环烷基咪唑啉甜菜碱缓蚀阻垢性能的研究

摘要

本论文以实验室制得水溶性环烷基咪唑啉甜菜碱为主要药剂，采用静态挂片失重法、Tafel极化曲线法和扫描电子显微镜法对其缓蚀性能进行了评价，并对其缓蚀机理进行了探讨;根据其分子结构，采用阻碳酸钙法，利用扫描电子显微镜法对其阻垢性能进行了评价;将其与其它药剂的复配进行了探讨。
　　本文采用静态挂片失重法和Tafel极化曲线法利用扫描电子显微镜研究了环烷基咪唑啉甜菜碱在HCl、HCl-H2S水相体系中的缓蚀性能。实验结果表明:(1)在未调pH的1000mg/L HCl溶液中，25℃、20h且95℃、4h下，缓蚀剂剂量为50mg/L时，缓蚀率达到了90％以上，而在pH6.5-7.0、1000mg/L HCl溶液中，80℃、24h条件下，投加剂量为50mg/L时，缓蚀率达68.5％;(2)在pH6.5-7.0、1000mg/L HCl—500mg/L H2S腐蚀介质中，投加剂量为20mg/L时，在未去除溶解氧的介质中缓蚀率达到73.7％，当去除溶解氧后缓蚀率达到82.2％;在pH6.5-7.0、1000mg/L HCl—100～500mg/L H2S的腐蚀介质中，投加剂量20mg/L，腐蚀率都在0.1 g/(m2·h)以下;(3)电化学测试表明，该缓蚀剂在HCl、HCl-H2S水相体系中属于以抑制阳极为主的阴阳极混合型缓蚀剂;(4)通过扫描电镜观察发现，加了药剂后，挂片的表面会形成一层厚度均匀且致密的膜，这能够有效阻止腐蚀介质的侵蚀。
　　本文还考察了环烷基咪唑啉甜菜碱的阻垢性能。在Ca2+质量浓度250mg/L、温度80℃、浓缩倍数1.5条件下，当环烷基咪唑啉甜菜碱投加量逐渐增大，其阻垢率也不断的提高。在投加剂量为50mg/L时环烷基咪唑啉甜菜碱的阻垢率达到了63.2％，仅低于同等条件下聚环氧琥珀酸的阻垢率70.6％。对垢物做扫描电镜发现，不加药剂时碳酸钙垢呈规则的六方晶型，结构紧密，利于晶胞堆积和晶体的进一步成长;而加了药剂之后，垢物呈方形片状，结构松散，易被水流冲刷掉，这充分说明了环烷基咪唑啉甜菜碱起到了阻垢作用。
　　将水溶性环烷基咪唑啉甜菜碱与磷系药剂复配后发现:在高浓度盐水腐蚀体系中，锌盐与环烷基咪唑啉甜菜碱复配后消除了点蚀现象，而PBTCA加入后使Zn2+不能形成Zn(OH)2沉淀，这三种药剂的共同作用下消除了点蚀，提高了缓蚀率。在海水腐蚀体系中，当环烷基咪唑啉甜菜碱100mg/L、PBTCA200mg/L、Zn2+20mg/L时，缓蚀率达到87.6％，此时挂片表面较光滑，无点蚀。实验采用正交方法在循环冷却水中取得了较优的复配方案确定为20mg/L PBTCA、40mg/L环烷基甜菜碱、4mg/LZn2+、10mg/L AMPS，在此最佳实验条件下，试验后的挂片表面光亮，水溶液清晰透明，没有明显的沉淀和污垢。本文也用正交法对阻垢试验中的复配方案进行了筛选，较好的复配方案为环烷基咪唑啉甜菜碱10mg/L、PESA10mg/L、AMPS5mg/L、PBTCA5mg/L，而此时阻垢率可以达到83.6％以上。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 金属腐蚀及其机理

1．1．1 腐蚀的危害

1．1．2 腐蚀的机理

1．2 缓蚀剂

1．2．1 缓蚀剂研究发展简史

1．2．2 缓蚀剂的定义及分类

1．3 环烷酸及其有机衍生物

1．3．1 环烷酸组成结构及其特征

1．3．2 环烷酸有机衍生物

1．3．3 水溶性咪唑啉缓蚀剂

1．4 甜菜碱

1．5 性能研究方法

1．5．1 缓蚀性能研究方法

1．5．2 阻垢性能研究方法

1．6 本论文研究内容、意义及创新之处

1．6．1 研究内容

1．6．2 创新之处

1．6．3 研究意义

第二章 环烷基咪唑啉甜菜碱在HCl-H2S-H2O体系中缓蚀性能的研究

2．1 前言

2．2 实验仪器和材料

2．2．1 实验仪器

2．2．2 实验材料及药品

2．3 挂片失重法实验步骤

2．3．1 腐蚀介质的配制

2．3．2 挂片前处理

2．3．3 挂入挂片

2．3．4 挂片后处理

2．3．5 数据处理

2．4 电化学极化曲线测试

2．4．1 实验方法

2．4．2 数据处理

2．5 扫描电子显微镜(SEM)实验

2．5．1 SEM实验原理

2．5．2 SEM实验步骤

2．6 实验结果及其讨论

2．6．1 静态挂片实验

2．6．2 电化学极化曲线

2．6．3 扫描电镜结果

2．7 缓蚀机理分析

2．8 本章小结

第三章 环烷基咪唑啉甜菜碱阻碳酸钙垢性能的研究

3．1 冷却水成垢及其机理

3．2 实验仪器和材料

3．2．1 实验仪器

3．2．2 实验材料

3．3 碳酸钙阻垢实验

3．3．1 实验原理

3．3．2 实验贮备液配制

3．3．3 实验步骤

3．3．4 试验结果评价

3．4 扫描电镜步骤

3．5 实验结果及其讨论

3．5．1 碳酸钙阻垢实验结果及其讨论

3．5．2 扫描电镜实验结果及其讨论

3．6 阻垢机理分析

3．7 本章小结

第四章 环烷基咪唑啉甜菜碱与磷系药剂复配的研究

4．1 引言

4．2 实验仪器和材料

4．2．1 实验仪器

4．2．2 实验材料及药品

4．3 缓蚀评价方法

4．4 阻垢评价方法

4．5 实验结果及其讨论

4．5．1 高浓度盐水体系中的复配缓蚀实验结果

4．5．2 海水体系中的复配缓蚀实验结果

4．5．3 复合配方阻碳酸钙垢实验结果

4．5．4 循环冷却水复配缓蚀阻垢实验结果

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

附录：攻读学位期间发表的学术论文