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碳钢表面氧化物对硅酸盐界面缓蚀作用的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-11-15  来源:中国彩钢网  浏览次数:738

  硅酸盐是一种环境友好的缓蚀剂,具有资源丰富、无毒价廉等优点,随着环保对水处理剂要求的提高,硅酸盐在水处理中将有较好的应用前景因此研究硅酸盐,尤其是稳定化的硅酸盐的界面缓蚀作用,对实际应用有很大的指导意义近年来,探讨碳钢表面氧化物对缓蚀剂界面作用的影响是缓蚀剂研究的热点之一。研究发现铁的3价氧化物至少有6种形态,在水溶液中是以水合氧化物形式存在的,主要为a-FeOOH Y-FeOOH和3-FeOOH,其中“老化”的a-FeOOH*为稳定。早期对硅酸盐的研究和应用就己发现其缓蚀膜形成之前必须要有氧化铁层的存在朱法祥等研究了硅酸在不同pH值溶液中的状态,指出硅酸根离子与金属腐蚀产物化学反应成膜迅速,导致了金属腐蚀速率的降低但有关碳钢表面氧化物对硅酸盐界面缓蚀作用影响的系统研究报导较少,很难满足实际应用的要求完整的研究水溶液中硅酸盐对碳钢的缓蚀作用应有以下内容:(1)硅酸盐缓蚀剂的溶液行为,主要是提高其稳定性以避免成垢;(2)硅酸盐在碳钢表面氧化物上的吸附过程;(3)有水合氧化物存在的硅酸盐缓蚀膜对碳钢电极过程的抑制过程1买验部分试样的制备1.1.1羟基氧化铁的制备根据的方法制备混合羟基氧化铁,研磨、筛选成100目颗粒1.1.2电极的制备根据电位-pH图,在pH- 9.0,外加电位为-200mV的条件下制备Fe/FeOOH电极512实验方法及仪器1.21硅酸盐的稳定性试验将有机硅(偶联剂KH560)与硅酸钠(模数为3. 0)混合,其浓度分别为:硅酉父见0.82mmol/L,KH560006mmol/L,放置1h,10%的HCl水溶液将其pH值调节为7.吐d5,在室温条件下观察其凝胶化时间。

  1.2.2羟基氧化铁对硅酸盐的吸附作用被吸附的硅酸钠相间分配的测定方法:在盛有己计量的浓度为Q82mmol/L硅酸钠溶液的烧杯中加入一定量的FeOOH,进行搅拌。每隔一定时间取出少量的溶液测定其硅酸钠的浓度,进而推算出在FeOOH表面硅酸钠的吸附量硅酸钠浓度测定根据GB 1.2.3Fe/FeOOH电极在硅酸钠溶液中极化曲线的测定(1)试验装置:ZF-4电位扫描信号发生仪,ZF-3恒电位仪,ZF-6对数转换仪,ZF-10数据采集储存器,232型饱和甘汞电极,211型铂电极(2)实验方法:采用恒电位方法测定研究体系的极化曲线。

  1.2.4X射线衍射法(1)试样的制备:将制备的羟基氧化铁在8.2mmol/L的硅酸钠溶液中搅拌6h,过滤、烘干(2)试验条件:X谢线衍射谱采用RigakuDMAX/RBX谢线衍射仪测定:Cu靶,扫描速度2结果与讨论21有机硅对硅酸钠的稳定化作用由表1可以看出,在有机硅化合物存在的条件下,硅酸钠的稳定性有较大幅度的提高。通常在7d内不出现凝胶的组成物,具有无限期的稳定性(6个月内不发生凝胶)2羟基氧化铁对硅酸盐的吸附,2分别表明了温度、pH值对硅酸钠在FeOOH上的吸附量的影响。随着温度的升高,硅酸钠在FeOOH上的*终稳定吸附量逐渐下降在pH值近中性条件下,硅酸盐可达到*佳的*终稳定吸附量。

  表1 KH560对硅酸钠的稳定作用不同pH值下硅酸钠在FeOOH上的吸附Fig.显示,通氧状态有利于硅酸钠在FeOOH表面上吸附。硅酸钠在水溶液中主要的存在形式是:X-:强阴离子基团Y:强阳离子基团氧气的存在有利于以上两种形式的存在,能够使硅酸钠在FeOOH表面上稳定地吸附。而氯离子对溶液中硅酸钠在FeOOH表面上的吸附没有明显的影响。这可能是羟基氧化铁表面电荷及Stern双电层中的特性吸附离子的电性斥力所引起的氧气对硅酸钠在FeOOH上吸附的影响表明在中、低硬度的水溶液中,钙离子的存在有利于硅酸盐在FeOOH表面的吸附。这主要是由于硅酸钠与2价金属离子形成螯合物,加速了硅酸盐的吸附。然而在高硬度的溶液中,离子强度过大,影响了硅酸钠在溶液中的存在形式,甚至会出现沉淀因此在离子强度较大的溶液中应采用有机硅来稳定硅酸盐,以防止出现“硅垢”显示了锌离子是有利于硅酸钠在FeOOH表面上吸附的。这主要是由于2价的锌离子与硅酸钠形成新的螯合物,加速了硅酸钠在FeOOH表面上的吸附23羟基氧化铁对Fe /NazSiOs体系电化学行为的影响由Fe/FeOOH电极在硅酸钠水溶液中极化曲线(图略)可以看出,硅酸钠对Fe/FeOOH电极的缓蚀作用主要表现为对阴极氧扩散的抑制作甩随着温度的升高,和pH值的上升,这种抑制作用逐渐下降,硅酸钠的缓蚀率也逐渐下降见表2)这可能是由于硅酸钠在碳钢表面金属氧化物上的吸附量下降,保护膜的作用降低所造成表明,氧气的存在促进了电极阴极氧扩散反应随着溶液中氧浓度的加,腐蚀电流随之大尽管氧气可以促进硅酸钠在FeOOH表面的吸附,但可以看出氧的阴极扩散反应的作用大于吸附膜的保护作甩表明羟基氧化铁的存在有利于锌离子与硅酸钠更好的发生协同效应,因为硅酸钠与锌离子的螯合物能在羟基氧化铁表面形成较好的保护膜,抑制电极的阴极反应则表明了硬度对电极极化曲线的影响,较高的硬度不利于硅酸钠的缓蚀作用。

  表2温度、pH对硅酸盐缓蚀剂的影响(义氧气对硅酸钠溶液中Fe/FeOOH电极极化曲线的影响在含锌离子的硅酸钠溶液中Fe/FeOOH电极与Fe电极极化曲线的比较硬度对硅酸钠溶液中Fe/FeOOH电极极化曲线的影响2.4 X-射线衍射谱分析从样品的X射线衍射谱测试图(图略),可以比较看出,经高浓度硅酸钠处理后的羟基氧化铁,生成了部分的FeSi4和Fe23这说明硅酸钠在碳钢表面化学吸附后,与其表面的羟基氧化物发生了反应,生成了新的物质。

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