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背景及概述
西(xī)安水玻璃矽酸鈉又名偏矽酸鈉，俗名水玻璃或泡花堿。Na2SiO3＝122.06，常為(wèi)玻璃态，也(yě)可為(wèi)單斜晶體(tǐ)。相對密度2.40，熔點1088℃，折光率(玻)1.520(25℃)。溶于水，在熱水中分(fēn)解，析出矽膠。工業品組成複雜，常表示為(wèi)xNa2O·ySiO2，有吸濕性，為(wèi)無色、青綠(lǜ)色、棕色固體(tǐ)或粘稠液體(tǐ)，其物理(lǐ)性質随氧化(huà)鈉與二氧化(huà)矽的比例而不同，水溶液呈強堿性。二矽酸鈉(Na2Si2O5)，熔點874℃。矽酸鈉九水合物為(wèi)無色斜方晶體(tǐ)，在空氣中風(fēng)化(huà)，熔點40～48℃，加熱至100℃時(shí)失去六分(fēn)子(zǐ)水。由矽石、純堿與粉狀煤共熔，冷卻後粉碎，用水萃取、濃縮而制得，或由矽石與燒堿共熔而得。用作(zuò)肥皂填充劑、粘合劑，用于制矽膠、矽鋁凝膠和人(rén)造鈉沸石等。
西(xī)安水玻璃矽酸鈉溶液呈無色透明、黃(huáng)綠(lǜ)色、青灰色、或微紅(hóng)色，無色透明的液體(tǐ)質量.好(hǎo)(hǎo)。矽酸鈉溶液中含有的雜質如(rú)Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ和Ａｌ２Ｏ３等對其透明度及物理(lǐ)化(huà)學性能(néng)均有影響。水玻璃的性能(néng)參數包括模數ｎ（氧化(huà)矽與氧化(huà)鈉的摩爾比），密度Ｄ（或波美度°Ｂé）和粘度μ等。用水玻璃溶液作(zuò)黏合劑時(shí)，其粘度與密度和模數有關(guān)。密度相同時(shí)，模數越大粘度越大。模數相同時(shí)，密度越大粘度越大。模數越大的水玻璃溶液随密度增大粘度增大越快(kuài)，這(zhè)是因為(wèi)模數越高，膠态二氧化(huà)矽的含量也(yě)越高，水玻璃溶液的膠體(tǐ)性質就(jiù)越強。此外，水玻璃溶液的粘度随溫度升高而降低(dī)。
化(huà)學性質
1）水解水玻璃是一(yī)種強堿弱酸鹽，與水反應發生(shēng)水解生(shēng)成氫氧化(huà)鈉，從而使水玻璃溶液呈堿性。水玻璃溶液是膠體(tǐ)溶液，其膠粒帶負電。
2）與酸的反應水玻璃溶液顯堿性，所以它能(néng)與無機酸和有機酸發生(shēng)反應。反應結果是二氧化(huà)矽溶膠以凝膠體(tǐ)沉澱析出。水玻璃溶液與鹽酸的反應式如(rú)下(xià)
3）與堿的反應：1）與堿金(jīn)屬離子(zǐ)反應隻是提高其堿度，使模數下(xià)降，不會影響水玻璃膠體(tǐ)溶液的穩定性。2）與堿土(tǔ)金(jīn)屬離子(zǐ)反應會發生(shēng)絮凝，生(shēng)成白色凝膠沉澱，水玻璃溶液與氫氧化(huà)鋇反應式如(rú)下(xià)
.終生(shēng)成的水合矽酸鋇是凝膠體(tǐ)。同樣，與其他堿土(tǔ)金(jīn)屬離子(zǐ)如(rú)Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｒ２＋會發生(shēng)類似的反應。
4）液體(tǐ)水玻璃的硬化(huà)液體(tǐ)水玻璃與空氣中的二氧化(huà)碳反應，生(shēng)成無定形矽酸，逐漸幹燥而硬化(huà)，與石灰的凝結硬化(huà)類似
這(zhè)個(gè)反應過程很慢(màn)，因此液體(tǐ)水玻璃要密封保存。在使用中經常采用加熱或者加入氟矽酸鈉的方法來(lái)加快(kuài)硬化(huà)，氟矽酸鈉适宜的用量為(wèi)水玻璃質量的12％～15％。硬化(huà)速度還與模數和密度有關(guān)。模數越大，矽膠越易析出，硬化(huà)越快(kuài)；密度越小，粘度越小，硬化(huà)越快(kuài)。硬化(huà)速度還與環境溫度和濕度有關(guān)，溫度越高，濕度越小，硬化(huà)越快(kuài)。
矽酸鈉是無機矽化(huà)合物中發展.廣泛的産品，應用已有100多年曆史，應用範圍幾乎滲透到國民(mín)經濟的各個(gè)部門。矽酸鈉是制皂工業中.有價值的填料，将矽酸鈉摻入到洗衣皂中可緩沖洗衣皂的堿性，減少洗衣皂在水中的損耗，并可增強洗滌能(néng)力和防止肥皂酸敗；矽酸鈉在合成洗滌劑中起助洗、防腐、穩定泡沫的作(zuò)用；可用作(zuò)造紙的填料；用于制造矽凝膠、矽膠；用作(zuò)鑄造工業中粘結劑，粘接砂和黏土(tǔ)，制作(zuò)成人(rén)們需要的各種各樣的鑄型和型芯；水玻璃塗在金(jīn)屬表面會形成堿金(jīn)屬矽酸鹽及二氧化(huà)矽凝膠薄膜，使金(jīn)屬免受外界酸、堿等的腐蝕；用作(zuò)粘結劑來(lái)粘結玻璃、陶瓷、石棉、木材、膠合闆等；用于制造耐火(huǒ)材料、白炭黑、耐酸水泥；在紡織工業用作(zuò)漿料、浸漬劑，在紡織物染色和壓花紋時(shí)用作(zuò)固染劑和媒染劑，以及用于絲綢織物加重；在皮革生(shēng)産中加入水玻璃，它的分(fēn)散的膠體(tǐ)二氧化(huà)矽用于生(shēng)産軟皮革；在食品工業可用于保存蛋類，防止微生(shēng)物進入蛋殼空隙造成變質；在制糖工業，水玻璃可以脫除糖液中的色素和樹脂質；此外矽酸鈉在醫(yī)學繃帶、蓄電池制造、電焊條制造、煉鋼等行業都有重要的用途。
1. 矽酸鈉單獨用作(zuò)緩蝕劑
1）矽酸鈉在冷鐵防鏽中的應用：将模數為(wèi)2.0～2.8(.好(hǎo)(hǎo)為(wèi)2.4)的矽酸鈉，用水稀釋充分(fēn)攪拌後靜置，保留上(shàng)層清液作(zuò)為(wèi)防鏽液。将除鏽去污後的冷鐵浸泡在上(shàng)述溶液中，取出後使多餘的溶液自動流下(xià)，自然幹燥即可。處理(lǐ)後的冷鐵可在普通室内保存1～2個(gè)月(yuè)(yuè)而不生(shēng)鏽，在此期間(jiān)可以随意使用。
2）矽酸鈉為(wèi)主的堿性清洗液：采用以矽酸鈉為(wèi)主要緩蝕劑的堿性清洗液對鐵器(qì)文物的脫鹽清洗效果較好(hǎo)(hǎo)。矽酸鹽與鐵表面的氧化(huà)物發生(shēng)反應，生(shēng)成部分(fēn)Fe2O3、Fe2SiO4和Fe7SiO10，這(zhè)些(xiē)新(xīn)生(shēng)成的物質具有較強的抗腐蝕能(néng)力。
3）矽酸鈉對鋁合金(jīn)的緩蝕作(zuò)用：矽酸鈉主要通過促進鋁合金(jīn)的鈍化(huà)或在其表面形成轉化(huà)膜，抑制鋁合金(jīn)的點蝕，進而減少裂紋源的産生(shēng)，提高鋁合金(jīn)在氯化(huà)鈉溶液中抗點蝕的能(néng)力及腐蝕疲勞壽命而起到緩蝕作(zuò)用，是一(yī)種陽極型緩蝕劑。同時(shí)矽酸鈉的濃度對鋁合金(jīn)的緩蝕作(zuò)用有很大的影響，當添加0.20mg/g的矽酸鈉時(shí)，鋁合金(jīn)在3.5%NaCl溶液中具有較好(hǎo)(hǎo)的緩蝕作(zuò)用。
4）矽酸鈉被膜緩蝕劑：當藥劑溶于水後，矽酸鈉被膜緩蝕劑中對金(jīn)屬表面有強親和力的成分(fēn)會在金(jīn)屬表面形成一(yī)層細密、堅韌的矽鐵穩定膜，使金(jīn)屬與腐蝕環境隔絕開來(lái)，從而可有效地防止金(jīn)屬腐蝕。另外，所形成的膠态負離子(zǐ)吸附水中帶正電的離子(zǐ)構成固定層，并向外擴散構成擴散層，兩界面處産生(shēng)的動電位使包圍在擴散層中的難溶物質過飽和度加大，不易形成晶核，從而抑制了(le)結垢的可能(néng)。矽酸鈉被膜緩蝕劑的使用效果與藥劑濃度、水溫、水質、水流速度、材質等因素有關(guān)。
2.矽酸鈉複配緩蝕劑
盡管如(rú)此，矽酸鈉作(zuò)為(wèi)緩蝕劑單獨使用有一(yī)定的缺陷，它成膜慢(màn)，所形成的膜有孔隙，易形成矽垢，所以它與其它物質複配使用已成為(wèi)一(yī)種發展趨勢。3.1 1）Njff-Ⅱ緩蝕劑：Njff-Ⅱ緩蝕劑由矽酸鈉、钼酸鹽、有機胺複配而成，是主要控制陽極反應的混合抑制型緩蝕劑。加量0.2%時(shí)，在鹽水鑽井液濾液中對G105鋼試片80℃動态腐蝕的緩蝕率達88.19%。Njff-Ⅱ緩蝕劑目前已在江蘇油田廣泛應用。根據現(xiàn)場(chǎng)反饋的信息，使用該緩蝕劑後，鑽杆、鑽具的更換周期明顯延長。
2）一(yī)種銅的緩蝕劑：以矽酸鈉為(wèi)主，與聚環氧琥珀酸(PESA)、苯骈三唑(BTA)、Zn2+複配使用的緩蝕劑當其構成配比為(wèi)60∶40∶1∶8時(shí)，顯示出較好(hǎo)(hǎo)的協同效應，此時(shí)對銅的緩蝕效果好(hǎo)(hǎo)。該複合水處理(lǐ)劑是以抑制陽極腐蝕為(wèi)主的緩蝕劑，從環境保護、可持續發展的角度進行研究具有重要意義。
3）用于天然海水中的..緩蝕劑：腐蝕介質取自青島魯迅公園的天然海水，鹽度是32%，實驗過程中，海水定期更新(xīn)。将矽酸鈉、硫酸鋅、葡萄糖酸鈣、烷基多糖苷和鎢酸鈉按一(yī)定比例置于容器(qì)中，攪拌均勻所得的緩蝕劑是一(yī)種适用于天然海水中碳鋼的低(dī)毒、..複合緩蝕劑。實驗數據表明，未預膜時(shí)緩蝕劑的臨界濃度是280mg/L，此時(shí)對碳鋼的緩蝕率為(wèi)93.8%，并且試樣表面光亮如(rú)初，沒有局部腐蝕；預膜後緩蝕劑的臨界濃度降為(wèi)210mg/L，此時(shí)對碳鋼的緩蝕率為(wèi)93.1%。
4）碳鋼-銅複合體(tǐ)系緩蝕劑：以矽酸鈉為(wèi)主，與聚天冬氨酸、苯骈三唑、钼酸鈉的複配緩蝕劑是以抑制陽極腐蝕為(wèi)主的複合型緩蝕劑，對碳鋼-銅複合體(tǐ)系有很好(hǎo)(hǎo)的緩蝕效果。在緩蝕劑總濃度為(wèi)50.5mg/L，其配比為(wèi)60∶20∶1∶20時(shí)，其緩蝕效果.佳。
5）高Cl-濃度環境中的複配緩蝕劑：矽酸鈉與钼酸鈉複配後，緩蝕劑毒性降低(dī)。矽酸鈉形成的沉澱膜彌補了(le)钼酸鈉形成的鈍化(huà)膜的缺陷，從而在材料表面形成完整緻密的保護膜層，阻止腐蝕的發生(shēng)和進行。在高Cl-濃度環境中，此緩蝕劑仍能(néng)有效地阻止Cl-通過膜層向金(jīn)屬表面的遷移，抑制金(jīn)屬的腐蝕。
6）鋁-矽聯合緩蝕劑鋁-矽聯合緩蝕劑：由預膜液和封閉液組成。用鋁系複合緩蝕劑對水中碳鋼預膜後，轉入含矽酸鈉的水中進行封閉處理(lǐ)，在原來(lái)氫氧化(huà)鋁膜上(shàng)又沉積上(shàng)相當的二氧化(huà)矽，自動修補了(le)膜的缺陷，進一(yī)步提高了(le)鋁緩蝕膜的耐蝕性能(néng)。鋁-矽聯合緩蝕劑不僅在淡水中具有好(hǎo)(hǎo)的緩蝕效果，而且在海水中、在溫度較高的鹽水中同樣具有較好(hǎo)(hǎo)的緩蝕效果。
7）鹽酸介質中鋁合金(jīn)複合緩蝕劑：由钼酸铵、矽酸鈉和鎢洛托品以一(yī)定比例複合而成的緩蝕劑是冷軋鋁闆在1mol/LHCl中的非磷、非鉻..複合型緩蝕劑。當其總濃度為(wèi)10.6mg/L，其中钼酸铵、鎢洛托品和矽酸鈉的.佳複合比為(wèi)2.375∶468.750∶1.000時(shí)，緩蝕率達到99.91%。另外還有很多關(guān)于利用矽酸鈉與其他物質複配制成不同功能(néng)的緩蝕劑。
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