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低温酸化缓蚀剂 |
海水缓蚀剂的选择part4——复配缓蚀剂与绿色缓蚀剂
一、复配缓蚀剂
单一的无机缓蚀剂在海水中用量大，而且缓蚀持续性差，容易造成环境污染，单一的有机缓蚀剂在海水中缓蚀效率不高，且成本高，使其应用受到限制。而不同缓蚀剂的复配可以弥补两者的不足，不仅可以提高缓蚀性能，还能起到多重保护作用，同时还降低了缓蚀剂的用量，减轻了环境污染，因而越来越受到重视。复合缓蚀剂各成分相互协同作用主要是由于吸附层中不同分子或离子之间相互作用，提高了表面覆盖度或形成多分子层，吸附物的相互作用提高了吸附层的稳定性，它们之间的协同作用，使复配缓蚀剂的缓蚀效果增强。
(1)无机盐与有机物复配
钼酸盐与HEDP（有机磷酸盐）复配在海水中对碳钢缓蚀作用表明，二者具有较好的协同缓蚀作用。钨酸钠（Na2WO4•2H2O）与苯并三氮唑（BTA）复配对X70钢在NaCl溶液中的缓蚀作用表明，二者均为阳极型缓蚀剂，其对X70钢的腐蚀具有协同缓蚀效应，且二者之比为1:1时缓蚀率达83.01%。将ZnSO4，CaGL（葡萄糖酸钙），APG（烷基糖苷），Na2SiO3 和Na2WO4复配后在 3.1%NaCl溶液中对碳钢的缓蚀行为表明：缓蚀剂中有机酸根与腐蚀产物（Fe2+和Fe3+）形成螯合物的沉积膜，阻碍了Fe2+和Fe3+向溶液中的扩散，抑制了阳极的溶解。在高温下，碳钢较容易生成氧化铁层，Na2SiO3与氧化铁层生成FeSiO4。作为成相膜型缓蚀剂，Na2WO4使基体表面形成一层致密的三维立体保护膜，阻止了腐蚀介质与基体的进一步反应。而其协同效应表现在Na2SiO3，APG和Zn2+能够通过化学吸附以及与 Fe2+和OH-生成沉淀首先在电极表面成膜，而葡萄糖酸钙螯合物和 Na2WO4成相膜沉积在第2层。它们相互协同在碳钢表面形成较致密的缓蚀膜，在海水环境中表现出了优良的缓蚀性能。葡萄糖酸钙、硫酸锌和OCTA复配，在天然海水中对碳钢的缓蚀作用表明，它是一种高效缓蚀剂，能够对静止海水中的碳钢提供很好的保护，而且3成分之间存在良好的协同效应。
(2)全有机复配
有机缓蚀剂可以通过抑制阴极或阳极反应取得缓蚀效果，这与其本身吸附或覆盖到金属表面的程度有关。大部分有机缓蚀剂分子中含有电负性较大的S，O，N，P等为中心原子的极性基团，或具有苯环、双键、三键的π电子， 具有一定的供电子能力，可以和金属形成配位键发生化学吸附。它们一般由极性基和非极性基所组成，这些性能不同的基团在金属表面所起的作用不一样， 极性基团吸附于金属表面改变了双电层的结构，提高了金属离子化过程的活化能，而非极性基则远离金属表面作定向排列，形成一层疏水薄膜，成为腐蚀反应有关物质的扩散屏障，使腐蚀过程受到抑制。乙二胺的衍生物BIEA和丙炔醇复配对45碳钢的缓蚀作用表明，二者有很好的协同效应，对45钢的阴极与阳极过程均有抑制作用，属于缓蚀效果较好的混合型缓蚀剂。苯并三氮唑与含有双羧基的羧酸类物质复配，在海水中对黄铜的缓蚀作用表明： 阴极和阳极均向各自的区域偏离，偏离程度为复配缓蚀剂>BTA，说明复配缓蚀剂对阴阳两极的放电均有抑制作用；同阴极相比，阳极区的偏离更明显，说明复配后的缓蚀剂为偏阳极混合型缓蚀剂；在单独使用 BTA 的介质中，铜试片表面有微小斑点生成，即有轻微局部腐蚀，而在复配缓蚀剂的介质中，试样表面没有小斑点。这说明复配后的复合缓蚀剂在相同条件下有着比 BTA 单独使用更好的缓蚀性能，不仅缓蚀率更高，而且对局部腐蚀和点蚀均有更好的抑制作用。
二、绿色缓蚀剂
基于环境保护和可持续发展战略的需要，近年来，研究开发环境友好的新型绿色缓蚀剂，尤其是兼有阻垢和缓蚀性能的缓蚀剂成为今后的研究重点。没有好的阻垢性能，缓蚀性能也将大受影响。由微生物引起的金属腐蚀越来越受到关注。在海水中羧甲基菊糖（CMI）、聚马来酸（PMA）、聚天冬氨酸（PA）、聚亚磷基羧酸（PPCA）和金属都可发生相互作用。PPCA、PMA 和PA 在金属表面形成了一层膜抑制了碳酸钙的形成，同样添加一定浓度的PPCA，PMA 和PA 得到的腐蚀电流密度是不同的。PPCA，PA和金属表面的相互作用大于PMA；当CMI的添加浓度小于30 mg/L时，在金属表面没有观察到膜的形成，说明金属表面形成的膜与介质中氧的扩散有关；PPCA 和PMA都能极大地抑制碳酸钙的形成，而 CMI效果则较差。由海水中微生物引起的腐蚀（MIC）、脱硫菌株产生的聚合物（EPS）在适宜脱硫菌株生长的条件下，在海水中于碳钢表面形成了一层均匀的生物膜，该生物膜在一定时间内抑制了金属的腐蚀，然而在长时间后该微生物的生物代谢会加速金属的腐蚀。在人造海水中AISI1018低碳钢表面存在的脱硫弧菌引起了局部腐蚀，在加入咪唑啉后，抑制了金属的腐蚀；腐蚀电位正移，说明该缓蚀剂为抑制阳极型缓蚀剂；在细菌生长的适应期缓蚀剂对细菌影响不大，腐蚀电流较大；在细菌生长的指数期，腐蚀速度显著下降。
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