酸性清洗条件下钢-铜高效缓蚀剂的开发研究文献综述

 2022-11-13 11:11

文献综述

一、缓蚀剂研究背景

在工业生产中,许多酸性介质对钢铁的腐蚀很严重,常常引起设备的的严重腐蚀,给企业生产带来巨大的不便和经济损失[1]。而金属作为当今最重要的结构材料,广泛应用于生产、生活和科技工作的的各个方面,因此研究腐蚀金属在环境介质的作用下,由于化学反应、电化学反应和物理溶解而产生的破坏和变质现象[2],加快该类缓蚀剂的研制与开发,对促进国民经济的可持续发展具有重大意义。缓蚀剂是一种化学物质或化学物质的混合物,它以适当的浓度和形式存在于环境介质中,用于防止和减缓金属腐蚀。

缓蚀剂种类繁多,被广泛应用于金属酸洗、酸的输送和存储、防止大气及工业介质腐蚀等各个方面。酸洗广泛应用于各个工业部门中的换热设备、传热设备和冷却设备等的水垢清洗。酸洗常用的酸有盐酸、硫酸、磷酸、氢氟酸、氨基磺酸等无机酸和和柠檬酸、EDTA 等有机酸。酸洗时不仅要考虑酸的溶铁能力,还应考虑垢成分、金属材质、废液处理方法等因素[3]。有机胺和硫脲及其衍生物等是使用最多的几种酸性介质缓蚀剂,而肉桂醛、眯唑啉类化合物及其衍生物、氮杂环季铵盐类、松香类化合物等是近年来新开发的缓蚀剂。为了提高缓蚀效率,人们又开发了复配技术,如在有机缓蚀剂中加入少量无机阴离子、非离子表面活性剂等物质,缓蚀效 果会更好。在研究方法上,一些新方法和新技术被引入到金属腐蚀的研究领域,如量子化学、人工神经 网络、激光拉曼光谱等,这些方法和技术的应用对开发新型缓蚀剂、加快缓蚀剂的研究进程起到了极大的推动作用[4]

随着可持续发展思想的深入和人类环境保护意识的增强,缓蚀剂的开发研究方向也有了新的目标和要求,以围绕性能和经济目标来研究开发对环境不构成破坏作用做为发展方向,研究绿色环保和高效金属缓蚀剂是化学工作者们主要努力的目标。环境友好型缓蚀剂要求最终产品对环境无害、无毒,而且生产制备及使用过程要尽量减少对环境的影响,从合成原料的选择、工艺条件的优化及使用过程的成熟技术上降低生产成本。

、缓蚀剂的作用机理

常用的酸性缓蚀剂均属于吸附型缓蚀剂。吸附型缓蚀剂的缓蚀机理,大家公认的是通过物理吸附和化学吸附效应,缓蚀剂在金属表面形成一层连续或不连续的吸附膜,利用缓蚀剂分子或缓蚀剂 与溶液中某些氧化剂反应形成的空间位阻,以减少酸性介质中的H 离子接近金属表面,或减少电极反应活性位置,或改变双电层结构而影响电化学反应的动力学过程,使腐蚀速率降低。缓蚀剂在界面上的吸附是一个动态过程,缓蚀剂吸附的效果取决于缓蚀剂的结构和化学性质、腐蚀金属的性质、腐蚀介质的成分等多种因素。缓蚀剂分子在金属不同的 地方发生不同程度的吸附,使得阴阳极反应的程度不同,但吸附结果基本上服从Langrnuir、Frumkin和 Temkin等吸附规律,可根据活化能、自由能、吸附量 与浓度的关系判断缓蚀剂的吸附规律[5-7]

成相膜理论是认为在金属表面形成一层难溶解的保护膜以阻止介质对金属的腐蚀,包括氧化膜、沉淀膜和吸附膜。

电化学理论则是认为缓蚀剂通过加大腐蚀的阴极过程或阳极过程的阻力而减小金属的腐蚀速率。

三、缓蚀剂的分类

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