盐酸介质中N,N′-二（二苯基膦基）-1-苯乙胺对碳钢的缓蚀性能研究

目的对N,N'-二(二苯基膦基)-1-苯乙胺(NPM)的合成、结构表征及其在盐酸介质中对碳钢的缓蚀性能进行研究。方法用红外光谱、元素分析和熔点测试等方法对NPM的结构进行表征,采用静态失重法、动电位极化曲线法和电化学阻抗法研究NPM在盐酸介质中对碳钢的缓蚀作用,研究腐蚀体系温度、HCl浓度、NPM浓度和腐蚀体系静置时间对NPM缓蚀率的影响,探讨NPM在碳钢表面上的吸附机理。结果动电位极化曲线法研究结果表明NPM是一种混合型缓蚀剂。NPM的缓蚀率随NPM浓度的增加而增大,当NPM的质量浓度为140 mg/L时,NPM在25℃的1.0 mol/L HCl溶液中的缓蚀率达到94.71%;NPM的缓蚀率随腐蚀体系温度的升高而降低,随HCl浓度的增大而减小,但随腐蚀体系静置时间的延长缓蚀率逐渐增大。NPM在碳钢表面的吸附符合Langmuir吸附等温方程式,属于自发进行的物理和化学吸附。结论所合成的化合物NPM是一种高效的混合型有机缓蚀剂。     

曼尼希碱缓蚀剂CJ的合成及其性能

曼尼希碱是一类重要的金属缓蚀剂。以肉桂醛、环己酮、水合肼为原料合成曼尼希碱缓蚀剂CJ,采用正交试验优化得出最佳合成条件,同时采用极化曲线和电化学阻抗谱等电化学方法研究了曼尼希碱缓蚀剂CJ的缓蚀机理。结果表明:当肉桂醛/水合肼摩尔比为3∶1、环己酮/水合肼摩尔比为1∶1、反应温度为45℃、pH为4、反应时间为8h时,CJ具有最好的缓蚀性能。在15%盐酸中,当缓蚀剂加量为1.0%时,N80钢片的腐蚀速率为0.299 1g/(m2·h),远低于SY/T 5405-1996中的一级标准。曼尼希碱缓蚀剂CJ在钢铁表面的吸附符合Langmuir吸附等温方程;曼尼希碱缓蚀剂CJ是以抑制阳极腐蚀过程为主的混合型缓蚀剂。     

SO2-4 ,PO3 4- 对曼尼希碱酸化缓蚀剂缓蚀性能的影响

目的：研究废酸液中介质离子对曼尼希碱酸化缓蚀剂缓蚀性能的影响,以解决碳钢在酸液中的腐蚀问题。方法采用静态失重法、极化曲线、扫描电镜及能谱分析法,研究SO2-4,PO3-4对曼尼希碱型酸化缓蚀剂缓蚀性能的影响,并探究其作用机理。结果在10%(质量分数)盐酸、0.1%(质量分数)曼尼希碱的缓蚀介质中,随SO2-4质量分数的增大,腐蚀电流密度由2.81μA/cm2增加至7.32μA/cm2,腐蚀速率显著增大,缓蚀效果变弱;随PO3-4质量分数的增加,腐蚀电流密度由2.81μA/cm2减小至2.41μA/cm2,腐蚀速率减小,缓蚀效果变强。结论 SO2-4会通过钢铁表面已经形成的吸附膜上的细孔和缺陷渗入膜内,使膜发生开裂,从而侵蚀和破坏已经形成的吸附膜,抑制缓蚀剂的缓蚀效果;PO3-4与腐蚀产物Fe3+络合并在钢材表面形成一层致密的保护层,使缓蚀剂形成的吸附膜更加致密,阻止腐蚀性介质与金属表面接触,同时增加对离子或溶解氧的扩散阻力,提高缓蚀剂的缓蚀效果。     

曼尼希碱与硫脲在气井采出水腐蚀体系中的缓蚀协同作用

目的寻找新型缓蚀剂,以解决碳钢在气井采出水中的腐蚀问题。方法以N80钢在80℃气井采出水中的腐蚀为研究对象,通过极化曲线和电化学阻抗谱,研究曼尼希碱与硫脲进行复配的缓蚀效果,并探讨缓蚀协同作用机理。结果硫脲是一种混合型缓蚀剂,对N80钢的阴极过程和阳极过程都有强烈的抑制作用;曼尼希碱是一种以抑制阴极为主的混合型缓蚀剂。二者复配后,对N80钢在气井采出水中的腐蚀表现出优异的缓蚀协同效应,当曼尼希碱添加量为0.75%,硫脲的质量浓度为2.5 mg/L时,缓蚀效果最好。结论曼尼希碱与硫脲二者复配使用时,在N80钢表面可能形成一种双层结构的吸附膜,内层以硫脲为主,外层以曼妮希碱为主。     

SO_4~(2-),PO_4~(3-)对曼尼希碱酸化缓蚀剂缓蚀性能的影响

目的研究废酸液中介质离子对曼尼希碱酸化缓蚀剂缓蚀性能的影响,以解决碳钢在酸液中的腐蚀问题。方法采用静态失重法、极化曲线、扫描电镜及能谱分析法,研究SO2-4,PO3-4对曼尼希碱型酸化缓蚀剂缓蚀性能的影响,并探究其作用机理。结果在10%(质量分数)盐酸、0.1%(质量分数)曼尼希碱的缓蚀介质中,随SO2-4质量分数的增大,腐蚀电流密度由2.81μA/cm2增加至7.32μA/cm2,腐蚀速率显著增大,缓蚀效果变弱;随PO3-4质量分数的增加,腐蚀电流密度由2.81μA/cm2减小至2.41μA/cm2,腐蚀速率减小,缓蚀效果变强。结论 SO2-4会通过钢铁表面已经形成的吸附膜上的细孔和缺陷渗入膜内,使膜发生开裂,从而侵蚀和破坏已经形成的吸附膜,抑制缓蚀剂的缓蚀效果;PO3-4与腐蚀产物Fe3+络合并在钢材表面形成一层致密的保护层,使缓蚀剂形成的吸附膜更加致密,阻止腐蚀性介质与金属表面接触,同时增加对离子或溶解氧的扩散阻力,提高缓蚀剂的缓蚀效果。     

曼尼希碱缓蚀剂在盐酸中对N80钢缓蚀性能

目的制备一种新型曼尼希碱缓蚀剂并研究其性能。方法利用失重法研究缓蚀剂缓蚀效率与缓蚀剂的质量浓度、盐酸质量分数、腐蚀温度、腐蚀时间的关系,确定缓蚀剂的吸附曲线。通过动电位极化曲线法和交流阻抗法研究缓蚀剂的综合性质。利用扫描电镜观察腐蚀前后N80钢片的表面形态。结果缓蚀剂缓蚀效率随缓蚀剂添加量的增大而增大,随测试温度的升高而下降,随盐酸质量分数的升高先增大后减小,随腐蚀时间的延长先增大后减小。60℃时,在质量分数为15%盐酸中浸入4 h、缓蚀剂添加量在1.0 g/L的条件下,缓蚀剂缓蚀效率为99.18%,腐蚀反应的活化能由56.34 k J/mol提高到了86.54 k J/mol。缓蚀剂在N80钢表面符合Langmiur吸附模型,吸附吉布斯自由能为-29.94 k J/mol。极化实验结果显示该缓蚀剂为以阴极抑制为主的混合型缓蚀剂。阻抗谱图显示添加缓蚀剂后,阻抗明显增大。扫描电镜结果显示缓蚀剂有效抑制了盐酸对N80钢片的腐蚀。结论所制备的缓蚀剂在质量分数为15%的盐酸中对N80钢片有良好的缓蚀效果。     

两种新型曼尼希碱缓蚀剂的性能及吸附行为研究

通过Mannich反应合成ZJ-1、ZJ-2两种曼尼希碱缓蚀剂,利用红外光谱对产物进行表征,采用极化曲线、电化学阻抗谱和分子动力学模拟等方法评价两种缓蚀剂对P110钢的缓蚀效果,并探讨其缓蚀作用机理和吸附行为。结果表明:合成的缓蚀剂在1 mol/L NaCl+CO2环境中对P110钢均有一定的缓蚀效果,其中ZJ-1缓蚀剂的缓蚀效果更好,缓蚀效率可达92.06%;两种缓蚀剂均为阳极控制为主的混合型缓蚀剂,通过缓蚀剂在金属表面上形成的吸附膜使得腐蚀过程的电极反应都难于进行,从而起到减缓腐蚀的作用;ZJ-1和ZJ-2缓蚀剂分子均可驱替水分子而吸附在金属表面,其活性原子N和O提供的孤对电子与金属表面Fe原子的空轨道形成配位键,具有较强的吸附作用力,相比于ZJ-2曼尼希碱缓蚀剂,ZJ-1曼尼希碱缓蚀剂分子与Fe表面的吸附能更高,缓蚀性能更好。     

磷酸酯基咪唑啉化合物的合成及其在HCl水溶液中的腐蚀抑制机理

目的通过三乙烯四胺和苯甲酸合成IMBT,再利用IMBT、H3PO3和甲醛经过曼尼希反应制得IMBTM,并探究其对碳钢在HCl水溶液中的缓蚀作用。方法采用动态失重法、电化学技术以及热力学等方法研究缓蚀剂IMBT和IMBTM在60℃、1 mol/L的盐酸溶液中对10#碳钢的缓蚀性能和吸附规律。结果利用IR对产物进行表征,均得到了产物特征峰。在动态失重试验中,IMBT和IMBTM两种缓蚀剂的质量浓度为3 g/L时,碳钢的腐蚀速率分别为3.92、2.94 g/(m2·h),缓蚀剂的缓蚀率分别为79.65%和84.75%。极化曲线试验表明随着两种缓蚀剂浓度增加,腐蚀电位正移,阳极电流密度下降明显。交流阻抗的测试显示随着两种缓蚀剂浓度增大,容抗弧半径逐渐增大,且在相同浓度下,添加IMBTM时的容抗弧半径更大。另外,随着缓蚀剂浓度的增加,拟合参数Rct增大、Cdl减小,证明缓蚀剂在金属表面取代了水,并吸附成膜。研究等温吸附模型,发现数据带入Langmuir等温吸附方程后,表现出了很好的线性关系。结论在1 mol/L HCl溶液中,IMBT和IMBTM对10#碳钢均有缓蚀作用,且IMBTM的缓蚀作用较高。两种缓蚀剂均属于阳极型缓蚀剂,对阳极的缓蚀作用较高。且两种化合物在10#碳钢表面上的吸附过程为自发放热过程,其吸附规律遵循Langmuir等温吸附式,属于单分子层吸附。     

向日葵盘提取物在0.5mol/L H2SO4溶液中对碳钢的缓蚀作用

以超声辅助法提取得到的向日葵盘提取物(HALE)为缓蚀剂,采用腐蚀浸泡试验、电化学试验研究HALE在0.5mol/L H2SO4溶液中对碳钢的缓蚀作用。结果表明:HALE对碳钢缓蚀效果良好,缓蚀率随HALE加量增加而增大,但随温度升高而降低;HALE在碳钢表面的吸附符合Langmuir吸附模型,是以物理吸附为主的混合吸附;电化学测试结果表明HALE是偏阳极混合抑制型缓蚀剂。     

咪唑啉类化合物在HCl溶液中对碳钢的缓蚀机理分析

目的 研究咪唑啉（IM）及咪唑啉基脲（IU）在盐酸溶液中对碳钢的缓蚀性能。方法 采用静态失重法、电化学测试技术、表面形貌及官能团分析、热力学等温方程等方法,研究缓蚀剂在不同温度的盐酸溶液中对Q235碳钢的缓蚀性能和吸附规律。结果 在静态失重试验中,室温下,随着IM、IU缓蚀剂的加入,碳钢的腐蚀速率从12.54 mg/(cm2?h)分别降低到5.132、0.145 mg/(cm2?h),IM、IU的缓蚀率分别为59.1%和98.9%。随着温度的升高,缓蚀效率略有下降。极化曲线试验表明,增加两种缓蚀剂的浓度,腐蚀电位负移,阳极电流密度下降明显。交流阻抗的测试显示,随着两种缓蚀剂浓度的增大,拟合参数Rct增大、Cdl减小,证明缓蚀剂在金属表面取代了水,并吸附成膜。研究等温吸附模型发现,两种缓蚀剂分子在碳钢表面的吸附符合Langmuir等温吸附方程,且根据SEM及XPS分析,证明缓蚀剂分子通过N原子与金属形成共价键,在金属表面吸附成膜。结论 咪唑啉和咪唑啉基脲对碳钢均具有缓蚀效果,且咪唑啉基脲的缓蚀效果更优异。两种缓蚀剂均属于混合型缓蚀剂,且以抑制阴极腐蚀反应速率为主。两种咪唑啉化合物在碳钢表面的吸附过程为自发放热过程,其吸附规律遵循Langmuir吸附等温模型,属于单分子层吸附。     

复合缓蚀剂对碳钢腐蚀率的影响研究

目的研究异抗坏血酸钠、六偏磷酸钠、D-葡萄糖酸钠和硫酸锌的复配物在软化水水质中对碳钢腐蚀率的影响。方法通过静态挂片和旋转挂片实验,研究不同浓度、pH值、温度等条件下,复合缓蚀剂对碳钢腐蚀率的影响,对腐蚀机理进行探讨。结果在软化水pH=10,缓蚀剂质量浓度为150 mg/L,温度为50℃的条件下,复合缓蚀剂对碳钢有较好的缓蚀效果,静态挂片实验中碳钢的腐蚀率为0.0303mm/a,缓蚀率为86.31%;旋转挂片实验中碳钢的腐蚀率为0.0350 mm/a,缓蚀率为96.12%。结论在软化水水质中,碳钢的腐蚀率随着复合缓蚀剂投药量、溶液pH值的增大而降低,随着温度的升高而增大。     

哌嗪类曼尼希碱壳聚糖缓蚀剂的制备及缓蚀性能研究

目的 解决海底采油设备酸化腐蚀问题,合成一种绿色的哌嗪类曼尼希碱壳聚糖衍生物缓蚀剂CS-NMB,并研究其在15%（质量分数）盐酸溶液中对N80钢的缓蚀性能,计算研究其在金属表面的作用机理。方法 以曲酸和N–甲基哌嗪为原料,经过曼尼希反应,合成曼尼希碱（MB）,再将该曼尼希碱接枝到壳聚糖分子上。采用红外光谱表征所合成产物,利用电化学法和静态失重法评价CS-N-MB在该强酸环境中对N80钢的缓蚀能力。基于密度泛函理论,研究壳聚糖（CS）和CS-N-MB的反应活性,明确活性位点,并通过分子动力学计算缓蚀剂的吸附能以及体系中水分子的均方位移。结果 在15%盐酸环境中,CS-N-MB对N80钢具有良好的缓蚀作用,且当缓蚀剂添加量小于200mg/L时,随着浓度的增加,N80钢的腐蚀速率逐渐减小。当缓蚀剂添加量大于200 mg/L时,短时间内,随着浓度的增加,N80钢的腐蚀速率又略微增大,而72 h后N80钢的腐蚀速率略微减小并趋于稳定。电化学研究表明,CS-N-MB能够同时抑制腐蚀的阴极反应和阳极反应,是混合型缓蚀剂。分子模拟结果表明,CS-N-MB的主要活性位点集中在N、O以及环状结构处,且加入...     

缓蚀剂MJ对碳钢在硫离子介质中的缓蚀性能

采用极化曲线法研究了缓蚀剂MJ对N80钢在硫离子介质中的缓蚀作用及缓蚀机理。结果表明:20℃下,不添加MJ时,随着硫离子含量的增大,腐蚀速率先增大后减小,硫离子质量浓度为100mg/L时腐蚀速率最大;在硫离子质量浓度为200mg/L的水溶液中加入MJ后,腐蚀速率明显下降,当MJ质量浓度为150mg/L时,缓蚀率可达81.9%,缓蚀效果明显优于市售缓蚀剂;MJ能使碳钢的腐蚀反应活化能升高,腐蚀速率明显下降,同时其在碳钢表面的吸附符合Langmuir吸附规律。     

O,O'-二(2-苯乙基)二硫代磷酸二乙铵在HCl溶液中对Q235钢的缓蚀性研究

合成了一种新型缓蚀剂O,O'-二(2-苯乙基)二硫代磷酸二乙铵(EPP),并用元素分析和红外光谱对其进行了表征。采用静态失重法、极化曲线法和电化学阻抗法研究了EPP在HCl溶液中对Q235钢的缓蚀性能,探讨了其在Q235钢表面的吸附行为,考察了HCl浓度、腐蚀体系温度等因素对其缓蚀率的影响。结果表明:EPP是一种高效的混合型缓蚀剂,其缓蚀率随缓蚀剂浓度增加而增大,随腐蚀系统温度升高而缓慢减小。在30℃,1.0 mol·L-1的HCl溶液中,EPP浓度为60 mg·L-1时,其缓蚀率高达98.48%。EPP在Q235钢表面的吸附符合Langmuir吸附等温式,属于自发进行的化学吸附。量子化学计算结果表明,EPP通过配位键和反馈键与金属Fe形成了多中心、稳定的化学吸附。     

HJ曼尼希碱缓蚀剂的合成及其性能

采用糠醛、苯乙酮和水合肼合成了HJ曼尼希碱缓蚀剂。通过静态失重法和电化学方法评价了该缓蚀剂对N80钢的缓蚀性能。静态失重法表明,N80钢片在加有1.0%(质量分数)HJ曼尼希碱的15%(体积分数,下同)盐酸溶液中的腐蚀速率为0.623 5g·m~(-2)·h~(-1),远低于SY/T5405-1996标准中的一级标准。电化学测试结果表明,该缓蚀剂是以抑制阳极腐蚀过程为主的混合型缓蚀剂。该缓蚀剂在N80钢表面上的吸附行为服从Langmiur吸附等温式。     

电化学法研究芭蕉叶提取物在盐酸中对碳钢的缓蚀作用

目的研究芭蕉叶提取物(MBLE)在酸性环境中对碳钢腐蚀的抑制行为。方法通过热水浸提法获取MBLE,采用电化学方法研究在不同实验温度和不同浓度下MBLE在1 mol/L盐酸溶液中对碳钢的缓蚀行为,并用扫描电镜(SEM)研究金属表面腐蚀形貌。结果极化曲线研究表明,MBLE对碳钢在1mol/L盐酸中的腐蚀有明显抑制作用,属阴极抑制为主的混合型缓蚀剂;其缓蚀性能随质量浓度增大而增强,25℃时160 mg/L的MBLE缓蚀效率达到94.7%。电化学阻抗图谱研究表明,随着MBLE质量浓度的增大,碳钢表面腐蚀反应的电荷转移电阻逐渐增大,腐蚀反应抑制程度增强。变温试验研究表明,MBLE在实验温度范围内具有较好的稳定性。当MBLE质量浓度为160 mg/L时,温度从25℃增加到40℃,两种电化学方法所得缓蚀效率的变化幅度均在3%以内。MBLE缓蚀剂分子在碳钢表面的吸附服从Dhar-Flory-Huggins等温吸附式,并且属于物理和化学混合吸附。SEM研究表明,盐酸介质中MBLE可有效地抑制碳钢的腐蚀。结论对碳钢在盐酸介质中的腐蚀,MBLE是有效的绿色缓蚀剂。     

双咪唑啉基硼酸酯衍生物的合成及其缓蚀行为

以双甘油酸硼酸酯(DGB)和乙二胺、β-羟乙基乙二胺或二乙烯三胺为原料,合成了三种双咪唑啉基硼酸酯衍生物(a、b、c);利用浸泡法、电化学法和SEM研究了3种产物在盐酸酸洗液中对Q235碳钢的缓蚀作用。结果表明:在60℃5%HCl酸洗液中,当缓蚀剂加入量为100mg/L,腐蚀时间为6h时,三种缓蚀剂的缓蚀率均大于97%;缓蚀剂在金属表面的吸附属于化学吸附且为自发进行,吸附曲线均满足Langmiur吸附等温式;随缓蚀剂浓度的增大,电化学阻抗容抗弧的直径和电荷转移电阻均增大。     

3,5-二溴水杨醛-2-噻吩甲酰肼席夫碱缓蚀剂在油田水中对碳钢的缓蚀性能及分子动力学模拟

合成了一种新的席夫碱缓蚀剂3,5-二溴水杨醛-2-噻吩甲酰肼(L2),通过Tefel极化曲线、电化学阻抗、扫描电镜和分子动力学模拟方法研究了该缓蚀剂在模拟油田水中对碳钢的缓蚀效果,并探讨了其缓蚀机理和吸附行为。结果表明,L2在不同温度、H2S浓度、pH值和Cl-浓度条件下的模拟油田水中对碳钢均具有良好的缓蚀性能。分子动力学模拟结果表明,在水溶液中缓蚀剂L2分子可以稳定地平行吸附在金属表面,有效地将金属表面和水分子隔开,从而起到缓蚀作用,吸附方式为多位点化学吸附;同时L2形成的分子吸附膜可有效地抑制腐蚀离子(Cl-和H3O+)在吸附膜中的扩散,避免了金属表面与腐蚀介质接触而发生腐蚀,从而表现出良好的缓蚀性能。     

双苯并咪唑化合物对碳钢在H2SO4溶液中的缓蚀作用

通过腐蚀失重法、电化学法和扫描电镜等方法研究了双苯并咪唑化合物(BBB)对碳钢在0.25 mol/LH2SO4溶液中的缓蚀行为.结果表明,双苯并咪唑化合物缓蚀性能优异,缓蚀效率随缓蚀剂浓度增大而升高,且为同时抑制碳钢腐蚀阴阳极过程的混合型缓蚀剂.在碳钢表面的吸附符合Langmuir等温吸附规律.     

植物型缓蚀剂提取及灰色系统对其效果评价

研制了一种环保型酸洗缓蚀剂.采用索氏提取法从橙皮中提取酸洗缓蚀成分，用静态失重法确定酸洗缓蚀剂的最佳缓蚀条件:在研究范围内，腐蚀温度控制在35℃，腐蚀时间5小时20分钟，盐酸酸度为2%，缓蚀剂浓度为0.5%时，缓蚀效果最好;而与六亚甲基四胺复配使用后，缓蚀效果更佳，缓蚀效率达到96%.利用电化学极化曲线对其缓蚀机理进行探讨，发现其为阳极型缓蚀剂.通过考察温度对缓蚀效率的影响，得出缓蚀剂的加入使碳钢在盐酸中溶解反应的活化能升高的结论.通过Frumkin吸附等温式的拟合计算，得到缓蚀成分在碳钢上的吸附为单分子层吸附，且吸附分子间表现为斥力.运用灰色模型GM（1.1）对缓蚀效果进行评价和预测,也得到较理想的结果.