腐植酸在磷化中的应用及其机理的研究(2)
图1.1腐植酸结构模型
腐殖质是动植物经过长期的物理、化学、生物作用而形成的复杂有机物，水体底泥土壤等都含有腐殖质，腐殖质是大分子聚合物，化学结构复杂，都带有羧基、酚基、酮基等活性基团，其分子量从102～106。来源不同，腐殖质的组成也不同，腐殖质按其在酸、碱中的溶解性差异可分为：腐殖酸又称胡敏酸（HA) 、富里酸(FA) 、腐黑物。天然饮用水中的有机物质，主要为HA，其浓度范围从地下水的20μg/ L 到地表水的30 mg/ L，含量愈高，水质卫生状况愈差。一般水源中腐殖酸的含量在10 mg/ L 左右，占水中总有机物的50 %～90 %，天然饮用水源中腐殖酸的存在给人类及动植物带来了一系列的影响：
⑴ HA 是微量金属元素的络合剂。腐殖酸的存在，一方面会使水中金属离子和微量元素含量下降，矿化度降低，从而破坏了人体对某些元素如Ca、Mg、Mn、V、Mo 、SO2 -4 等的吸附和平衡；另一方面，可以影响金属离子的毒性和生物有效性。
⑵ 水体中的腐殖酸类物质是卤化副产品的重要前驱物。腐殖质极易在水厂加氯过程中形成消毒副产品DBPs 和三卤甲烷类致癌物质THMs。据报道，几乎所有水生天然有机物都可能在消毒过程中被氯化，其中占溶解态水生有机物一半左右的腐殖酸是产生THMs 最重要的先驱物质。研究表明，溶解态腐殖酸类是天然水体中生成MX（一种具有强致突变性的消毒副产品） 的主要前驱物，其中的一些酚、醛、芳香酸类化合物可能在MX的形成中起重要作用。
⑶ 腐殖酸是导致大骨节病的主要环境因素之一。大骨节病病区居民饮用水往往是阴暗潮湿的窖水，得不到充足的阳光照射，水中腐殖酸发生光解少，因而含量高。
⑷ 水体酸化引起腐殖质（HS) 特性改变，从而对环境造成影响。随着人类生存环境的不断恶化，酸雨的形成，湖泊等自然水体中pH 下降。水体中的HS 有机含氮量升高，其疏水性物质与亲水性物质比例降低，碳的含量和羧基的酸性降低，氧的含量和酚、醛的酸性增强，进而导致鱼类的毒性和浮游植物的初级生产量增加并使一些主要浮游动物物种消失,巨型植物减少，处理流域的附生植物增加。
1.2 中低温磷化的概况
金属的磷化处理是一项传统的表面处理技术，是钢铁在磷酸二氢盐，氧化剂，助剂等构成的磷化液中进行处理并在其表面生成几微米厚的磷化膜的过程，包括锌系，锌钙系，锰系和铁系等类型。磷化可明显提高涂层的附着力，防护能力，是保证涂层质量的关键技术，是汽车，家电，机械生产的必要工艺。目前普遍使用的磷化技术是锌系中温磷化，磷化温度高，易产生酸雾，槽液不稳定，同时沉渣较多，磷化膜厚重，涂装后涂膜的附着力较低，耐蚀性也较差，所使用的亚硝酸盐和重金属离子影响环境。近年来，随着磷化技术的进步，国内外正在积极开发低温快速磷化工艺，低温磷化能够弥补中温磷化的缺点，其磷化温度低，磷化能耗小，沉渣少，晶粒细，膜薄，涂层的附着力和耐蚀性有很大的提高。本研究通过自制膜研制了一种不含重金属的常温磷化液，该磷化液成膜速度快，磷化膜晶粒迅速细化，其耐蚀性大幅度提高。
目前，国内外研究和使用较多的是低温、中温、高温磷化。但因其能耗大，处理工艺时间长，沉渣多尔不利于现代化生产。为了使生产产品适应快速发展的市场竞争需要，提高磷化液的质量，降低能耗成本，工艺过程简单化、功能化，磷化快速成膜等成为当前的发展趋势，这也是清洁生产发展的需要。磷化技术的进展主要表现为无亚硝酸盐磷化，无镍磷化，无铬钝化，磷化渣的综合利用，其他则表现在钢、镀锌钢和铝材复合金属件的同时磷化，以及生物可降解表面活性剂的应用，此外还要求磷化过程应保证对操作人员安全和无毒害。
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