Gemini表面活性劑在酸性溶液中對(duì)金屬的緩蝕性能研究.pdf

1、酸溶液被廣泛應(yīng)用于酸洗、酸浸、除銹和油井酸化等行業(yè)，而它在使用過程中會(huì)對(duì)所涉及的金屬造成腐蝕，緩蝕劑被廣泛應(yīng)用在這些過程中以減少金屬的腐蝕和酸液的消耗。為了提高效益和控制成本，緩蝕劑的協(xié)同效應(yīng)研究成為近年來緩蝕劑研究工作中的一個(gè)重要內(nèi)容和熱點(diǎn)。
　　 與傳統(tǒng)表面活性劑分子中擁有一條疏水鏈和一個(gè)親水基不同，Gemini表面活性劑分子由兩條疏水鏈、兩個(gè)親水基和一個(gè)連接基團(tuán)組成，具有優(yōu)異的性能，比如具有更低的臨界膠束濃度(CMC)、更

2、高的表面活性和增溶性等，是一類新型結(jié)構(gòu)的表面活性劑。該類表面活性劑在酸性介質(zhì)中是一類優(yōu)異的緩蝕劑，本文在詳細(xì)文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，考察了幾種Gemini表面活性劑對(duì)鋼在硫酸、磷酸溶液中的緩蝕作用及其與鹵離子的協(xié)同緩蝕作用，研究了該類表面活性劑對(duì)硫酸中鋅的緩蝕作用。
　　 由失重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求得如吉布斯自由能變、熵變、焓變等相關(guān)的熱力學(xué)參數(shù)及活化能和指前因子等腐蝕動(dòng)力學(xué)參數(shù)。在分析這些參數(shù)的基礎(chǔ)上，提出了Gemini表面活性劑的緩蝕吸附

3、作用機(jī)理。探討了電化學(xué)作用機(jī)理。對(duì)該類表面活性劑陽(yáng)離子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了量子化學(xué)計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，探討了該類緩蝕劑在酸性介質(zhì)中對(duì)金屬緩蝕的作用機(jī)制。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　 1、在硫酸介質(zhì)中，Gemini表面活性劑12-3-12，18-3-18和18-6-18都有良好的緩蝕效果，且與鹵離子的協(xié)同緩蝕效果明顯。以Langmuir吸附等溫式和熱力學(xué)方程處理失重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得了相關(guān)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)。據(jù)此提出所研究體系的緩蝕吸附機(jī)

4、理，即協(xié)同體系在金屬表面的吸附是從單層到多層，而單一Gemini表面活性劑則以兩段單層到多層的形式吸附在金屬表面。鋼的腐蝕速度受活化能與指前因子共同影響。動(dòng)電位極化曲線表明電化學(xué)緩蝕機(jī)理為混合型，獲得了該體系強(qiáng)極化區(qū)極化曲線參數(shù)的方法。電化學(xué)阻抗譜實(shí)驗(yàn)說明電極反應(yīng)主要受活化控制而非受擴(kuò)散控制，給出了該體系電化學(xué)阻抗譜的擬合電路。
　　 2、Gemini表面活性劑12-2-12及其與鹵離子的協(xié)同作用對(duì)在磷酸介質(zhì)中鋼的緩蝕與12-3

5、-12，18-3-18和18-6-18及其協(xié)同體系在硫酸中的緩蝕作用類似。通過修飾的Tafel曲線外延法獲得了動(dòng)電位極化參數(shù)，詳細(xì)分析了獲得該參數(shù)的方法。
　　 3、討論了n-s-n型Gemini表面活性劑及其與鹵離子復(fù)配體系對(duì)冷軋鋼在酸性介質(zhì)中的緩蝕及緩蝕協(xié)同作用機(jī)制。基于獲得的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，指出n-s-n型Gemini表面活性劑單獨(dú)存在時(shí)，緩蝕劑在金屬表面以化學(xué)吸附為主，但其與鹵離子復(fù)配時(shí)，化學(xué)吸附作用減弱，而物理吸附

6、作用增強(qiáng)，緩蝕作用為二者共同作用的結(jié)果。
　　 4、比較研究了磷酸介質(zhì)中不同陽(yáng)離子對(duì)鹵離子協(xié)同作用的影響，發(fā)現(xiàn)起協(xié)同作用的主要是鹵離子，陽(yáng)離子的影響可以忽略。協(xié)同體系與單獨(dú)使用鹵離子(Br-)作緩蝕劑的緩蝕性能比較研究結(jié)果說明在相同情況下低濃度Gemini表面活性劑與鹵離子(KBr/12-2-12)的協(xié)同作用遠(yuǎn)好于單獨(dú)使用鹵離子作緩蝕劑。
　　 5、用動(dòng)電位弱極化法和電化學(xué)阻抗譜法考察了12-2-12，12-3-12，1

7、8-3-18，18-6-18等幾種Gemini表面活性劑在不同濃度時(shí)對(duì)0.5 mol/L硫酸溶液中鋅的緩蝕行為。以自行設(shè)計(jì)的三點(diǎn)法數(shù)據(jù)處理Matlab程序，該程序具有通用性。EIS電路擬合與鋼在酸中的緩蝕情況類似，表明這些Gemini表面活性劑都對(duì)鋅有良好的緩蝕效果，文中說明了弱極化曲線數(shù)據(jù)處理原理。
　　 6、在Chemoffice2005軟件中繪制出12-2-12、12-3-12、18-3-18、18-6-18四個(gè)Gemin