聚天冬氨酸在自来水中对碳钢缓蚀作用研究

摘要

在现代工业生产中，金属腐蚀问题遍及国民经济的各个领域。添加缓蚀剂是一种工艺简便、成本低廉、适用性强、应用广泛的防腐蚀方法之一。随着人类环境保护意识的增强和可持续发展思想的深入，缓蚀剂的研究正向着高效、多功能、无毒、易生物降解的方向发展。聚天冬氨酸(PolyasparticAcid，PASP)正是一种新型绿色具有优异特性的缓蚀阻垢剂，是近年来，国内外化学、水处理和医药等领域研究的热点课题。本文采用电化学阻抗与稳态极化法，详细研究了在中性水体系中PASP对45＃碳钢的缓蚀及协同缓蚀性能，并初步探讨了缓蚀机理。主要研究工作及结论如下： 采用热缩聚法以L-天冬氨酸为原料合成了聚天冬氨酸，并利用红外光谱对其进行了表征。 稳态极化测试结果表明，在研究体系中PASP对碳钢具有一定的缓蚀作用，且以抑制碳钢腐蚀的阳极反应为主。聚天冬氨酸在碳钢表面形成保护膜前后的阳极极化曲线有明显差异，说明在该体系中PASP是以抑制阳极为主的吸附型缓蚀剂。缓蚀性能随着温度的升高而降低；随着pH升高而增加。20℃时，当PASP质量浓度达到1.0g/L时，其缓蚀率已达到61.4％，最高缓蚀率可达93.10％(5.0g/L)。 电化学阻抗测试结果表明，中性水体系中，当PASP质量浓度低于1.0g/L时，PASP对碳钢的缓蚀效率随PASP浓度的增大而显著增加，浓度到1.0g/L以后，缓蚀效率趋缓。与稳态极化法测试所得规律一致。 在实验温度范围内，PASP的腐蚀抑制系数与浓度呈线性关系，其在中性水溶液中对碳钢的吸附遵循Freundlich吸附等温式，常温20℃时，其等温式为：logη=3.309+0.456logC。由此计算出该温度下的吸附平衡常数K=2037.04和吸附自由能△G0==-28.35kJ/mol，说明PASP在碳钢表面的吸附是自发进行的。 计算了碳钢在添加不同浓度PASP的表观活化能。未加入PASP的表观活化能为134.34kJ/mol，加入PASP后其值最高达到248.98kJ/mol，PASP浓度越高，表观活化能值也越高，初步说明PASP对碳钢的缓蚀作用是通过提高活化能实现的。 实验研究证明，PASP与钼酸钠的复配物有良好的正协同缓蚀作用，复配浓度0.1g/L聚天冬氨酸和0.1g/L钼酸钠时，协同缓蚀效率最高为73.95％。 聚天冬氨酸与十二烷基硫酸钠表现出明显的协同缓蚀效果，单独使用0.01g/L、0.05g/L十二烷基硫酸钠时几乎没有缓蚀作用，但与0.1g/LPASP复配，缓蚀效率达到70.71％，比单独使用PASP时提高了44.91％。 总之，在中性水体系中，聚天冬氨酸作为无毒、易生物降解的绿色缓蚀剂有一定的缓蚀作用。协同、复配可进一步提高缓蚀效率，减少用量，降低成本，将更具有实际意义。同时，实验得到了一些重要的腐蚀数据和电化学动力学参数，为今后研究聚天冬氨酸的缓蚀机理和性能提供一定的规律参考和理论依据。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章实验原理及方法

第三章聚天冬氨酸对碳钢缓蚀作用的实验研究

第四章聚天冬氨酸对碳钢的缓蚀机理研究

第五章聚天冬氨酸对碳钢协同缓蚀作用的研究

全文总结

参考文献

致谢