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低溫酸化緩蝕劑 |
海水緩蝕劑的選擇part4——復(fù)配緩蝕劑與綠色緩蝕劑
一、復(fù)配緩蝕劑
單一的無機(jī)緩蝕劑在海水中用量大，而且緩蝕持續(xù)性差，容易造成環(huán)境污染，單一的有機(jī)緩蝕劑在海水中緩蝕效率不高，且成本高，使其應(yīng)用受到限制。而不同緩蝕劑的復(fù)配可以彌補(bǔ)兩者的不足，不僅可以提高緩蝕性能，還能起到多重保護(hù)作用，同時(shí)還降低了緩蝕劑的用量，減輕了環(huán)境污染，因而越來越受到重視。復(fù)合緩蝕劑各成分相互協(xié)同作用主要是由于吸附層中不同分子或離子之間相互作用，提高了表面覆蓋度或形成多分子層，吸附物的相互作用提高了吸附層的穩(wěn)定性，它們之間的協(xié)同作用，使復(fù)配緩蝕劑的緩蝕效果增強(qiáng)。
(1)無機(jī)鹽與有機(jī)物復(fù)配
鉬酸鹽與HEDP（有機(jī)磷酸鹽）復(fù)配在海水中對(duì)碳鋼緩蝕作用表明，二者具有較好的協(xié)同緩蝕作用。鎢酸鈉（Na2WO4•2H2O）與苯并三氮唑（BTA）復(fù)配對(duì)X70鋼在NaCl溶液中的緩蝕作用表明，二者均為陽極型緩蝕劑，其對(duì)X70鋼的腐蝕具有協(xié)同緩蝕效應(yīng)，且二者之比為1:1時(shí)緩蝕率達(dá)83.01%。將ZnSO4，CaGL（葡萄糖酸鈣），APG（烷基糖苷），Na2SiO3 和Na2WO4復(fù)配后在 3.1%NaCl溶液中對(duì)碳鋼的緩蝕行為表明：緩蝕劑中有機(jī)酸根與腐蝕產(chǎn)物（Fe2+和Fe3+）形成螯合物的沉積膜，阻礙了Fe2+和Fe3+向溶液中的擴(kuò)散，抑制了陽極的溶解。在高溫下，碳鋼較容易生成氧化鐵層，Na2SiO3與氧化鐵層生成FeSiO4。作為成相膜型緩蝕劑，Na2WO4使基體表面形成一層致密的三維立體保護(hù)膜，阻止了腐蝕介質(zhì)與基體的進(jìn)一步反應(yīng)。而其協(xié)同效應(yīng)表現(xiàn)在Na2SiO3，APG和Zn2+能夠通過化學(xué)吸附以及與 Fe2+和OH-生成沉淀首先在電極表面成膜，而葡萄糖酸鈣螯合物和 Na2WO4成相膜沉積在第2層。它們相互協(xié)同在碳鋼表面形成較致密的緩蝕膜，在海水環(huán)境中表現(xiàn)出了優(yōu)良的緩蝕性能。葡萄糖酸鈣、硫酸鋅和OCTA復(fù)配，在天然海水中對(duì)碳鋼的緩蝕作用表明，它是一種高效緩蝕劑，能夠?qū)o止海水中的碳鋼提供很好的保護(hù)，而且3成分之間存在良好的協(xié)同效應(yīng)。
(2)全有機(jī)復(fù)配
有機(jī)緩蝕劑可以通過抑制陰極或陽極反應(yīng)取得緩蝕效果，這與其本身吸附或覆蓋到金屬表面的程度有關(guān)。大部分有機(jī)緩蝕劑分子中含有電負(fù)性較大的S，O，N，P等為中心原子的極性基團(tuán)，或具有苯環(huán)、雙鍵、三鍵的π電子， 具有一定的供電子能力，可以和金屬形成配位鍵發(fā)生化學(xué)吸附。它們一般由極性基和非極性基所組成，這些性能不同的基團(tuán)在金屬表面所起的作用不一樣， 極性基團(tuán)吸附于金屬表面改變了雙電層的結(jié)構(gòu)，提高了金屬離子化過程的活化能，而非極性基則遠(yuǎn)離金屬表面作定向排列，形成一層疏水薄膜，成為腐蝕反應(yīng)有關(guān)物質(zhì)的擴(kuò)散屏障，使腐蝕過程受到抑制。乙二胺的衍生物BIEA和丙炔醇復(fù)配對(duì)45碳鋼的緩蝕作用表明，二者有很好的協(xié)同效應(yīng)，對(duì)45鋼的陰極與陽極過程均有抑制作用，屬于緩蝕效果較好的混合型緩蝕劑。苯并三氮唑與含有雙羧基的羧酸類物質(zhì)復(fù)配，在海水中對(duì)黃銅的緩蝕作用表明： 陰極和陽極均向各自的區(qū)域偏離，偏離程度為復(fù)配緩蝕劑>BTA，說明復(fù)配緩蝕劑對(duì)陰陽兩極的放電均有抑制作用；同陰極相比，陽極區(qū)的偏離更明顯，說明復(fù)配后的緩蝕劑為偏陽極混合型緩蝕劑；在單獨(dú)使用 BTA 的介質(zhì)中，銅試片表面有微小斑點(diǎn)生成，即有輕微局部腐蝕，而在復(fù)配緩蝕劑的介質(zhì)中，試樣表面沒有小斑點(diǎn)。這說明復(fù)配后的復(fù)合緩蝕劑在相同條件下有著比 BTA 單獨(dú)使用更好的緩蝕性能，不僅緩蝕率更高，而且對(duì)局部腐蝕和點(diǎn)蝕均有更好的抑制作用。
二、綠色緩蝕劑
基于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，近年來，研究開發(fā)環(huán)境友好的新型綠色緩蝕劑，尤其是兼有阻垢和緩蝕性能的緩蝕劑成為今后的研究重點(diǎn)。沒有好的阻垢性能，緩蝕性能也將大受影響。由微生物引起的金屬腐蝕越來越受到關(guān)注。在海水中羧甲基菊糖（CMI）、聚馬來酸（PMA）、聚天冬氨酸（PA）、聚亞磷基羧酸（PPCA）和金屬都可發(fā)生相互作用。PPCA、PMA 和PA 在金屬表面形成了一層膜抑制了碳酸鈣的形成，同樣添加一定濃度的PPCA，PMA 和PA 得到的腐蝕電流密度是不同的。PPCA，PA和金屬表面的相互作用大于PMA；當(dāng)CMI的添加濃度小于30 mg/L時(shí)，在金屬表面沒有觀察到膜的形成，說明金屬表面形成的膜與介質(zhì)中氧的擴(kuò)散有關(guān)；PPCA 和PMA都能極大地抑制碳酸鈣的形成，而 CMI效果則較差。由海水中微生物引起的腐蝕（MIC）、脫硫菌株產(chǎn)生的聚合物（EPS）在適宜脫硫菌株生長(zhǎng)的條件下，在海水中于碳鋼表面形成了一層均勻的生物膜，該生物膜在一定時(shí)間內(nèi)抑制了金屬的腐蝕，然而在長(zhǎng)時(shí)間后該微生物的生物代謝會(huì)加速金屬的腐蝕。在人造海水中AISI1018低碳鋼表面存在的脫硫弧菌引起了局部腐蝕，在加入咪唑啉后，抑制了金屬的腐蝕；腐蝕電位正移，說明該緩蝕劑為抑制陽極型緩蝕劑；在細(xì)菌生長(zhǎng)的適應(yīng)期緩蝕劑對(duì)細(xì)菌影響不大，腐蝕電流較大；在細(xì)菌生長(zhǎng)的指數(shù)期，腐蝕速度顯著下降。
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