 * 10
-4 жүйесі негізінде – Ғе : Р2О105- қатынаста жай комплекс түзеді. Kелесі
концентрацияның өсуі кезінде – Ғе : Р2О10 5- = 1 : 2 ; Fe3+ - P2O7 4- - H2O
жүйесі үшін комплекс құрамы анықталған 1:1 және константа молярлы жұту
коэфиценті; Кобр = (4,8 + 0,5) * 10-9 ; E = 4973,75 моль-1см-1. Бұл
комплекс түзетін жүйеде 1 протон қатысады, яғни комплексті ион түзеді
[FeHP2O7]-, Fe3+ - P3O10 5- - H2O жүйесінде 2 комплекс ионы бар [FeP3O10]2-
және [Fe(P3O10)2]7-; Кахановский K4P2O7 – Mr(NO3)2 – H2O жүйесінде 1
мольл изомолярлық кесіндіде тұнбаның түзілуін зерттеген. Бұнда төрт
кристалдық қосылыстар анықталды. P2O74- : Me2+ = 1,22 ; 0,67; 0,54; 0,48
қатынастары кезінде тұнба түрінде келесі қосылыстар түзіледі: Мп 2Р2О7 * 5
H2O; K2MnP2O7 * 3 H2O; K2Mn3(P2O7)2; K2Mn(P2O7)4 * 26 H2O.
Бірнеше келтірілген кинетикалық мінездеме гидролитикалық айырылу
кезінде келтірілген катиондар қатысында дифосфаттардың айырылу жылдамдығы
жеке тұздардың гидролизінің жылдамдығына қарағанда артады. Осы жұмыста тағы
модифицирленген қоспаны дифосфатқа магний, кальций және стронций қосқан
кезде алынған өнімнің қасиеті белгілі, потенциометриялық титрлеу
жүргізіледі. Жүргізілген анализдер нәтижесінде ерітіндінің рН өзгерген
сайын әртүрлі құрамды аниондар алынды, олар модифицирленген катиондармен
протондалған және протондалмаған дифосфатты кешен береді.
Әдебиеттерден алынған мәліметтер бойынша бұрыннан бастап жүргізілген
зерттеулер моно-, ди- және три- фосфатты тұздардың әртүрлі сулы
жүйесіндегі синтезіне қатысты.
Қазіргі уақытқа дейін бейорганикалық полимерлік фосфаттың қорғаныш
әсерінің механизмі туралы бірдей пікір қалыптасқан жоқ.
Розенфельд өз қызметкерлерімен бейорганикалық мономерлік фосфаттың қорғаныш
әсерінің механизмін қорғаныш қабаттың түзілуімен металдың беткі қабатын
жартылай немесе толығымен қаптауымен түсіндірді, оттегінің келуін кедергі
жасау коррозия процесін тоқтатуына жағдай жасады. Қабықтың зерттелуіне бұл
гипотезаның анодтағы 0,1 М монофосфаттың ерітіндісінде темірдің тотығуы
қалыптасады, лазерлік спектроскопиялық, комбинациондық шашырауы, рентген
сәулелерінің дифракциялану әдісінің қатысуымен жүргізіледі.
Прайер және Коэн айтулары бойынша, оттегінің қатысуымен натрий
ортофосфатының қорғаныш әсерінің механизмі металдың беткі қабатына
оттегінің баяулауына әкеліп соқтырады. Оттегінің темір атомының беткі
қабатымен гетерогендік өзара әсерлесуінен жұқа қабат өзін-өзі емдейтін
гематит γ – Ғе2О3 қабатының түзілуіне әкеліп соқтырады. Фосфаттың ролі әр
түрлі ақауларды емдейді, қабақтың ең бастапқы кезеңінде нашар еритін
темір фосфатының қалыптасуы болады.
Болат және мырыш фосфатының ерітіндісінің арасында жүрген
гетерогендік реакцияларды көптеген авторлар зерттеген. Электрохимиялық
зерттеулер, сонымен бірге болаттың беткі қабатын электрондық сканирлеу
арқылы бекітілді, фосфаттық анионның қатысуы тығыз оксидтік қабаттың
қалыптасуына мүмкіндік жасайды, олардың қалыңдығы мырыш фосфатының
ерігіштігіне тәуелді болады. Катодтың металдық қабатында мырыш (ІІ) оксиді
түзіледі, нәтижесінде металдың тотықсыздануын әлсіретеді.
Бірнеше зерттеушілер қатарының жоспарлауы бойынша полифосфаттардың
айырмашылығы катодтық ингибиторда олардың қорғаныш әсері шыны тәрізді
қабықтың локальдық катодта металл бетінің тұнбаға түсуіне соқтырады.
Автордың ойы бойынша полифосфаттардың өзі болаттардың коррозияға ұшырауын
реттейді, ал ингибирлеу гидролиз өнімін – гидромонофосфаттар анионын
тудырады, кальций және темір тұздарымен өзара әрекеттеуі қорғаныштық
қабатын түзуге әкеледі.
2НРO4²- + 3Са2+ + 2ОН- = Са3(РО4)2 + 2 Н2О
НРО42- + Ғе3+ + ОН- = FePO4 * H2O
Бұл берілгендер зерттеулер қатарына қайшы келеді. Ерітіндіде 2500
мгл натрий хлориді, гексаметафосфатының 100 мгл және кальций хлоридінің
60 млл металл бетінде ақ немесе сұр түсті жұқа жұмсақ қабаттың бар
екендігі байқалды, оның құрамы комплексті қосылысқа (NаН)ҒеСа(РО3)5*8Н2О
сәйкес келеді. Электронды – микроскопиялық түсілімдерде кристалдық
компонент темірдің дифосфатына сәйкес келеді. Қорғаныш әсерлердің механизмі
полимерлік фосфаттың құрамы арқылы анықталады деген зерттеуші авторлар.
Натрий трифосфаты – анодтық ингибитор болып табылады және коррозияның
тежелуі металдың тотығуының анодтық реакцияда тежелуі негізінде жүзеге
асады. Құрамында суда ерігіштігі нашар FeHPO4 болады. Трифосфат
ерітіндісінде гидромонофосфат анионының қатысуымен оның гидролизденуі
төмендегі реакция арқылы өтеді:
Р3О105- + НOН =HPO42- + HP2O7 3-
Полифосфаттың гидролиздену кезінде полифосфаттық тізбектің соңында
дигидромонофосфаттар анионы айырылады, темір катионының жақсы еритін тұзы
түзіледі, бұл металдардың еру процесі деп қарастыруға болады.
Электрохимиялық реакция жағдайында тотығу-тотықсыздану, дигидромонофосфат
ионы гидроксид ионымен өзара әрекеттесіп, оттегінің тотықсыздану өнімі
болып табылады.
Н2РО4- + ОН- = HPO42- + HOH
O2 + 2H2PO 4- + 2e = 2HPO42-+2HOH
Жинақталған НРО4²- анионы темір катионымен өзара әрекеттескенде нашар
еритін темір гидроионофосфаты түзіледі, бұл оксид тетік қабықтың қорғаныш
қасиетін арттырады.
Қазіргі уақытта болат темірлердің жемірілуіне қарсы 5 мың
ингибиторлар белгілі [8,9,10]. Бірақ жұмыстың практика жүзінде әртүрлі су
құбырлары және салқындату жүйелерінде, тек бірнеше топ қосылыстарын да
қолданады. Бұны алу себебіміз, бұл ингибиторлар суды антикоррозиялы
тазалауға қолданады. Адамға және қоршаған ортаға қауіпті болмауы керек,
тмператураның әртүрлі әсері кезінде тұрақты, жеңіл ауыспалы және
экономикалық жағынан ақысы өтемді болуы керек. Осы қосылыстардың жиі
қолданылатыны бейорганикалық полимерлі фосфаттар, ең негізгі натрий
полимфосфаттары. [9,11].
Фосфатты ингибиторлар, дифосфаттан бастап және шыны тәрізді
полифосфаттарға дейін жылы су құбырларында 50 жылдан астам уақыт көптеген
елдерде қорғаныш ретінде қолданылады.[12,13]. Суды дайындауда негізінен
шыны тәрізді натрийдің полимерлі фосфаттары қолданылады. Бірақ та
фосфаттардың құрамы туралы Nа2О Р2О5 молярлы қатынасы сипатталады,
әдебиеттерде сипатталмаған [13]. Құбыр су жүйесіне натрий полифосфатын
қосқан кезде судың қызыл түске боялуынаң темір (ІІІ) тұздарының және
жемірленуінің өнімдерінің азаюын байқауға болады. Су тасымалданған кезде,
фосфаттарды қолдану оның жемірілу жылдамдығын бірнеше шамаға дейін
тоқтатады [14].
Шет елдерде 10 – 20 мгл концентрацияда қолданылады. Жоғары
молекулалы натрий полифосфаттары мен трифосфаттарын әркез тазалау
нәтижесінде таза судың түсіне,иісіне, дәміне әсер етпейді.[15,16].
Нормативке сәйкес олар өндірістік судың физикалық қасиетіне әсер тигізбеу
керек және кумулятивті болмауы керек. Қалыпты жағдайда бұл заттарды ауыз
суына қосқан кезде, суды қайнатқанда оның концентрациясы 5мгл аспау керек,
ал егерде асқан кезде су таттана бастайды, осы кезде полифосфаттардың
гидролизі және кальций монофосфаттары түзіледі. Сондықтан ауыз суындағы
полифосфаттардың мөлшері 2 мгл аспау керек, ал жылу жүйесінде 10-15 мгл,
бұл кезде қорғаныштық қасиеті төмен болады.[17,18]
Су құбырларын жемірілуден қорғау үшін ингибиторлық қосылыстар
құрылған, оған (%) : 90-1 полифосфаттар (трифосфаттар, дифосфат, натрий,
калий, магний, алюминий, мырыш, марганец, кальций , циклогексафосфаттар
т.б); 90-1 мырыш тұздары (сульфат немесе хлорид) және 50-1
полисульфоқышқылдар. Суға рН- 6,6 - 7,5 ортасы және 10-100 мгл шамасында
осы дайындалған қоспа құйылады. Құрамында (%) 43 натрий циклогексафосфатты
қосқан кезде күніне жемірілудің жылдамдығы 1,3 мгдм 2 тең. [19].
Полифосфаттар мен d элементтердің тұздарының ингибиторлық эффектілігі
судың құрамына көп байланысты емес. d – металдың қосылысы қорғаныш
қабаттарының түзілу жылдамдығын жоғарылатып және болат темірлердің
жемірілуін тоқтатады. d – элементті полифосфаттардың жетіспеушілігі, оның
суда еру жылдамдығыны төмендігінен болады. Полимерлі фосфаттардың еру
жылдамдығын арттыру үшін сілтілік металдардың оксидін немесе оның
қосылыстарын қосуға болады. Олар полифосфатты сақина құрап модифицирленеді.
Қазақстан Республикасында модифицирленген көп компонентті
фосфаттарды практика жүзінде қолданады, сол себетен ғылыми тұрғыдан
дифосфат иондарының модифицирленген иондармен комплекс түзу механизмін,
құрамын, құрылымын және олардың қасиеті туралы тереңірек білу қажет.
Метал бұйымдарының беткі қабатын май дактарынан оксидтердің шаң-
тозаңнан, таттан және т.б. ластан дұрыс тазалау қажет. Таттан дұрыс
тазаламай оның үстін лакпен немесе сырмен бояп тастағанның өзінде де
коррозия тоқталмайды. Қорғаныш қабатының астында да металдар коррозияға
ұшырайды. Жақсы оқшауланған тұрба өткізгіште тат дағы қалған болса, ол
тұнбаның бұзылуын арттырады. Газ өткізгіш тұрбаларды топырақ ерітінділері
коррозияға ұшыратады, себебі үлкен апаттардың болуы әсерінен газ тұрбадан
ағып сыртқа шығарылады да бұзады. Металл қабаттарын тазалау үшін әр түрлі
әдістерді қолданады: механикалық, химиялық, электрохимиялық және т.б.
Осы уақытқа дейінгі қолданған әдіс – құм ағыны арқылы тазалау. Кварц
құмының ағынын ауалы сығу арқылы тазартатын қабатқа қарай бағыттайды. Құм
қабатқа соқтығып, барлық лас заттарды тазартады. Бұл әдіс тиімді болғанымен
қазіргі кезде тыйым салды, себебі уақ кварц шаңдары бөлінбей таралады. Бұл
шаңмен тыныс алу өкпенің силикозы ауруына әкеліп соқтырады.
Металдардың қабатын тазалау үшін механикалық әдісте металл щеткаларын
қолданады. Ол жіңішке болат сымдардан жасалған. Бөлшектердің қабатын
коррозиядан қорғау үшін хромдау, никельдеу, алтындау күмістеу, яғни металдв
басқа металдармен қаптау арқылы жүргізіледі.
Металдардың беткі қабатын тазалау үшін наждак қолданылады. Наждактың
құрамы 60% корундтан, 35% Ғе2О3 және т.б. оксидтерден тұрады. Наждакты
темірден және болаттан жасалған бұйымдарды шлифтеу және тегістеу үшін
қолданады. Металдардың татын кетіру үшін химиялық әдіс қолданылады. Ол үшін
метал қабатын қышқылмен өңдейді. Метал бұйымының бетін көбінесе қалың
қабатты маймен, мазутпен, вазелинмен майлайды. Майсыздандыру үшін сілті
ерітіндісін пайдаланады. Майсыздандыру ерітіндісі ретінде 5-10% NaOH
ерітіндісін немесе 2-5% Na3PO4 қолданылады. Сонымен бірге Na2Co3 және
CaCO3 ерітінділері болады.
Сонымен бірге сулы ерітінді қолданылады. Мысалы: ОП – 7,ОП – 10 несес
синтанол ДС – 10 және Н3РО4. Ерітінді құрамы:
а) Н3РО4 (p - 1,7 гсм3) - 15-30 гл;
ә) синтанол ДС – 10-5 гл;
бұл ерітінді тек майлы ластарды тазалап қоймай, болат бұйымдардың бетінде
фосфаттық қабат түзіледі.
Ғе3(РО4)2 – 2 ҒеО – 4 Ғе2О3
Бұл қабатта қорғаныш қызметін атқарады.
Майсыздандыру үшін элктрохимиялық ванна қолданылады. Бұл ванналар
сілті ерітіндісімен толтырылып бұйымдарды майсыздандыру үшін батырады. Бұл
процесс 5-6 минутқа созылады.
Егер металдың бетіндегі оксид қабығы коррозия нәтижесінде түзілсе,
онда ол оны әрі қарай бүлінуден сақтайды. Мысалы: алюминийдің, магнийдің,
мырыштың бетінде түзілетін оксидтер тығыз болыды да оларды әрі қарай
тотығудан – бүлінуден сақтайды. Сондықтан жиі қолдан жасалған оксид қабығын
түзеді. Мұндай қабықтың түзілуін – оксидтеу деп атайды. Приборларды,
стакандарды, оқ ататын құралдардың негізгі бөліктерін коррозиядан қорғау
үшін оксидтеуді қолданады. Оксидтеу тек қорғаныш қызметін ғана емес,
сонымен қатар сол заттарға қара немесе көк түс береді. Болат, темір
бұйымдарын, алюминий мен олардың құймаларын анықтау арқылы бүлінуден
сақтайды.
Болат бұйымдарын екі әдіс арқылы тотықтырады: химиялық және
коррозиялық.
Көбіне көп химиялық әдісті қолданады. Химиялық тотықтыру сілті
ерітінділерін сілтілік металдардың нитраттарын және нитриттерін қосу арқылы
жүргізіледі. Бұл мақсатта қолданылатын ерітінділердің құрамы мынадай: 1
литрге 500г NaOH, 1литрге 50г NaNО3 болып келеді.
Тотықтырумен қатар фосфаттау әдісі қолданылады. Металдың беткі
қорғаныш қабаты суда ерімейтін темір және марганец фосфатынан тұрады. Жабық
фосфаттау әдісі металдарды тек коррозиядан сақтап қана емес, оларға түс
береді. Фосфаттау әдісі әр түрлі өнеркәсіптерде шойын немесе болаттан
жасалған бұйымдарды қорғау үшін қолданады. Фосфаттау кезінде 3% марганец
және темір, фосфор қышқылының тұздарын, яғни Мажеф атты тұзды қолданады.
Оның құрамы: 36-50% P2O5, марганец тұзы – 14%, темір – 3%-тен көп болмауы
керек. Қоспаны суда ерітіп 96-98 С температурада қыздырады. Содан кейін
ерітіндіні 30-40 С температураға дейін төмендетеді, 2-3 сағатқа дейін
төмендетеді, 2-3 сағатқа дейіңн қояды. Сүзеді, қайтадан 96-98 С
температурада қыздырады. Содан соң бұйымды фосфаттау үшін ерітіндіге 30-50
минут батырады.
Мажеф тұзының ыстық суда диссоцияциялануы:
M (H2SO4) → M2+ + 2HPO42- + 2H+
↑↓
2 H+ + 2 PO43-
Темір немесе шойын бұйымдарын фосфаттау металдардың тотығуы арқалы
жүргізіледі және 2,3 орынбасушы ерімейтін фосфаттарының тұнбаға түсуі:
Fe2+ + HPO42- → FeHPO4↓
Mn2+ + HPO42- → MnHPO4↓
Fe3+ + PO43- → FePO4↓
Mn2+ + PO43- → Mn3(PO4)2↓
MnHPO4 * 3H2O және FeHPO4 * 3H2O тұздарының кристаллизациялануының
нәтижесінде фосфат қабығы түзіледі.
Ыссы фосфаттаумен қатар салқын фосфаттау әдісі қолданылады. Сулы
ерітіндідегі құрамы:
1)H3PO4 – 90 гл,
2) Zn – 17-18 гл,
3) NаNO2 – 2гл,
4) NаOH – 10 гл.
Қазіргі кезде салқындатылған фосфат ингибиторы қолданылады.
Болат бұйымдарын таттан жою үшін фосфатты – Оксидтік қабат
пайдаланылады. Оның құрамы күрделі 1л суда – Н3РО4 60мл, ZnO – 25г, натрий
метафосфаты NaPO4 – 10г, кальций гидрофосфаты СaHPO4 – 0,1г,
гексаиетафосфат – 0,01г, танин – 1г, 0,05М бура – 5 мл ерітеді.
Екінші ерітінді, татты коррозияға тұрақты қабатқа айналдыру. Бұл
ерітіндіні болат бұйымдарын консервациялау үшін қолданады. Құрамы 1л-де:
H2PO4 – 120мл, ZnO – 50г, гексаметафосфат – 01,01г танин – 1г, ВаО – 0,1г,
СаНРО4 – 0,1г, 10 мл – 0,05М бура етіріндісі, (NH4)3РО4 – 10г.
Алдын-ала тазартылған болат пластинкасын немесе шегені су құбырынан
алынған сумен толтырылған станканға батырамыз. Бірнеше сағаттан кейін
металдардың жемірілуін байқаймыз. Егер суға 0,5 % уротропин ерітіндісін
қосса, үлгілер бірнеше айға дейін жылтыр күйінде қалады, яғни (коррозияға)
жемірілуі ұшырамайды. Судағы металдардың коррозияға ұшырауын ингибитор қосу
арқылы ұзақ уақытқа тоқтатамыз. Уротропин – бұл ингибитор. Практикада
бұйымдарысумен жанасады. Автомобиль двигательдері салқындату үшін жану
жүйесі мен бу двигательдерінің қазандарына су құйылады. Кәдімгі су
құбырындағы су мен теңіз суы металдардың коррозиясын күшейтеді. Сондықтан
коррозияны бәсеңдету үшін ингибитордың маңызы зор.
Қара және түрлі түсті металдарды коррозиядан барлық ингибиторлар
қорғай алмайды. 4 стаканға судың ¾ бөлігін құямыз. Екеуіне 0,5 % (NН4)2СО3
және 0,1 % NаNО2 қосамыз. 1 стаканға болат саламыз, екіншісіне мыс
пластинканы ештеңе қоспай батырамыз. Қалған екеуіне (NН4)2СО3 және NаNО3
ерітіндісін қосамыз да біреуіне болат, екіншісіне мыс пластинкасын саламыз.
Келесі күні таза суы бар стканадағы болат пластинкада (ингибиторсыз) таттың
пайда болғанын, ал мыстың таттанбағанын көреміз. Ингибитор қосылған
стакандағы болат пластинкасы коррозияға ұшырамайды, ал мысты жасыл таңбалар
қаптайды. Таңдалған екі ингибитор болатты коррозиядан қорғайды да, мыстың
жауы болып табылады. Бұл ингибитор мысты коррозиядан қорғамайды, керісінше
коррозиянытудырады. Ингибиторды дұрыс қолдана білу керек.
1,5 % C6H5COONa (натрий бензолаты) және 0,1 % NaNO2 – бұл ингибиторлар ұзақ
уақыт темірді, мысты және олардың құймаларын коррозиядан қорғайды.
3. Жемірілудің түрлері
Жемірілудің екі типі бар: химиялық және электрохимиялық.
Химиялық жемірілу металдардың электр тоғын өткізбейтін сұйықтармен және
қоршаған ортамен әрекеттесуі.
Коррозия – тотығу-тотықсыздану процесі. Тотығу тотықсыздану
реакциясының жүруі негізінен металл атомары электрондарын беріп жіберу
арқылы металл ионын айналады.
Мысалы: Металдар оттегімен, галогендермен, күкірсутегімен әрекеттесіп
химиялық коррозияға ұшырайды.
Жемірілудің бұл түрін көбіне қозғалтқыштардың, газ құбырларының,
ракета қондырғыларының түрлі тетіктері ұшырайды. Металдарды жоғары
температурада өңдегенде химиялық жемірілу жүреді. Химиялық жемірілудің
мысалы ретінде ауада тез тотығатын натрий немесе кальций металдарын алуға
болады.
Химиялық жемірілу механизмі металдардың электр тоғын өткізбейтін
сұйықтармен әрекеттесуінен болады.
Электрохимиялық жемірілу. Электрохимиялық жемірілу деп жүйенің ішінде
электр тоғы түзілу арқылы электролиттерде металдардың бүлінуін айтады. Бұл
жемірілу дымқыл ауада немесе электролиттермен жанасатын металдарда жүреді.
Техникада қолданылатын металдарда әр уақытта қоспалар болады. Сондықтан
мұндай металдар электролитпен жанасқанда көптеген гальваникалық элеменнтер
жұмыс істеп активті металл беріп бүлінеді.
Екі түрлі металдың бір-бірімен жанасуынан металдың бұзылуын
электрохимиялық коррозия деп атайды. Электрохимиялық коррозия су немесе
электролиттердің қатысуымен болады.
Тұз қышқылы ерітіндісіне мырыш және мыс пластикаларын батырып
гальванометр арқылы жалғасақ тізбекте электр тоғы түзіледі. Бұл процестің
жұмысы, яғни мырыш пластинкасы ерітіндіге мырыш ионы түрінде өтеді де еріп,
теріс зарядталады, ал мыс пластинкасы өзгермейді де онда катиондар
бейтараптанады.
Металдардың иондануы, яғни металдың еруіне байланысты болатындықтан
оны- анодтық процесс деп, иондардың разрядтануын – катодтық процес деп
атайды.
Таза металдар көбінесе коррозияға ұшырамайды десе де болады. Бірақ
кәдімгі техникалық металдарда үнемі әр түрлі қоспалар болады. Металдарда әр
түрлі қоспалардың болуы коррозия жүруіне қолайлы жағдайлар туғызады.
Металдар алаңы анодтық, ал қоспа катодтық болады. Анодтық бөлік
ериді, ал катодтық бөлікте сутегі бөлінеді.
Темір немесе болат пластинкалары тұз қышқылына батырған кезде түрлі
қоспалар металға қатысты алғанда олар катод бөлігінде, ал металдың өзі
анодтық бөлікте болады.
Анод бөлігіне қарай хлор ионы бағытталып ҒеСІ2 түзеді, ал катодқа
қарай сутегі ионы бағытталады. Катод бөлігінде сутегі ионы разрядталып,
сутегі атомынан молекула түзіледі. Сутек молекуласы ерітіндіден газ
көпіршіктері күйінде бөлінеді. Егер катодта оттегінің мөлшері жеткіліксіз
болма, адсорбицияның нәтижесінде металдың беткі қабаты сутегімен қанығып
және металдың еру процесі баялайды немесе мүлдем тоқтатылады.
Электролиттердің әсерінен металдардың коррозияға ұшырауын,
микроскопиялық гальваникалық элементтердің жұмысының нәтижесі деп
қаратыруға болады, катод қызметін металдардағы қоспалар атқарады.
Металдардың коррозияға ұшырауы тек қоспалардаң әсерінен ғана емес, металдар
құрылысынң біркелкі еместігінен және әрбір бөліктегі ерітінді құрылымының
әр түрлі болуына да байланысты коррозияға ұшырайды.
Тұз қышқылы ерітіндісіне бірнеше тамшы мыс купаросын құямыз, сол
уақыттан бастап мырыш ери бастайды. Мырыштың мыс купаросымен әрекеттесуі
мына теңдеу арқылы жүреді:
Zn + CuSO4 → ZnSО4 + Cu
Мырыштың бетіне мыс тұнады.
Егер металл ионы электрондарды қосып алса, онда атом электроны
бейтараптанады. Егер атом ионы электрондарын беріп жіберсе, онда бос ионға
айналады.
Ме + е → M+ e
Ион атом ион электрон
Е –электрон, М+ е – атом ионы.
Электролит ерітіндісі зарядтардың еріген иондары мен еріткіш
молекулалардан тұрады. Еріткіш молекулалар – су. Судың диполь молекулалары
теріс және оң харядты иондарға қарай бағытталады.
Металл атомы ионның беткі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz