溴化鋰吸收式制冷機(jī)的新型緩蝕劑研究.pdf

1、溴化鋰吸收式制冷機(jī)具有熱效率高、熱源廣泛、能耗低以及零排放等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到廣泛的應(yīng)用。為了進(jìn)一步提高溴化鋰吸收式制冷機(jī)的熱效率，制冷業(yè)研究發(fā)展三效式和多效式制冷循環(huán)。在優(yōu)化設(shè)計(jì)的三效式制冷循環(huán)中，制冷機(jī)最高工作溫度達(dá)到 180℃，溴化鋰溶液濃度也更高。而作為強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，高濃度溴化鋰溶液在三效式和多效式循環(huán)條件下會(huì)引起碳鋼、銅以及銅合金等金屬材料嚴(yán)重的腐蝕。這一問(wèn)題制約了溴化鋰吸收式制冷機(jī)技術(shù)的發(fā)展，已引起人們的重視。 采用化

2、學(xué)浸泡實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)測(cè)試技術(shù)和掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、電子探針(EPMA)以及紅外光譜(IR)等檢測(cè)技術(shù)，對(duì)Li<,3>[PMo<,12>O<,40>]與SbBr<,3>復(fù)合緩蝕劑 (PMA/SbBr<,3>)、強(qiáng)化溶解Li<,2>MoO<,4>緩蝕劑(E-Mo)、Na<,3>[PWJ<,12>O<,40>] (PWA)、H<,4>[PW<,11>VO<,40>](PWVA)和PWVA/Sb<,2>O<,3>復(fù)合緩蝕劑在

3、高溫 55％LiBr+0.07mol/L LiOH溶液中對(duì)SS41碳鋼、磷脫氧銅和白銅的緩蝕行為進(jìn)行研究，并探討了緩蝕機(jī)理。結(jié)果表明，PMA/SbBr<,3>、PWA、PWVA 和 PWVA/Sb<,2>O<,3>緩蝕劑能夠同時(shí)抑制碳鋼、銅和白銅在 55％LiBr+0.07mol/L LiOH 溶液中的陰極和陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)程，屬于混合型緩蝕劑。E-Mo只能抑制陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)程，而對(duì)陰極反應(yīng)過(guò)程無(wú)影響，屬于陽(yáng)極型緩蝕劑。 PMA/SbBr

4、<,3>緩蝕劑對(duì)碳鋼在55％LiBr+0.07mol/L LAOH 溶液中具有優(yōu)異的高溫緩蝕性能，對(duì)銅和白銅的腐蝕也具有較高的緩蝕效率。實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，碳鋼在含 PMA/SbBr<,3>緩蝕劑的 55％LiBr 溶液中腐蝕反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式為 Ink=11.447-3561.4/T，反應(yīng)表觀活化能 E<,a>=29.61kJ/mol。PMA/SbBr<,3>緩蝕劑使碳鋼在 55％LBr+0.07mol/L LiOH 溶液中的反應(yīng)表觀活化

5、能增大，腐蝕反應(yīng)進(jìn)行的難度增大。 55％LiBr 溶液中添加 20mg/L 2-聚丙烯酸調(diào)聚物，Li<,2>MoO<,4>在55％LiBr 溶液中的溶解度提高到 850mg/L，得到 E-Mo 緩蝕劑。E-Mo 緩蝕劑對(duì)碳鋼在 55％LiBr+0.07mol/LLiOH 溶液中的腐蝕具有優(yōu)異的緩蝕性能，尤其是溶液溫度超過(guò)180℃時(shí)仍具有很高的緩蝕效率。溶液溫度為240℃時(shí)，碳鋼的腐蝕速度僅33.07 μm/a，緩蝕效率仍高達(dá)91

6、.5％。E-Mo 對(duì)銅和白銅的腐蝕也具有一定程度的抑制作用。55％LiBr 溶液中，碳鋼的腐蝕電流密度i<,corr>與腐蝕電勢(shì) E<,corr>之間的關(guān)系方程為 lgi<,corr>=-2.66-3.54E<,corr>陰極析氫反應(yīng)塔菲爾常數(shù) B<,c>=282mV。 在55％LiBr+0.07mol/L LiOH 溶液中，PWA 緩蝕劑濃度為300mg/L 時(shí)，對(duì)碳鋼和白銅具有優(yōu)異的緩蝕性能，對(duì)銅的腐蝕也具有一定程度的抑制作

7、用。溶液溫度為180℃時(shí)，碳鋼腐蝕速度僅 24.55 μm/a，緩蝕效率為86.4％。PWA 具有強(qiáng)氧化性，在55％LiBr+0.07mol/L LiOH 溶液中使碳鋼表面生成完整致密的Fe<,2>O<,3>鈍化膜，銅表面沉積CuO和Cu<,2>O膜，白銅表面則除了沉積銅的氧化物外，還含有NiO和CuBr，使膜層更致密，而PWA 自身被還原為鎢藍(lán)。碳鋼、白銅和銅表面鈍化膜的存在，阻滯了BF對(duì)金屬基體的侵蝕，因而PWA緩蝕劑提高了三種金屬

8、在55％LiBr+0.07mol/L IAOH溶液中的耐蝕性能。采用酸化-乙醚萃取法合成了PWVA雜多化合物，并首次用作溴化鋰吸收式制冷機(jī)緩蝕劑。IR 表征PWVA具有Keggin結(jié)構(gòu)，在堿性的55％LiBr溶液中穩(wěn)定存在，ICP 分析表明，其分子內(nèi)僅含一個(gè)V原子，分子結(jié)構(gòu)式為H<,4>[PW<,11>VO<,40>]。PWVA 具有強(qiáng)氧化性，易被還原為雜多藍(lán)，在 55％LiBr+0.07mol/L LiOH 溶液中使碳鋼表面生成完整致

9、密的含 FeO、Fe<,2>O<,3>和Fe<,3>O<,4>的鈍化膜，銅表面沉積CuO膜，白銅表面則除了沉積銅的氧化物外，還含有CuBr和NiO，使膜層更致密。PWVA 緩蝕劑濃度為300mg/L時(shí)，對(duì)碳鋼、銅和白銅在 55％LiBr+0.07mol/L LiOH 溶液中的腐蝕具有一定程度的抑制作用。而Sb<,2>O<,3>能夠吸附于碳鋼和白銅表面，抑制金屬活性溶解。PWVA 和 Sb<,2>O<,3>緩蝕劑復(fù)合使用表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，濃

10、度分別為 300mg/L 和 200mg/L 時(shí)，對(duì)碳鋼和白銅在 55％LiBr+0.07mol/L LiOH 溶液中的腐蝕具有優(yōu)異的緩蝕性能，對(duì)銅的腐蝕也具有一定程度的抑制作用，且緩蝕效率均高于單獨(dú)的PWVA緩蝕劑，適合應(yīng)用于三效式溴化鋰吸收式制冷機(jī)。 碳鋼在145℃含PWVA/Sb<,2>O<,3>復(fù)合緩蝕劑的55％LiBr+0.07mol/L LiOH 溶液中，表面緩蝕劑相對(duì)覆蓋率μ與緩蝕效率η符合方程μ=0.9293η，