流动条件下两种不同亲水基团咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀性能

选择了两种含有不同亲水基团的咪唑啉型缓蚀剂, 即1-胺乙基-2-十一烷基咪唑啉(AEI-11)和1-羟乙基-2-十一烷基咪唑啉(HEI-11), 分别在静态及动态条件下,采用失重法、极化曲线法、电化学阻抗谱法研究了上述缓蚀剂对N80钢在CO2饱和的3%(w)NaCl溶液中的缓蚀性能. 研究结果表明, 无论在静态和动态条件下, HEI-11均表现出更佳的缓蚀性能, 即咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀性能与亲水基团的极性成正比; 在流动条件为5 m·s-1时, 缓蚀剂的缓蚀效率显著降低. 为了进一步研究缓蚀剂的缓蚀性能与其结构的关系, 运用量子化学法计算了缓蚀剂的EHOMO(最高占有分子轨道)、ELUMO(最低空分子轨道), 结果表明缓蚀剂的缓蚀效率与EHOMO成正比, 与ELUMO及ELUMO与EHOMO的差值驻E成反比.     

新型咪唑啉化合物在H_2S/CO_2共存条件下对Q235钢的缓蚀性能

合成了一种新型咪唑啉化合物1-(2-氨基-硫脲乙基)-2-十五烷基-咪唑啉(IM-S),并通过失重法、电化学方法及扫描电镜等研究了IM-S在H2S/CO2共存条件下对Q235钢的缓蚀性能,探讨了其在Q235钢表面的吸附行为.结果显示,IM-S具有较好的抗H2S、CO2腐蚀能力,能同时抑制碳钢腐蚀的阴、阳极反应过程,最高缓蚀效率可达92.74%.缓蚀剂在Q235钢表面呈单分子层吸附,属于以化学吸附为主的混合吸附.最后采用量子化学方法对IM-S的缓蚀机理做了进一步分析.     

2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉在柠檬酸溶液中对碳钢的缓蚀作用

采用失重实验、极化曲线和交流阻抗等方法研究了缓蚀剂2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉在质量分数为2%柠檬酸溶液中对碳钢的缓蚀性能。 失重实验表明,该缓蚀剂在柠檬酸溶液中能够有效地抑制碳钢的腐蚀,当其质量分数为0.4%时,缓蚀效率达到86.4%。 极化曲线表明,该缓蚀剂为混合型缓蚀剂,Nyquist图中单一的容抗弧变化表明碳钢电极表面的腐蚀过程主要由电荷转移步骤控制。 该缓蚀剂的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,吸附机理是介于物理吸附和化学吸附之间的一种吸附。     

分子结构对咪唑啉缓蚀剂膜在Q235钢表面生长和衰减规律的影响

采用弱极化法、电化学阻抗谱等手段研究了烷基咪唑啉和硫脲基烷基咪唑啉缓蚀剂对Q235钢在饱和CO2盐溶液中的缓蚀行为变化, 探讨了吸附膜的形成与衰减规律. 结果表明, 烷基咪唑啉和硫脲基烷基咪唑啉缓蚀剂都是以控制阳极过程为主的混合界面型缓蚀剂. 在85 ℃下, 烷基咪唑啉成膜相对较慢, 吸附能力较弱, 容易发生脱附; 而硫脲基的引入, 使得硫脲基烷基咪唑啉缓蚀剂溶液存在自动修复能力, 增强了咪唑啉环的吸附性能, 提高了缓蚀剂的缓蚀性能; 硫脲基烷基咪唑啉水解开环后, 成膜性能下降, 膜寿命和缓蚀效率也大大降低. 最后采用量子化学计算对上述结论进行了验证和解释.     

硫脲基咪唑啉季铵盐的合成及其缓蚀作用

用戊酸、羊蜡酸、油酸、二乙烯三胺、氯化苄和硫脲为原料,合成了6种咪唑啉季铵盐化合物。 采用静态失重法和极化曲线法,比较了硫脲基烷基咪唑啉型季铵盐和烷基咪唑啉型季铵盐在80 ℃、1 mol/L的HCl溶液中对碳钢的缓蚀性能,研究了这两类缓蚀剂与无机阴离子和阴离子表面活性剂的协同作用。 结果表明,硫脲基烷基咪唑啉季铵盐类的缓蚀效果明显优于烷基咪唑啉季铵盐类,硫脲基羊脂酸咪唑啉缓蚀剂的缓蚀率可达98.3%。 当以羊脂酸、二乙烯三胺、氯化苄和硫脲为原料合成的硫脲基烷基咪唑啉型季铵盐化合物与I-质量比为1∶1复配时,缓蚀效果最佳,比单独使用硫脲基烷基咪唑啉季铵盐化合物的缓蚀率提高了1.5%。     

1-(2-羟乙基)-2-烷基-咪唑啉缓蚀剂缓蚀机理的理论研究

采用量子化学计算、分子动力学模拟和分子力学相结合的方法, 对6种不同烷基链长的1-(2-羟乙基)-2-烷基-咪唑啉缓蚀剂抑制H2S腐蚀的缓蚀机理进行研究, 并对其缓蚀性能进行评价. 前线轨道分布和Fukui指数表明, 6种缓蚀剂分子的反应活性区域均集中在分子的咪唑环上, 3个反应活性中心分别位于咪唑环上的N(4), N(7)和C(8)原子, 可使咪唑环在金属表面形成多中心吸附. 分子的反应活性及活性区域分布对烷基链长并不敏感. 单分子吸附能、膜的内聚能、吸附角和链间距的计算数据显示, 缓蚀剂膜的稳定性以及膜与金属基体的结合强度随链长的增加而增大; 当正构烷基碳链长度大于13时, 缓蚀剂可在金属表面形成一层高覆盖度、致密的疏水膜, 能有效阻碍溶液中的腐蚀介质向金属表面扩散, 从而达到阻碍或延缓腐蚀的目的.     

胡麻籽油咪唑啉类缓蚀剂的制备及其缓蚀性能

以胡麻籽油、羟乙基乙二胺为原料合成咪唑啉中间体,用苄基氯进行改性,得到阳离子咪唑啉衍生物。利用FT IR对合成产物进行了表征,用静态失重法、电化学极化曲线和FESEM对其缓蚀性能进行了评价,并考察了不同缓蚀剂浓度、腐蚀浸泡时间对缓蚀效果的影响,探讨了其在A30钢表面的吸附行为。结果表明,合成的缓蚀剂在盐酸体系中对A30钢有较好的缓蚀性能,在浓度为100mg/L时对低碳钢的缓蚀效率可达87%,并且其产物为阳离子型缓蚀剂,吸附满足Langmuir等温吸附方程。最后采用量子化学方法对其缓蚀剂的缓蚀机理进行了分析。     

胡麻籽油咪唑啉缓蚀剂的制备及其对A30钢的缓蚀效果

以胡麻籽油、羟乙基乙二胺为原料合成咪唑啉中间体,用苄基氯进行改性,得到阳离子咪唑啉衍生物。利用FT IR对合成产物进行了表征,用静态失重法、电化学极化曲线和FESEM对其缓蚀性能进行了评价,并考察了不同缓蚀剂浓度、腐蚀浸泡时间对缓蚀效果的影响,探讨了其在A30钢表面的吸附行为。结果表明,合成的缓蚀剂在盐酸体系中对A30钢有较好的缓蚀性能,在浓度为100mg/L时对低碳钢的缓蚀效率可达87%,并且其产物为阳离子型缓蚀剂,吸附满足Langmuir等温吸附方程。最后采用量子化学方法对其缓蚀剂的缓蚀机理进行了分析。     

缓蚀剂膜抑制腐蚀介质扩散行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了4种腐蚀介质粒子(H₂O, H₃O⁺, HS^-和Cl^-)在6种不同烷基链长的1-(2-羟乙基)-2-烷基-咪唑啉缓蚀剂膜中的扩散行为. 计算了腐蚀介质粒子在不同缓蚀剂膜中的扩散系数、膜的自由体积分数、粒子与膜的相互作用能等, 并对缓蚀剂膜抑制腐蚀介质粒子扩散行为的微观机理进行了分析. 计算结果表明, 6种缓蚀剂膜均可有效阻碍腐蚀介质粒子向金属表面的扩散, 从而达到抑制或延缓腐蚀的目的; 随烷基链长的增加, 缓蚀剂膜对腐蚀介质粒子扩散行为的抑制能力逐渐增强; 同种缓蚀剂膜对正负离子H₃O⁺, HS^-和Cl^-比对中性的H₂O分子具有更强的扩散抑制能力.     

咪唑啉衍生物与硫脲之间的缓蚀协同效应研究

应用失重法、动电位扫描法、X射线光电子能谱(XPS)研究了咪唑啉缓蚀剂和硫脲复配后对碳钢在CO2盐水溶液中的缓蚀协同作用.实验表明,咪唑啉和硫脲之间存在着良好的协同效应,二者复合后对CO2腐蚀有较好的抑制作用.经XPS检测,试样表面吸附膜有N、S元素存在,而且,于接近基体处,S元素含量相对较高;而在溶液界面处,则N元素含量较高.据此推断缓蚀剂和硫脲在钢样表面可能形成"包含络合物",从而使缓蚀剂膜更加致密,缓蚀效果也更好.     

苯并咪唑类缓蚀剂缓蚀性能的理论评价

采用量子化学计算和分子动力学模拟相结合的方法, 对2-巯基苯并咪唑(A)、2-氨基苯并咪唑(B)、2-甲基苯并咪唑(C)和苯并咪唑(D)等四种缓蚀剂抑制HCl对碳钢腐蚀的性能进行理论评价, 并对其缓蚀机理进行分析. 全局活性指数的计算表明, 四种分子中, 2-巯基苯并咪唑分子具有最强的反应活性; 对于其他三种分子, Fukui指数和全电子密度分布指出, 2-氨基苯并咪唑具有两个亲电攻击中心, 可在金属表面形成双中心吸附, 其缓蚀性能应优于2-甲基苯并咪唑和苯并咪唑; 缓蚀剂分子与三层铁原子表面相互作用的分子动力学模拟进一步确认2-甲基苯并咪唑比苯并咪唑在金属表面吸附更稳定. 综合量子化学计算和分子动力学模拟的计算结果, 四种缓蚀剂分子缓蚀效率的顺序应为A>B>C>D, 缓蚀性能的理论评价结论与实验结果相吻合.     

水诱导磷化镍腐蚀及腐蚀抑制

过渡金属磷化物作为助催化剂广泛应用于电催化、光(电)催化、电化学储能等领域,但其在水介质中的稳定性研究较少。我们以磷化镍(Ni_xP)作为研究对象,详细研究了所制备的Ni_xP与水的反应行为。研究结果表明： Ni_xP与水反应生成H₂,同时自身被氧化生成PO₄^3-和Ni²⁺,发生严重的化学腐蚀。腐蚀的程度与Ni_xP的晶体结构、元素比例等因素有关。通过在Ni_xP表面沉积NiO、ZnO、TiO₂保护层可显著抑制Ni_xP的化学腐蚀,提高Ni_xP在水介质中的抗腐蚀能力。     

Inhibitor of Acid Corrosion

A new inhibitor for steel protection in sulfuric acid solutions, 2'4'6-tribromo-m-phenylenediamine'was studied.     

硫化锰夹杂溶解和微生物存在对不锈钢管发生点蚀

结合发电厂凝汽器不锈钢管内壁腐蚀部位分布规律和腐蚀外貌特征,分别对腐蚀部位沉积物、内壁蚀孔附近管材成分进行扫描电子显微镜观察和能谱分析,探讨了管材中MnS溶解与微生物对凝汽器不锈钢管腐蚀的电化学反应机理,发现二者在点蚀形成过程中具有协同作用,并在综合分析影响不锈钢腐蚀的各种因素的基础上,提出了不锈钢凝汽器在运行过程中应采取的防护措施。     

Corrosion and Quality

Corrosion is an interaction between a material and its environment that results in deterioration of both. Quality has a wider meaning and designates the suitability of products, management quality and work. Corrosion is a phenomenon, and quality is a philosophical category. The aim of this work is to find common ground between corrosion and quality. We encounter degradation of materials and the environment in everyday life. Corrosion influences the quality of work, products, management, environment and life. The aspects of corrosion correspond to the various meanings of quality. Corrosion costs may be considered as part of the total costs of quality. Corrosion costs are estimated to be as high as 5% of the GNP in various countries.Most corrosion costs can be saved and quality improved by means of control measures, analysis of failures, dissemination of knowledge, and use of monitoring techniques. Anti-corrosion management quality includes design, manufacture, improvement, and control at all stages.Presented at 15th International Conference on Quality in Israel, November 2004     

生物膜和腐蚀产物膜对A3钢的腐蚀作用研究

应用电化学方法和表面分析技术(AFM和SEM)研究硫酸盐还原菌(SRBB)(生物环境)及其腐蚀产物(非生物环境)对A3钢腐蚀行为的影响以及A3钢在两种不同环境下的腐蚀特征.结果表明:于不同时期生成的微生物膜和腐蚀产物膜,对材料的腐蚀起着不同的作用.生成的生物膜越厚越容易剥落,而不均匀的微生物膜将引起材料的局部腐蚀.在非生物环境中生成的腐蚀产物膜比在生物环境中生成的膜更加紧密地黏附于金属的表面.     

Corrosion Inhibition Using Harmal Leaf Extract as an Eco-Friendly Corrosion Inhibitor

Extract of natural plants is one of the most important metallic corrosion inhibitors. They are readily available, nontoxic, environmentally friendly, biodegradable, highly efficient, and renewable. The present project focuses on the corrosion inhibition effects of Peganum Harmala leaf extract. The equivalent circuit with two time constants with film and charge transfer components gave the best fitting of impedance data. Extraction of active species by sonication proved to be an effective new method to extract the inhibitors. High percent inhibition efficacy IE% of 98% for 283.4 ppm solutions was attained using impedance spectroscopy EIS measurements. The values of charge transfer R_ct increases while the double layer capacitance C_dl values decrease with increasing Harmal extract concentration. This indicates the formation of protective film. The polarization curves show that the Harmal extract acts as a cathodic-type inhibitor. It is found that the adsorption of Harmal molecules onto the steel surface followed Langmuir isotherm. Fourier-transform infrared spectroscopy FTIR was used to determine the electron-rich functional groups in Harmal extract, which contribute to corrosion inhibition effect. Scanning electron microscopy SEM measurement of a steel surface clearly proves the anticorrosion effect of Harmal leaves.     

树状咪唑啉季铵盐的合成及其缓蚀性能

以乙二胺、丙烯酸甲酯、二乙烯三胺、油酸、硫酸二甲酯为原料,合成了一种新型缓蚀剂--树状咪唑啉季铵盐化合物(1),其结构经IR表征.用重态失重法考察了合成1的反应条件对其缓蚀性能的影响,并以此确定合成1的最佳反应条件为:油酸100 mmol,n(油酸):n(1.0G PAMAM)=1.0:1.2,于190 ℃反应3 h成环,于90 ℃反应3 h完成季铵化.当c(1)＝40 mg·L-1时对铁的缓蚀效率在90%以上(在最佳反应条件下合成1,钢片在1.0 mol·L-1HCl溶液中挂片4 h).     

实验探究钢铁的腐蚀

在电化学的教学中,很多教师普遍认为钢铁在酸性环境下发生析氢腐蚀,在碱性或中性环境下发生吸氧腐蚀。。笔者对此进行了多次实验,发现此结论有误。这里和同行们一起探讨。