环烷酸咪唑啉,系应用于炼油设备的高效油溶性缓蚀剂[2](经烷基化后，可得相应水溶性环烷基咪唑啉衍生物(Naphthenic Imidazoline Derivative，NID[3]，前人已就其在炼油设备[4]及工业水中作为缓蚀剂或杀菌剂开展了一些探讨性的工作，并已表明其属低毒药剂[5]。针对脂肪基咪唑啉衍生物缓蚀性能的研究.国内外已先后有不少文献报道[6-11]。但是.关于水溶性NID作酸洗缓蚀剂及油田污水水处理剂.目前国内外报道仍较少。
笔者探讨了NID在盐酸酸性介质中的缓蚀性能及油田污水中的缓蚀性能和杀菌性能.考察了其作为多功能水处理剂的可能性。这对扩大环烷酸咪唑啉应用领域、提高环烷酸资源综合利用率等方面亦具有重要的意义
1 实验部分
1.1 环烷基咪唑啉衍生物(NID)水处理剂的制备
在装有温度计、冷凝器、分水器的带夹套的30 L不锈钢反应装置内，依次加入含酸质量分数95.2%、粗酸值192.5 mg/g(以KOH计)的环烷酸及工业级有机多胺，以二甲苯作携水剂，通氮气升温至150～250℃进行缩合脱水反应而生成环烷酸咪唑啉，该反应通常在15～20 h内完成。当测得产物酸值(以KOH计)≤5.0 mg/g，IR谱图与相应标准谱图接近且在1 600 cm-1。附近处出现很强的特征吸收峰[6、12]，时，即可脱除二甲苯而转入下一步反应所合成的环烷酸咪唑啉冷却至120℃以下，加入烷基化试剂，控制温度在70～110℃内，反应3～5h，即合成得阳离子型咪唑啉衍生物(NID)。反应到达终点时，产品完全溶于水。最后，将所得水溶性咪唑啉衍生物配制成有效成分质量分数为50%的含有少量卤化物助剂的溶液。
1.2 酸性介质中对不同材质的缓蚀性能评价
参照GB/T 18175-2000(水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》，采用2000mL烧杯，各加入1 500mL适当浓度的盐酸溶液，再分别加入不同剂量的NID，
置人RCC—I型旋转挂片腐蚀试验仪内。试验采用标准挂片(28 cm )，于常温下或达到预定温度后，控制转速在(75±2)r/min下运行。达到指定时间后取出挂片，利用失重法分别计算腐蚀率及缓蚀率等。同时，还与目前国内用量最大的缓蚀剂LAN一826进行对比。
1.3 油田污水介质中的缓蚀及杀菌性能评价
1.3.1 污水水质
本试验采用南海某油田污水。经测得污水水质为：pH 7.35，Na+ 为11 320 mg/L，Ca 2+为460 mg/L，Mg2+为86mg/L，Cl-为17340mg/L，SO42-为1 020mg/L，HC03-为771 mg/L，固化物为36 000 mg/L。
1.3.2 缓蚀评价
按石油天然气行业标准SY 5273-1991《油田注水缓蚀剂评价方法》及SY/T 6301-1997((田采出水缓蚀剂通用条件》，模拟南海某油田系统的工况条件，采用带水浴加热、控温磁力搅拌及液体石蜡绝氧的静态腐蚀试验装置，在加入不同浓度NID的油田污水中悬挂碳铜挂片，于(80±1)℃下试验168 h。
1.3.3 杀菌评价
参照GB/T 14643.1-1993(32业循环水中黏液形成菌的测定—— 平皿计数法》及中国石化集团公司《冷却水分析和试验方法》，于(35±1)℃恒温条件下，对所研制的环烷基咪唑啉衍生物样品分别进行异养菌、硫酸盐还原菌及铁细菌的杀菌性能评定。
2 实验结果与讨论
2.1 红外光谱分析
对已合成好的NID，用KBr压片法在PE System2000~3"IR红外光谱仪上进行红外光谱分析。由红外光谱图(略)可看出，所合成的咪唑啉衍生物红外谱图中，在1 605.99 cm- 处出现了较强的特征吸收峰。这说明，该衍生物中咪唑啉环结构依然存在，没有因烷基的引入而受到破坏。另外，在1 651.00 cm～、1 537.39 cm-‘处出现了酰胺吸收峰，这是因为该咪唑啉衍生物中含有能与咪唑啉环发生缓蚀协同效应[13]的酰胺基团之故。
2.2 酸性介质中的缓蚀评价结果
2.2.1 60℃下碳钢挂片
采用质量分数10%的盐酸溶液，每个试验采用2个烧杯平行进行，每个烧杯内挂人3片标准碳钢挂片，(60±1)℃下挂片5 h。
NID在约10%盐酸中，具有很好的缓蚀效果。60℃ 、5 h下，NID质量分数仅为0.2%(按其50%溶液计，下同)时，可将碳钢挂片腐蚀率控制
在1.5 (In2·h)以下，缓蚀率达94%I,R上，比传统上对盐酸酸洗缓蚀剂所要求的[≤2.0 g/(m ·h)]还要低。而且，该咪唑啉衍生物常温下可按任意比例溶于水或盐酸中：在60℃并经5 h以上，溶于10%盐酸溶液时不浑浊、无沉淀，而这是LAN一826所难以做到的。
2.2.2 常温下碳钢及铜挂片
采用质量分数9.6%的盐酸溶液，每个试验采用2个烧杯平行进行，每个烧杯内各挂入2个碳钢及1个铜挂片，常温下运行8 h。
酸性介质、常温下，环烷基咪唑啉衍生物对碳钢亦具有比LAN一826缓蚀剂更好的缓蚀效果，投加质量分数0.1%～0.2%时，其缓蚀率可达90%以上。同时，该药剂对铜还具有一定的缓蚀效果。
2.2.3 常温下铝挂片
采用质量分数9.5%的盐酸溶液，每个试验采用2个烧杯平行进行，每个烧杯内挂入3片标准铝挂片.常温下运行6 h。
NID在酸性介质中对铝挂片的缓蚀效果，明显地优于LAN一826。当投加药剂质量分数为0.1%～0.2%时，其对铝挂片缓蚀率可高达99%以上。
鉴于NID在盐酸酸性介质中具有上述优异高效的缓蚀效果，近年来，我们已成功地将其应用于湖南岳阳、长沙及衡阳等地数家宾馆内空调系统(含碳钢、
铜及铝等金属)的清洗，并获得了用户的好评环烷基咪唑啉衍生物属于一种吸附膜型缓蚀剂。其在盐酸酸性介质中的缓蚀作用，主要是基于咪唑啉环氮原子上孤对电子与金属原子空轨道形成配位键[8-11].而环烷基则在金属表面形成一层有效的覆盖膜。这种较强的金属与介质间的隔膜有效抑制了金属腐蚀。另外，由于环烷基咪唑啉衍生物属一种含氮化合物，其在Al一界面产生缓蚀作用时，还可
能为Al一界面的最高占据轨道与咪唑啉环中最低空轨道作用而产生化学吸附，使咪唑啉分子吸附在Al一界面上，把H+与Al一界面隔开⋯j。因此，环烷基咪唑啉衍生物属于一种优异高效的盐酸酸洗缓蚀剂。
