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没食子酸对碳钢缓蚀性能的研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-03-08  来源:中国彩钢网  浏览次数:825

  工业水处理没食子酸对碳钢缓蚀性能的研究桂林工学院材料系(广西桂林,541004)刘峥I丨介绍了一种新型酸洗缓蚀剂。实验中采用失重法研究了植物型缓蚀剂没食子酸对碳钢的缓蚀性能。

  实验表明,在40 c和4h条件下,在5%的盐酸中,使用没食子酸与六次甲基四胺有较强的协同作用,复配缓蚀率>96%.通过研究找到了没食子酸在碳钢上的吸附等温式,计算出碳钢溶解的表观活化能,从而揭示了没食子酸在碳钢上的吸附机理。

  I丨没食子酸;协同作用;酸洗缓蚀剂脱脂,水洗,丙酮洗,电吹风吹干,分析天平称重。将碳钢片悬在盛有缓蚀剂的5%盐酸溶液的玻璃烧杯中,烧杯浸在测试温度下的恒温水浴中,静止4h,取出后,水洗,除去腐蚀产物,水洗,丙酮洗,电吹风吹干,分析天平称重。按下式计算缓蚀率和腐蚀速率:原重,g;W1为碳钢片腐蚀后除去腐蚀产物的重量,g;为碳钢片暴露在酸洗液中的总面积,mm2;为在酸洗液中的腐蚀速率,gAm2-h);v1为加缓蚀剂时,碳钢片在酸洗液中的腐蚀速率,gAm2h)。

  碳钢表面除锈脱脂的配方及工艺条件:20%H2SO420mL、硫脲~80C除去腐蚀产物的配方及工艺条件:12%Ha、1%~2%乌洛托品、温度50°C或常温。

  1酸洗液盐酸浓度对缓蚀率的影响2中的实验方法,仅改变盐酸的浓度进行实验,结果见表1和表2. 2缓蚀剂用量的影响2中的实验方法,仅改变缓蚀剂的用量,实验结果见表3,表4.在化学清洗中,盐酸是应用最为广泛的酸洗清洗剂,但盐酸对大型设备系统中的不锈钢和碳钢会产生腐蚀。目前,工业上广泛应用的酸洗缓蚀剂主要是有机合成物,它们有毒或有刺激性气味,不利于环保排放,故转向研究低毒的植物型缓蚀剂。

  没食子酸是从种子植物中分布较广泛存在的鞣质中提取出来的,如五倍子含鞣质量可达78%〔5,将五倍子碎片,40 ~50C温水浸渍,过滤,浸液放置,于5 ~8时析出沉淀(杂质),加活性炭脱色,过滤,滤液通过强酸型阳离子交换树脂除去无机盐类,收集浓缩,将浓缩液趁热加入90%~95%的乙醇中,滤出沉淀(主要为粘液质等多糖类杂质)。滤液减压浓缩并干燥,即得鞣酸成品,鞣酸经水解后即可得到没食子酸。没食子酸在中性溶液中对碳钢腐蚀有抑制作用。笔者探讨了没食子酸在酸性溶液中对碳钢的缓蚀性能,结果表明,在5%的盐酸中,0.75%没食子酸对碳钢的缓蚀率达61.85%,与六次甲基四胺复配后,缓蚀率可达到97.58%. 1实验部分1.1主要试剂、材料、仪器盐酸、没食子酸、硫酸、六次甲基四胺、硫脲、丙酮等,均为化学纯试剂;碳钢指示片(尺寸:50mmX25mmX4mm)KY1型节能控温仪(郑州市上街区长虹仪表仪器厂)。

  1.2实验方法实验采用失重法。实验前将碳钢片打磨,除锈表15 %盐酸酸洗液对缓蚀率的影响项表28%盐酸酸洗液对缓蚀率的影响项所以,酸洗液的温度可选范围较灵活。

  协同效应实验可看出,没食子酸缓蚀剂单独使用时,其缓蚀效果不是很令人满意,而按一定比例与其它缓蚀剂复配后,缓蚀效率却大大提高,实验结果见表6.由表6可看出,没食子酸与六次甲基四胺以4:1的比例复配使用时,其协同缓蚀率较相同浓度没食子酸好,也优于同浓度的没食子酸与硫脲复配使用的情况,且当温度从室温上升到50C寸时其缓蚀率变化不大。所以,没食子酸与六次甲基四胺复配使用的温度范围较宽,且缓蚀效果最好。

  表3缓蚀剂在5%HCl溶液中的缓蚀率项目数据缓蚀剂浓度表6缓蚀剂协同作用效果项目室温加0.1%硫脲一0.4%没食子酸加0.1%六次甲基四胺一0.没食子酸注:5%HCl,表4缓蚀剂在5%HCl溶液中的缓蚀率项目数据缓蚀剂浓度/molL1由表3、表4可知,酸洗液中加入缓蚀剂的浓度越大,其缓蚀效果越好。

  温度的影响按1.2中的实验方法,仅改变酸洗液温度进行实验,结果见表5. 5没食子酸在碳钢上的吸附机理参照〔6〕,选择Fmmkin吸附等温式来拟合吸附规律,Frumkin吸附等温式如下:常数;0为表面覆盖度,这里可用缓蚀率(n代替;a为吸附粒子间的作用力常数(K2时为引力,a:9为斥力)。

  将⑴式两边取对数,整理得n(1nWlnc对n作图,结果见、。从两图可以看出,lnc与n呈很好的线性关系,说明没食子酸在碳钢上的吸附符合Fmmkin吸附等温式,即没食子酸在碳钢上的吸附为单分子层吸附。由线性回归方程的斜表5温度对缓蚀率的影响项目304050备由表5看出,该缓蚀剂在温度由30 C升到50°寸,在5%HCl溶液中对碳钢的缓蚀率变化不大,率可知a;0,所以没食子酸在碳钢上吸附时,没食子酸分子间表现为斥力。

  26没食子酸对碳钢在酸中溶解活化能的影响碳钢在盐酸中阳极反应表示为:根据阿累尼乌斯方程,腐蚀速率可表示如下:根据不同温度下测得的碳钢腐蚀速率,将lnv对1/T作图(图略),对图中的曲线进行线性回归求得W、A值,见表7.从表7可知,没食子酸的加入使反应的活化能降低,但同时也使指前因子A大幅度下降,这是因表7碳钢在空白和添加没食子酸下的W、A值体系线性回归方程指前因子A 25%没食子酸5%没食子酸75%没食子酸

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