Fe^(3+)对双曼尼希碱(DM)缓蚀性能及吸附行为的影响

摘要

目的针对曼尼希碱类缓蚀剂使用工况恶劣、影响因素复杂的情况,以单曼尼希碱为中间体,合成双曼尼希碱缓蚀剂(DM)。方法采用失重法、电化学方法研究Fe^(3+)对DM缓蚀性能的影响,计算DM在N80钢片表面的吸附热力学与动力学,并探讨Fe^(3+)对DM吸附行为的影响。结果在60℃、腐蚀介质总体积250 mL、缓蚀剂(DM)质量分数1%、盐酸质量分数20%、浸泡时间4 h的条件下,当Fe^(3+)质量浓度小于900 mg/L时,其腐蚀速率小于4 g/(m^2·h),满足SY/T 5405—1996对盐酸酸化缓蚀剂一级品的评价指标;当Fe^(3+)质量浓度大于900 mg/L时,其腐蚀速率仍然小于5 g/(m^2·h),满足盐酸酸化缓蚀剂二级品的评价指标。在1%DM的缓蚀溶液中,ΔG_(ads)=-44.86 k J/mol,当溶液中存在Fe^(3+)时,ΔG_(ads)=-42.56 k J/mol,与未加Fe^(3+)的相比,ΔG_(ads)更趋向于-40 kJ/mol。N80钢在20%盐酸溶液中的Ea值为7.10 kJ/mol,加入1%DM和1%DM+600 mg/L Fe^(3+)时的Ea值分别为25.45、23.90 kJ/mol。加入1%DM时,ΔE_(corr)=50 mV;加入1%DM+600mg/L Fe^(3+)时,ΔE_(corr)=30 mV。结论 N80钢在60℃、20%HCl条件下,DM缓蚀效率高达99.8%,是一种混合型缓蚀剂。在N80钢表面的吸附为混合型吸附,且吸附过程是一个自发、放热的过程,吸附规律服从Langrauir吸附等温式。加入Fe^(3+)后,对DM缓蚀性能起抑制作用,Fe^(3+)并没有改变DM的缓蚀剂类型,且Fe^(3+)通过破坏DM在N80钢表面的化学吸附来降低其缓蚀效率。