不同分子量苹果果胶的制备及其对碳钢的缓蚀性能研究

发布时间：2020-06-11 00:00

【摘要】：钢铁的防腐蚀一直是化工领域的研究热点,酸洗过程在工业中又是不可缺少的环节。当钢材进行酸洗过程时,就极容易发生腐蚀。添加缓蚀剂是一种简单有效的缓解腐蚀的方法。天然产物作为缓蚀剂有造价低、环境友好等优点,成为研究热点。研究表明果胶作为天然产物用作缓蚀剂可以对多种金属有效减缓腐蚀。果胶作为一种天然高分子其分子量影响性能,需要找到一种简单快捷、环保有效的处理果胶的方法并研究果胶分子量与其缓蚀性能的关系。本文采用亚临界水法处理苹果果胶以获得不同分子量的果胶;采用静态失重法和电化学法(动电位极化曲线法和交流阻抗法)评价所制得的不同分子量的苹果果胶作为45~#碳钢在1 mol/L盐酸中的缓蚀剂的缓蚀性能;同时对低浓度果胶与碘离子的复配的缓蚀性能进行评价并研究碘离子复配机理。结果表明:(1)通过对亚临界水法处理苹果果胶,成功获得了不同分子量的苹果果胶。苹果果胶分子量随处理温度的升高和处理时间的变长而显著降低,且相对分子质量由三峰分布变为单峰分布,重均分子量由246.06 kDa降至8.43 kDa;处理后的苹果果胶,半乳糖醛酸含量随处理温度和时间的增加而提高,由79.12%升高至89.04%,而酯化度则相反,随处理温度和时间增加而减小,由66.85%降至51.93%;通过对处理所得果胶和过程中所产生沉淀的红外光谱表征,证明了苹果果胶中含有大量极性基团,且处理前后的苹果果胶基团基本未发生大的改变,并且说明处理过程中产生的沉淀与果胶之间存在联系。(2)选取四个分子量段,包括粗提苹果果胶(Y)、处理条件为115°C 1 h的苹果果胶(T_(115))、处理条件为121°C 1 h的苹果果胶(T_(121))和处理条件为127°C 1 h的苹果果胶(T_(127)),通过静态失重法、电化学法和SEM对处理其缓蚀性能进行评价,结果表明:四种苹果果胶缓蚀剂在所研究温度范围内缓蚀效率都随浓度升高而升高;随分子量减小缓蚀效率在25°C下呈现上升趋势,大小顺序符合:粗提果胶T_(115)T_(121)T_(127),而在30和40°C下,四种苹果果胶缓蚀剂缓蚀效率大小大致相等;在低浓度下Y的缓蚀性能随温度的升高而升高,而小分子量果胶在所研究温度范围内先降低后升高;但在所研究温度范围内四种果胶缓蚀剂在最大添加量下都达到90%以上的缓蚀效率,说明四种果胶缓蚀剂在所研究温度范围内均适用;通过对极化曲线的测量,四种果胶缓蚀剂都属于以抑制阴极为主的混合型缓蚀剂;通过对四种果胶缓蚀剂的吸附模型拟合、吸附动力学和吸附热力学研究表明四种果胶缓蚀剂在碳钢表面的吸附过程均为以物理吸附为主的混合型吸附,且都属于自发吸附。(3)通过将四种分子量苹果果胶与碘离子复配对其缓蚀效果进行评价,结果表明:加入碘离子对四种果胶缓蚀剂的缓蚀效率均有增强作用;在加入0.5 g/L I~-的情况下,T_(115)苹果果胶在腐蚀温度40°C、添加量为0.1 g/L时的缓蚀效率由23.6%提高至62.9%。通过对碘离子复配机理的研究,对其腐蚀机理和缓蚀机理进行阐述。
【图文】：

图 1.1 果胶结构Fig 1.1 Pectin structure（1）同聚半乳糖醛酸区（HG）同聚半乳糖醛酸区（homogalacturonan，HG）是果胶中最丰富的多糖结构，它是由α-1,4-糖苷键连接的半乳糖醛酸的线性均聚物，果胶中含有约 65％[5-6]。HG 区在在 O-2或 O-3 处可以被乙酰化，C-6 羧基处可以发生甲基酯化，并且可能含有其他可能交联的不确定结构的酯，故而果胶的被酯化的部分一般发生在 HG 区。目前的研究中，尽管较短的 HG 区域已经被检测到散布在其他果胶多糖之间，但已有研究显示 HG 存在于长度约为 100 GalA 残基的区段中[7]。其他果胶多糖在结构上比 HG 复杂得多，并且包括取代的 HGs 鼠李糖半乳糖醛酸聚糖 I，木糖聚半乳糖醛酸（XGA）和芹半乳糖醛酸（AP）以及结构更多变的果胶多糖鼠李半乳糖醛酸聚糖 II。（2）鼠李糖聚半乳糖醛酸 I 区（RG-I）果胶中含有 20~35％的 RG-I。它含有二糖重复[-αD-GalA-1,2-αL-Rha-1-4-]的主链，

响非常有必要。亚临界水法改性过程中不用添加其它化学添加高、能耗少、易控制，处理后的果胶平均分子量下降幅度大，。缓蚀剂添加量相较于传统合成类缓蚀剂有用量偏大，缓蚀效率一种与果胶在缓蚀过程中有良好协同作用的物质是一种有效的现，卤离子是一类对于很多缓蚀剂有良好复配效果的阴离子，，中复配作用最大的卤离子。使用亚临界水法处理苹果果胶以获得不同分子量的苹果果胶体内容包括：亚临界水法对粗提苹果果胶进行处理，从而获得不同分子量的不同分子量的苹果果胶对 45#碳钢在 1 mol/L 盐酸中的缓蚀性能碘离子与果胶在低浓度下进行复配，研究复配后对 45#碳钢在能及其复配机理。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.42

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本文编号：2707065