碳鋼—草酸體系中聚天冬氨酸的緩蝕作用及機(jī)理研究.pdf

1、聚天冬氨酸(PASP)是國(guó)際上公認(rèn)的綠色化學(xué)品之一，近些年來(lái)對(duì)PASP的研究主要集中在作為水處理劑和其它添加劑方面。在酸性條件下作為金屬緩蝕劑的研究文獻(xiàn)報(bào)道不多。金屬的有機(jī)酸洗是工業(yè)應(yīng)用的一個(gè)實(shí)際體系，在草酸溶液中PASP作為碳鋼的緩蝕劑研究是一個(gè)新嘗試。本文主要采用電化學(xué)方法并借助失重法及掃描電鏡技術(shù)，研究PASP對(duì)45<'＃>碳鋼在草酸溶液中的緩蝕情況，表面成膜狀況及與其它物質(zhì)的協(xié)同作用并對(duì)機(jī)理進(jìn)行了初步探討。主要實(shí)驗(yàn)及研究結(jié)果如下

2、： ☆在常溫下測(cè)試體系的穩(wěn)態(tài)極化曲線：電位跟蹤實(shí)驗(yàn)表明E<,corr>隨著PASP的加入向負(fù)移；測(cè)得的極化電阻(R<,p>)隨PASP添加濃度的增大而增大，當(dāng)PASP的添加濃度為5.0g/L時(shí)，緩蝕率最大達(dá)到83.3％；在強(qiáng)極化區(qū)初步判斷PASP對(duì)碳鋼是以抑制陰極為主的混合型緩蝕劑，隨著PASP濃度的遞增，體系的腐蝕電流i<,corr>遞減，說(shuō)明PASP在碳鋼表面形成的吸附膜越來(lái)越完整、致密，在濃度為4.0g/L時(shí)緩蝕率可達(dá)到7

3、7.6％。 ☆電化學(xué)阻抗譜測(cè)試得到的電化學(xué)參數(shù)顯示： 在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，開路電位下電荷傳遞電阻R<,t>隨著PASP濃度的增加而增大，PASP對(duì)碳鋼的緩蝕存在穩(wěn)定值，當(dāng)添加量達(dá)到4.0g/L時(shí)緩蝕效果基本穩(wěn)定，25℃時(shí)緩蝕率為70.1％，再增大濃度緩蝕率沒(méi)有明顯增加。 在5℃～35℃的范圍內(nèi)，PASP緩蝕效果較好，當(dāng)PASP濃度達(dá)到4.0g/L時(shí)，各個(gè)溫度下最大緩蝕率都能達(dá)到70.0％以上；當(dāng)溫度超過(guò)45℃時(shí)，緩

4、蝕率降低。 在草酸溶液中碳鋼電極的陽(yáng)極極化曲線有明顯的鈍化，測(cè)得碳鋼維鈍電流值為I<,max>=4.5×10<'-4>，穩(wěn)定鈍化區(qū)范圍約為：-0.25V～1.30V，不同陽(yáng)極極化電勢(shì)范圍內(nèi)的阻抗譜形式不同，在溶解區(qū)EIS阻抗值減小，在穩(wěn)定鈍化區(qū)EIS阻抗值很大，在第二個(gè)電流峰處阻抗變小且低頻出現(xiàn)實(shí)部收縮。虛部增長(zhǎng)的現(xiàn)象，碳鋼在過(guò)鈍化區(qū)再次進(jìn)入溶解狀態(tài)，相應(yīng)的阻抗值減小。 ☆按照國(guó)家化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-HG5/1526進(jìn)行靜態(tài)腐

5、蝕試片失重試驗(yàn)，結(jié)果表明：PASP的加入使失重量減小，當(dāng)添加量達(dá)到4.0g/L時(shí)，腐蝕率由1.597mm．a(chǎn)<'-1>降到0.426mm·a<'-1>，緩蝕效率達(dá)到73.3％。與電化學(xué)方法測(cè)試所得規(guī)律一致。 ☆掃描電鏡照片可觀察到：在含PASP的溶液中浸泡后的試片表面被膜層覆蓋。當(dāng)浸泡時(shí)間較短時(shí)膜層是由PASP在碳鋼表面吸附聚集形成的，當(dāng)浸泡時(shí)間很長(zhǎng)或?qū)⑻间摌O化時(shí)其成分應(yīng)為Fe(C<,2>O<,4>)組成的鈍化膜和PASP形成的

6、吸附膜的疊加?！顚?shí)驗(yàn)條件下，PASP在碳鋼上的吸附符合Temkin吸附等溫式，25℃時(shí)緩蝕率η與PAsP摩爾濃度之間的關(guān)系為：11=0．0461lnC+0．9943；根據(jù)Arrhenius計(jì)算出的表觀活化能Ea的值，在原液中為35.75 kJ·mol<'-1>，當(dāng)PASP濃度達(dá)到4g/L時(shí)上升為50.13 kJ·mol<'-1>，表明PASP在表面吸附成膜后，提高了反應(yīng)的活化能壘，使電極反應(yīng)速度降低。 ☆PASP與鉬酸鈉、硫脲、