氨基酸對(duì)換熱器材料的緩蝕研究.pdf

1、換熱器是工業(yè)中廣泛應(yīng)用的一種節(jié)能設(shè)備，其廣泛分布于生產(chǎn)裝置的各個(gè)系統(tǒng)和生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)中，裝置的可靠性、穩(wěn)定性和安全性對(duì)設(shè)備的運(yùn)行至關(guān)重要。由于所接觸的環(huán)境多為潮濕的、酸堿性的、含有腐蝕性介質(zhì)如氯離子等，且處于一定應(yīng)力作用下，在生產(chǎn)過(guò)程中，換熱設(shè)備的腐蝕問(wèn)題一直比較突出。在介質(zhì)中加入少量緩蝕劑，可顯著減少金屬材料的腐蝕速度，并可保持金屬的物理機(jī)械性能不變，減少換熱器更換頻率和其對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的影響。大量的研究表明：有機(jī)型緩蝕劑可以通過(guò)其雜環(huán)原子

2、，如 O、N、S、P，或者不飽和鍵吸附在金屬表面，達(dá)到抑制腐蝕的效果。氨基酸類緩蝕劑作為一種性能優(yōu)良的綠色緩蝕劑，一直受到各國(guó)學(xué)者的關(guān)注。
　　 本課題選用蛋氨酸和色氨酸作為緩蝕劑，通過(guò)極化曲線法、交流阻抗法、失重法、掃描電鏡和量子化學(xué)計(jì)算等方法，測(cè)定和評(píng)價(jià)這兩種緩蝕劑對(duì)換熱器材料鋁合金和銅合金在電解質(zhì)溶液：1mol/LHCl溶液、20％CaCl2溶液和3.5％NaCl溶液中的腐蝕抑制情況。
　　 蛋氨酸和色氨酸對(duì)鋁合金

3、在三種溶液中的腐蝕研究由失重法所得的數(shù)據(jù)可知，未加緩蝕劑時(shí)，鋁合金在1mol/LHCl溶液中腐蝕速度最快，為168.189mm/a；在20％CaCl2溶液中相對(duì)較慢，為0.930mm/a；在3.5％NaCl溶液中腐蝕速度最慢，為0.276mm/a。由失重法和交流阻抗譜可以看出，加入蛋氨酸和色氨酸緩蝕劑以后，鋁合金在三種介質(zhì)中的腐蝕均受到抑制，且隨著緩蝕劑濃度的增大，緩蝕效率均增加。在1mol/LHCl溶液中添加1×10-2mol/L蛋氨

4、酸時(shí)，緩蝕效率最高，為89.39％；添加8×10-3mol/L色氨酸時(shí)，緩蝕效率最高為87.02％。由Tafel曲線可以看出，在1mol/LHCl溶液中，電化學(xué)反應(yīng)的陰極反應(yīng)受到抑制，蛋氨酸和色氨酸緩蝕劑均為陰極型緩蝕劑，而在20％CaCl2溶液和3.5％NaCl溶液中，加入蛋氨酸和色氨酸緩蝕劑以后，腐蝕電位正移，此時(shí)蛋氨酸和色氨酸均為陽(yáng)極型緩蝕劑。
　　 蛋氨酸和色氨酸對(duì)銅合金在三種溶液中的腐蝕研究由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，蛋氨酸和色氨

5、酸對(duì)銅合金在1mol/LHCl溶液和20％CaCl2溶液中的腐蝕均能起到一定的緩蝕作用，但緩蝕效果沒有對(duì)鋁合金的緩蝕效果明顯。在1mol/LHCl溶液中添加1×10-2mol/L蛋氨酸時(shí)，緩蝕效率最高為81.94％；添加8×10-3mol/L色氨酸時(shí)，緩蝕效率最高為80.18％；在20％CaCl2溶液中，兩種緩蝕劑的最高緩蝕效率均只有70％左右。這是由于銅易與氨基酸中的氨基發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，影響了緩蝕劑的緩蝕效果。從失重法、電鏡掃描的結(jié)果中

6、可以看出，在3.5％NaCl溶液中添加色氨酸緩蝕劑以后，銅合金的腐蝕速度加快，這是由于色氨酸與銅發(fā)生強(qiáng)烈的絡(luò)合反應(yīng)，加速了銅合金的腐蝕。
　　 運(yùn)用量子化學(xué)計(jì)算的方法對(duì)蛋氨酸和色氨酸分子進(jìn)行幾何全優(yōu)化，從分子構(gòu)型中可以看出，蛋氨酸中含有(-NH2)基和(-S-CH3)基，分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有雜原子N原子和S原子，蛋氨酸分子能通過(guò)雜原子吸附在金屬表面，起到緩蝕效果；色氨酸分子中含有吲哚環(huán)，吲哚環(huán)上的所有原子在同一個(gè)平面上，具有較大的