DEHA(二乙基羥胺)作為一種高效的除氧劑,其除氧機理并不是單一反應,而是一個涉及多個步驟的復雜化學過程,其本質是一種催化氧化還原反應。
總的來說,DEHA的除氧機理可以通過以下幾個關鍵環節和最終的反應路徑來理解:
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DEHA + 溶解氧
在金屬離子催化下
DEHA被氧化
生成多種中間產物
(如DEP等)
最終生成穩定產物
(N2, CO2, H2O,
乙酸根,硝酸根等)
氧氣被還原
生成水
H2O
金屬離子催化
如Cu2?, Fe2?
下面我們詳細拆解這一過程:
核心機理:DEHA的氧化與氧的還原
DEHA((C?H?)?N-OH)分子中的N-OH基團是反應的活性中心。它與氧氣(O?)的反應可以概括為:DEHA作為還原劑被氧化,而氧氣作為氧化劑被還原成水。
詳細的反應路徑
1. 初始反應:生成自由基
在金屬離子(如Cu2?、Fe2?)的催化下,DEHA會失去一個電子,形成一個自由基中間體和一個質子。
這個自由基非常活潑,是后續鏈式反應的起點。
2. 與氧氣的關鍵反應
上述生成的自由基迅速與溶解氧反應,生成一個過氧自由基和一個乙醛。
注意:這一步是消耗氧氣(O?)的關鍵步驟。
3. 鏈式反應與最終產物
生成的過氧自由基會繼續與其他DEHA分子或中間體反應,引發一系列的鏈式反應。這些反應非常復雜,最終會將DEHA和氧氣轉化為一系列揮發性或無毒的穩定產物。
主要的最終氣態產物包括:
- 氮氣(N?):這是DEHA的一個重要優點,因為它將含氮物質轉化為惰性的N?,而不是像氨或聯氨那樣可能形成銨鹽,避免了銅材的腐蝕。
- 二氧化碳(CO?)
- 水(H?O)
主要的水溶性產物包括:
- 乙酸乙酸根離子
- 甲酸
- 硝酸根離子(NO??)
- 二乙胺等。
關鍵影響因素與特點
- 催化作用
- 銅離子(Cu2?)是極其有效的催化劑。在含有銅合金設備的系統中(如發電廠的冷凝器),DEHA的效率會非常高,因為其反應速率被大幅加速。
- 鐵離子(Fe2?/Fe3?)也有催化作用,但效果通常不如銅離子顯著。
- 溫度
- 溫度對反應速率影響巨大。在室溫下,反應進行得很慢;但在高溫(>90°C)下,反應非常迅速和徹底。因此,DEHA通常被注入到給水系統的高溫部位(如除氧器出口或鍋爐給水泵入口)。
- 揮發性
- DEHA具有一定的揮發性,這使得它能夠隨蒸汽分布到整個系統(包括蒸汽管線、冷凝回水系統),從而保護整個熱力循環系統,而不僅僅是鍋爐本體。這是它相對于許多非揮發性除氧劑的另一個顯著優勢。
總結
DEHA的除氧機理可以簡化為:
在金屬離子(尤其是Cu2?)的催化下,DEHA分子通過一個涉及自由基的鏈式反應,將溶解氧(O?)還原成水(H?O),同時自身被氧化生成氮氣(N?)、二氧化碳(CO?)、水和有機酸等無害的、可揮發的最終產物。
這種機理不僅高效地去除了氧氣,還避免了有害副產物的積累,并利用其揮發性實現了全系統的保護,使其成為高參數鍋爐系統中一種非常優秀的除氧劑。
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