【摘要】：反滲透(RO)作為海水淡化的重要技術(shù)手段,已廣泛應(yīng)用于我過(guò)濱海電廠等高耗水大型企業(yè)。然而,海水淡化一級(jí)RO產(chǎn)水對(duì)碳鋼具有強(qiáng)腐蝕性,嚴(yán)重危害著用水單位配水管網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此,研究碳鋼在該介質(zhì)中的腐蝕機(jī)理,尋求經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的緩蝕方法,解決實(shí)際腐蝕問(wèn)題,具有重要研究?jī)r(jià)值。 本文針對(duì)海水及一級(jí)RO產(chǎn)水對(duì)碳鋼的腐蝕差異,采用失重法及表面分析技術(shù),研究了碳鋼腐蝕與銹層特性的關(guān)系；利用電化學(xué)方法,研究了一級(jí)RO產(chǎn)水中碳鋼銹層的電化學(xué)性能,進(jìn)而揭示了碳鋼在一級(jí)RO產(chǎn)水中的腐蝕機(jī)理,并建立了腐蝕模型；根據(jù)腐蝕機(jī)理,提出了防腐策略,研究了一種經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的緩蝕劑配方,并表征了其緩蝕機(jī)理；以浙能樂(lè)清電廠為例,對(duì)緩蝕方法進(jìn)行了工程應(yīng)用評(píng)估,提出了可供電廠直接采用的完善防腐方案。此外,本文還對(duì)相關(guān)研究推論進(jìn)行了驗(yàn)證,使得研究成果具有了更廣泛適用性。 本文主要研究結(jié)論如下： (1)揭示了碳鋼在海水淡化一級(jí)RO產(chǎn)水中的腐蝕機(jī)理。一級(jí)RO產(chǎn)水呈弱酸性,有利于初始腐蝕產(chǎn)物γ-FeOOH的還原,導(dǎo)致Fe3O4在外銹層/金屬之間快速生成；碳鋼表面將形成薄外層(γ-FeOOH層)及厚內(nèi)層(Fe3O4層)的雙層銹層。外銹層因γ-FeOOH還原可促進(jìn)陰極反應(yīng)；內(nèi)銹層起大陰極作用,氧可直接在其表面還原。因此,一級(jí)RO產(chǎn)水中碳鋼腐蝕過(guò)程將會(huì)被大幅加速,其腐蝕速率最終由溶液至內(nèi)銹層之間的氧極限擴(kuò)散速率所決定,可持續(xù)穩(wěn)定在高位。 (2)論證了本文提出的碳鋼腐蝕機(jī)理的適用性。碳鋼在不同濃度稀NaCl模擬液中具有與一級(jí)RO產(chǎn)水中類(lèi)似的腐蝕行為,證明該腐蝕模型可適用于不同含鹽量的一級(jí)RO產(chǎn)水。γ-FeOOH還原性能直接與溶液pH相關(guān),溶液pH值又與堿度有密切聯(lián)系。同時(shí),3%NaCl溶液中碳鋼腐蝕行為研究表明,銹層也能促進(jìn)腐蝕,低堿度溶液含鹽量對(duì)銹層性能無(wú)根本性改變。故在因堿度低、易溶入C02而呈弱酸性的溶液中,碳鋼銹層均可能由于γ-FeOOH還原而起腐蝕促進(jìn)作用。該結(jié)論能夠用于指導(dǎo)海水蒸餾法產(chǎn)水等介質(zhì)中碳鋼的防腐工作。 (3)研制了一種具有顯著緩蝕效率及良好經(jīng)濟(jì)性的綠色復(fù)配緩蝕劑,并解釋了其緩蝕機(jī)理。該復(fù)配緩蝕劑由六偏磷酸鈉及硫酸鋅以質(zhì)量比1：1組成,對(duì)無(wú)銹碳鋼的加藥量為6mg/L,緩蝕率在95%以上,水處理費(fèi)僅為0.034元/噸。對(duì)表面有銹層碳鋼的較優(yōu)加藥量為12mg/L,緩蝕率約為70%。該復(fù)配緩蝕劑能夠在銹層表面成膜,使其變得致密,通過(guò)阻礙氧擴(kuò)散等過(guò)程而抑制銹層下碳鋼的腐蝕。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：P747;TG174

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2633059