两种环境友好型电力锅炉酸洗缓蚀剂的研制

论文摘要

在电厂锅炉酸洗工艺中,酸洗缓蚀剂是减少酸对金属的腐蚀的重要添加剂。当前缓蚀剂研究的热点是开发环境友好型、高效的锅炉酸洗缓蚀剂。本研究以绿色化学理念为指导,分别以2-巯基苯并咪唑（2MBI）作为柠檬酸酸洗缓蚀剂和以改性所得2-苯基咪唑啉季铵盐作为盐酸酸洗缓蚀剂的主体药剂,应用正交试验筛选出了柠檬酸酸洗复合缓蚀剂CA和盐酸酸洗复合缓蚀剂HA,这两种复合缓蚀剂是环境友好型缓蚀剂且适用于火力发电厂锅炉酸洗。CA在温度为95℃±1℃,质量百分数5%的柠檬酸介质中静态挂片6小时,最佳复配效果下的组成为0.08%（2-疏基苯并咪唑）+0.12%（三乙醇胺）+0.1%（碘化钾）+0.024%（OP-10）+0.04%（平平加）,静态腐蚀速率为0.657g·m-2·h-1,缓蚀率为98.76%。HA在温度为52±1℃的质量百分数5%盐酸介质中静态挂片6小时,其最佳复配效果下的组成为0.1%（2苯基咪唑啉季铵盐）+0.08%（碘化钾）+0.12%（三乙醇胺）+0.016%（OP-10）+0.03%（平平加）,其静态腐蚀速率为0.400g·m-2·h-1,缓蚀效率为95.66%;以油酸和三乙烯四胺为原料合成了适用于盐酸酸洗的油酸基咪唑啉季铵盐（IMA）缓蚀剂,单体浓度为0.18%时,其对A20钢静态腐蚀速率为0.42g·m-2·h-1,缓蚀效率为95.43%。采用失重法研究了CA和HA的缓蚀剂性能,讨论了酸洗缓蚀剂浓度、温度、Fe3+浓度、腐蚀时间对缓蚀剂性能的影响,研究表明:两种复合缓蚀剂在较低的浓度、高温酸洗介质中具有优良的缓蚀剂性能,当Fe3+浓度在01000mg/L时,添加复合缓蚀剂CA不会发生点蚀现象,其对Fe3+具有较好的抗腐蚀性。Tafel极化曲线表明:复合缓蚀剂CA,复合缓蚀剂HA,油酸基咪唑啉季铵盐（IMA）在电化学反应过程中都为混合型缓蚀剂。CA,HA和IMA缓蚀剂的交流阻抗谱（EIS）表明阻抗谱均出现“退化”现象,仅表现出一个高频特征容抗弧,相对于空白溶液容抗弧的形状几乎没有改变。三种缓蚀剂都为由电荷传递控制的吸附型缓蚀剂。失重法实验和电化学实验在缓蚀效率方面得到了大体一致的结论。分析失重法所得缓蚀效率得1η?η=K′C,表明复合缓蚀剂CA,HA和IMA在试样表面的吸附基本上满足Langmuir吸附等温式,它们以几何覆盖效应吸附于试样表面。添加缓蚀剂后试样扫描电镜图表明,在缓蚀剂试样表面形成了一层致密、均匀的缓蚀膜。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 缓蚀剂概述
• 1.2.1 缓蚀剂定义
• 1.2.2 缓蚀剂分类
• 1.2.3 缓蚀剂的协同效应
• 1.3 缓蚀剂的发展历史和研究现状
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 复合缓蚀剂的研制
• 2.1 实验仪器、药品及材料
• 2.1.1 实验用材料
• 2.1.2 实验所用主要仪器
• 2.1.3 试验用主要药品
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 失重法实验
• 2.3 柠檬酸复合缓蚀剂的研制
• 2.3.1 2-疏基苯并咪唑单体在柠檬酸介质中对A20 钢腐蚀行为的影响
• 2.3.2 正交实验法确定柠檬酸酸洗复合缓蚀剂配方
• 2.4 盐酸复合缓蚀剂的研制
• 2.4.1 改性2-苯基咪唑啉-合成咪唑啉季铵盐
• 2.4.2 改性所得2-苯基咪唑啉季铵盐在盐酸中对A20 钢腐蚀行为影响
• 2.4.3 正交实验法确定盐酸酸洗复合缓蚀剂配方
• 2.5 油酸基咪唑啉季铵盐酸酸洗缓蚀剂
• 2.5.1 油酸基咪唑啉季铵盐的合成
• 2.5.2 盐酸介质中油酸基咪唑啉季铵盐对A20 钢腐蚀行为的影响
• 2.6 实验结果与讨论
• 2.6.1 柠檬酸酸复合缓蚀剂研制结果讨论
• 2.6.2 盐酸复合缓蚀剂研制结果讨论
• 2.6.3 油酸基咪唑啉季铵盐盐酸酸洗缓蚀剂的研制结果讨论
• 2.7 小结
• 第三章 失重法评价复合酸洗缓蚀剂的缓蚀性能
• 3.1 柠檬酸复合缓蚀剂CA 的腐蚀行为研究
• 3.1.1 缓蚀剂浓度对A20 钢腐蚀行为的影响
• 3.1.2 酸洗温度对A20 钢腐蚀行为影响
• 3.1.3 酸洗液中Fe3+浓度对A20 钢腐蚀行为影响
• 3.2 盐酸复合缓蚀剂HA 的腐蚀行为研究
• 3.2.1 酸洗缓蚀剂浓度对A20 钢腐蚀行为影响
• 3.2.2 酸洗温度对A20 钢腐蚀行为影响
• 3.2.3 酸洗时间对A20 钢腐蚀行为影响
• 3.3 小结
• 第四章 酸洗缓蚀剂的电化学性能分析
• 4.1 实验方法
• 4.1.1 实验主要仪器
• 4.1.2 电极的制备
• 4.1.3 测试方法
• 4.2 动电位TAFEL 极化曲线法分析
• 4.2.1 柠檬酸缓蚀剂Tafel 极化曲线
• 4.2.2 盐酸酸洗缓蚀剂Tafel 极化曲线研究
• 4.2.3 油酸基咪唑啉季铵盐盐酸酸洗缓蚀剂Tafel 极化曲线研究
• 4.3 电化学交流阻抗法（EIS）分析
• 4.3.1 柠檬酸缓蚀剂交流阻抗谱（EIS）研究
• 4.3.2 盐酸酸洗缓蚀剂交流阻抗谱（EIS）
• 4.3.2.1 不同浓度2-苯基咪唑啉季铵盐单体的交流阻抗谱EIS 分析
• 4.3.2.2 不同浓度 HA 复合酸洗缓蚀剂的 EIS 分析
• 4.3.3 油酸基咪唑啉季铵盐酸洗缓蚀剂交流阻抗谱（EIS）研究
• 4.4 小结
• 第五章 缓蚀剂吸附特性分析及 SEM 扫描电镜形貌分析
• 5.1 缓蚀剂吸附特性分析
• 5.2 SEM 扫描电镜形貌分析
• 5.2.1 试样制备
• 5.2.2 测试及分析
• 5.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 （作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文）
• 摘要
• ABSTRACT