新型噻二唑类酸洗缓蚀剂性能及作用机理研究

发布时间：2017-09-30 17:24

  本文关键词：新型噻二唑类酸洗缓蚀剂性能及作用机理研究

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【摘要】：碳钢由于其良好的机械强度,高导热性,低廉的成本而广泛应用于热交换设备中。在使用过程中,碳钢表面会结垢并发生不同程度的腐蚀。盐酸和硫酸是设备除垢处理中最常用的两种化学清洗液。但是在化学清洗过程中,酸洗液会造成碳钢的腐蚀。向酸洗液中加入缓蚀剂是防止金属腐蚀的最为简便、高效的方法之一。噻二唑类缓蚀剂具有优良的缓蚀性能并且低毒环保,因此对其缓蚀性能和机理的研究是一项非常有意义的工作。本文选用三种噻二唑衍生物作为缓蚀剂,通过动电位极化曲线、电化学交流阻抗谱、恒电位计时电流曲线、扫描电子显微镜、量子化学计算及零电荷电势等方法分别研究了其对1.0 mol/L盐酸溶液和0.5 mol/L硫酸溶液中碳钢的缓蚀性能及机理。主要研究成果如下:电化学实验结果表明,噻二唑衍生物对两种酸洗液中的碳钢均有很好的缓蚀效果,并且对阴极反应和阳极反应都进行抑制,为混合型缓蚀剂。缓蚀剂在盐酸溶液中缓蚀效率要高于同等缓蚀剂浓度下的硫酸溶液中的缓蚀效率。三种缓蚀剂没有改变碳钢的腐蚀机理,只通过在金属表面成膜抑制其腐蚀过程。缓蚀剂在阴极电位和阳极电位下都保持了很好的稳定性,显著降低了腐蚀电流密度。通过量子化学计算确定缓蚀剂分子的活性吸附中心,并从理论上对三种缓蚀剂的缓蚀性能进行对比,与电化学实验结果相一致。通过零电荷电势方法研究了三种噻二唑衍生物对碳钢的缓蚀机理,实验表明碳钢在添加和未添加缓蚀剂的酸性溶液中均带有正电荷。提出噻二唑衍生物可能的缓蚀机理,并解释了缓蚀剂在盐酸溶液中要比硫酸溶液中效率高的现象。
【关键词】：碳钢 缓蚀剂 酸洗液 电化学阻抗谱 零电荷电势
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.42
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 缓蚀剂的概念及特点10
• 1.2 缓蚀剂缓蚀作用的影响因素10-11
• 1.3 缓蚀剂的分类11-13
• 1.4 缓蚀剂的常用研究方法13-16
• 1.4.1 重量法13
• 1.4.2 电化学方法13-14
• 1.4.3 分析化学法14-15
• 1.4.4 表面形貌分析法15-16
• 1.4.5 量子化学计算法16
• 1.5 缓蚀剂的物理化学机理16-19
• 1.5.1 氧化膜型缓蚀剂16-17
• 1.5.2 沉淀膜型缓蚀剂17
• 1.5.3 吸附膜型缓蚀剂17-18
• 1.5.4 有机缓蚀剂界面反应成膜理论18
• 1.5.5 有机缓蚀剂非极性基团屏蔽作用机理18-19
• 1.6 酸洗缓蚀剂19-21
• 1.6.1 常用的酸洗剂19
• 1.6.2 主要的酸洗缓蚀剂19-21
• 1.7 缓蚀剂研究开发展望21-25
• 1.7.1 环境友好型缓蚀剂21-22
• 1.7.2 环境友好型缓蚀剂分子设计22-23
• 1.7.3 利用天然产物等来制备缓蚀剂23
• 1.7.4 有机缓蚀剂的量子化学研究23-25
• 1.8 选题依据和意义25-26
• 第二章 实验部分26-32
• 2.1 实验材料与仪器26-28
• 2.2 实验方法28-32
• 2.2.1 电化学测试方法28-30
• 2.2.2 量子化学计算30
• 2.2.3 表面形貌分析30-32
• 第三章噻二唑衍生物对盐酸溶液中碳钢的缓蚀性能研究32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 实验结果与讨论32-41
• 3.2.1 动电位极化曲线32-35
• 3.2.2 电化学阻抗谱35-38
• 3.2.3 恒电位计时电流曲线38-39
• 3.2.4 表面分析实验39-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第四章 噻二唑衍生物对硫酸溶液中碳钢的缓蚀性能研究42-52
• 4.1 引言42
• 4.2 实验结果及讨论42-51
• 4.2.1 动电位极化曲线42-45
• 4.2.2 电化学阻抗谱45-48
• 4.2.3 恒电位计时电流曲线48-50
• 4.2.4 表面分析实验50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第五章 量子化学计算52-56
• 5.1 引言52
• 5.2 实验结果与讨论52-55
• 5.2.1 前线分子轨道52-54
• 5.2.2 分子整体反应活性54-55
• 5.3 本章小结55-56
• 第六章 零电荷电势及噻二唑衍生物的缓蚀剂机理分析56-60
• 6.1 引言56
• 6.2 实验结果与讨论56-58
• 6.3 本章小结58-60
• 第七章 结论60-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士期间研究成果65

【参考文献】

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1 唐子龙，，宋诗哲;有机缓蚀剂的量子化学研究[J];中国腐蚀与防护学报;1995年03期

本文编号：949499