本文關鍵詞：鍍鋅設備土酸清洗緩蝕劑的研制與評價

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【摘要】：鋅是工業(yè)和生活中常見的重要有色金屬之一,常用于金屬防腐的鍍層保護和設備的電化學陽極保護。隨著現(xiàn)代工業(yè)、農業(yè)和水產業(yè)等行業(yè)的發(fā)展,鍍鋅設備大量增加,尤其是農產品加工業(yè)的鍍鋅蒸發(fā)冷和水產加工儲藏業(yè)的制冷換熱器,幾乎全部是鍍鋅設備。這些鍍鋅換熱設備在運行過程中常常由于介質(多數為水)中雜質沉積而結垢,導致設備換熱效率下降,甚至無法運行。清除積垢的最佳方法是化學清洗,而使用的有效清洗劑為鹽酸或土酸。由于鋅電極電位很低(φ?=-0.7628V),鋅與酸反應平衡常數K?=5.888×1025,鋅在酸中的耐蝕性級別為10級,是最不耐蝕的金屬材料之一,因此鍍鋅設備的酸性清洗緩蝕劑研制難度很大。由于鍍鋅設備鍍層很薄,即使鋅緩蝕效率達99%以上,也很難保證鍍鋅層不被腐蝕。加之設備有鋼鐵暴漏時,極易產生宏觀電偶腐蝕,因此鍍鋅設備酸性清洗緩蝕劑研制難度很大。國內已研制成功幾種鍍鋅設備鹽酸清洗緩蝕劑,而具有實用價值的鍍鋅設備土酸清洗緩蝕劑在國內外均未見報道。本文在2.5%的土酸溶液中,常溫下針對大量化合物對鋅的緩蝕性能進行篩選。實驗表明,醛類、雜環(huán)類、季銨鹽類等化合物在土酸中對于鋅具有良好的緩蝕效果。大量實驗結果表明,單組份緩蝕劑中醛類和胺類之間具有很好的緩蝕協(xié)同效應。其中四種胺[三乙醇胺(SA)、N-甲基二乙醇胺(NA)、苯胺(BA)、鄰苯二胺(LA)]和四種醛[水楊醛(SQ)、苯甲醛(BQ)、糠醛(KQ)、肉桂醛(RQ)]之間協(xié)同效應最佳。用失重法及電化學法針對這十六組醛和胺組合的雙組份緩蝕劑進行評價,同時分析了緩蝕作用機理。土酸介質中,鋅在不同濃度的胺類和醛類作用下,得到其腐蝕速率和緩蝕效率關系圖,證實了胺類和醛類發(fā)生了很好的緩蝕協(xié)同效應,并且得出胺類和醛類混合時的最佳配比。電化學極化曲線表明,加入醛和胺所組成的緩蝕劑與單獨醛或胺作緩蝕劑相比,腐蝕電位正移,腐蝕電流明顯減小。組合緩蝕劑為陰極抑制型,是安全型緩蝕劑。該類緩蝕劑的緩蝕作用是由于醛中氧上的孤電子對或胺中氮上的孤電子對以及席夫堿中的π電子在鋅表面交叉吸附或重疊吸附的結果。通過多組分緩蝕劑的復合,確定了最佳組合的緩蝕劑成分,并用正交實驗方法獲得了緩蝕組分之間最佳配比,從而研制出一種高效鍍鋅設備土酸清洗緩蝕劑JZL,并對其緩蝕性能進行了評價。失重法研究結果表明,該緩蝕劑緩蝕率可高達99.9%以上,可使鋅的腐蝕速率降至0.15g·m-2·h-1以下,具有極高的緩蝕效率。該緩蝕劑且具有優(yōu)良的抗干擾性能,在土酸濃度小于6%情況下,金屬鋅的腐蝕速率小于0.4 g·m-2·h-1;在40℃下,鋅腐蝕速率僅為0.27 g·m-2·h-1;24小時內未發(fā)現(xiàn)緩蝕劑失效現(xiàn)象。電化學研究結果表明,緩蝕劑JZL是一種陰極抑制為主的混合型緩蝕劑,緩蝕劑JZL使鋅的腐蝕電流明顯減小。緩蝕劑JZL用量小,無毒無害,緩蝕效率高,抗干擾性強,不產生非均勻腐蝕現(xiàn)象,是一種環(huán)境友好型高效鍍鋅設備土酸清洗緩蝕劑,具有很好的應用前景。
【關鍵詞】：鍍鋅設備 緩蝕劑 土酸清洗 研制 評價
【學位授予單位】：遼寧師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.42
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 金屬腐蝕及防護10-12
• 1.1.1 金屬在自然環(huán)境中的腐蝕10
• 1.1.2 金屬腐蝕及其危害10-11
• 1.1.3 金屬腐蝕防護方法11
• 1.1.4 鋅的腐蝕11-12
• 1.2 金屬緩蝕技術12-16
• 1.2.1 金屬緩蝕劑的性能評價方法12-14
• 1.2.2 工業(yè)緩蝕劑要求14-15
• 1.2.3 酸性介質緩蝕劑15
• 1.2.4 鋅緩蝕劑15-16
• 1.3 本文選題意義、研究內容及創(chuàng)新性16-18
• 1.3.1 選題意義16
• 1.3.2 研究內容16-17
• 1.3.3 創(chuàng)新性17-18
• 2 單組份化合物中緩蝕劑的篩選18-21
• 2.1 藥品、儀器和試驗方法18-19
• 2.1.1 實驗藥品18-19
• 2.1.2 實驗儀器19
• 2.1.3 實驗方法19
• 2.2 結果與討論19-20
• 2.3 結論20-21
• 3 鋅緩蝕協(xié)同效應21-61
• 3.1 藥品、儀器、實驗方法21-22
• 3.1.1 實驗藥品21-22
• 3.1.2 實驗儀器22
• 3.1.3 實驗方法22
• 3.2 實驗過程22-23
• 3.3 失重法研究結果與討論23-39
• 3.3.1 三乙醇胺（SA）和醛類（SQ、BQ、KQ、RQ)的緩蝕協(xié)同效應23-27
• 3.3.2 N-甲基二乙醇胺（NA）和醛類（SQ、BQ、KQ、RQ）的緩蝕協(xié)同效應27-31
• 3.3.3 苯胺（BA）和醛類（SQ、BQ、KQ、RQ）的緩蝕協(xié)同效應31-35
• 3.3.4 鄰苯二胺（LA）和醛類（SQ、BQ、KQ、RQ）的緩蝕協(xié)同效應35-39
• 3.4 電化學法研究結果與討論39-59
• 3.4.1 三乙醇胺（SA）和醛類（SQ、BQ、KQ、RQ)的協(xié)同效應39-44
• 3.4.2 N-甲基二乙醇胺（NA）和醛類（SQ、BQ、KQ、RQ）的緩蝕協(xié)同效應44-49
• 3.4.3 苯胺（BA）和醛類（SQ、BQ、KQ、RQ）的緩蝕協(xié)同效應49-54
• 3.4.4 鄰苯二胺（LA）和醛類（SQ、BQ、KQ、RQ）的緩蝕協(xié)同效應54-59
• 3.5 機理分析59-61
• 3.5.1 非伯胺(SA、NA)與醛類（SQ、BQ、KQ、RQ）的協(xié)同作用機理59
• 3.5.2 伯胺(BA、LA)與醛類（SQ、BQ、KQ、RQ）的協(xié)同作用機理59-61
• 4 鍍鋅設備土酸清洗緩蝕劑的研制61-73
• 4.1 藥品、儀器和實驗方法61
• 4.1.1 實驗儀器及藥品61
• 4.1.2 實驗方法61
• 4.2 復合緩蝕劑的研制61-62
• 4.3 復合緩蝕劑JZL的評價62-73
• 4.3.1 緩蝕劑JZL濃度與緩蝕性能的關系62-63
• 4.3.2 土酸濃度與JZL緩蝕性能的關系63-64
• 4.3.3 溫度與JZL緩蝕性能的關系64-66
• 4.3.4 時間與JZL緩蝕性能的關系66-67
• 4.3.5 電化學研究67-70
• 4.3.6 直觀分析70-72
• 4.3.7 機理分析72-73
• 結論73-74
• 參考文獻74-77
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況77-78
• 致謝78

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本文編號：983841