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环烷基咪唑啉甜菜碱缓蚀阻垢性能的研究

作　者: 时振栓
导　师: 石顺存
学　校: 湖南科技大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 甜菜碱 咪唑啉 环烷酸 缓蚀性能 阻垢性能
分类号: TG174.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


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°C、20h且95°C、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°C、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0.1g/（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°C、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、PBTCA 200mg/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、PESA 10mg/L、AMPS 5mg/L、PBTCA 5mg/L,而此时阻垢率可以达到83.6%以上。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-22
  1.1 金属腐蚀及其机理  11-13
    1.1.1 腐蚀的危害  11-12
    1.1.2 腐蚀的机理  12-13
  1.2 缓蚀剂  13-15
    1.2.1 缓蚀剂研究发展简史  13
    1.2.2 缓蚀剂的定义及分类  13-15
  1.3 环烷酸及其有机衍生物  15-18
    1.3.1 环烷酸组成结构及其特征  15-16
    1.3.2 环烷酸有机衍生物  16-17
    1.3.3 水溶性咪唑啉缓蚀剂  17-18
  1.4 甜菜碱  18-20
  1.5 性能研究方法  20-21
    1.5.1 缓蚀性能研究方法  20
    1.5.2 阻垢性能研究方法  20-21
  1.6 本论文研究内容、意义及创新之处  21-22
    1.6.1 研究内容  21
    1.6.2 创新之处  21
    1.6.3 研究意义  21-22
第二章 环烷基咪唑啉甜菜碱在 HCl H_2S H_2O 体系中缓蚀性能的研究  22-36
  2.1 前言  22-23
  2.2 实验仪器和材料  23
    2.2.1 实验仪器  23
    2.2.2 实验材料及药品  23
  2.3 挂片失重法实验步骤  23-25
    2.3.1 腐蚀介质的配制  23-24
    2.3.2 挂片前处理  24
    2.3.3 挂入挂片  24
    2.3.4 挂片后处理  24
    2.3.5 数据处理  24-25
  2.4 电化学极化曲线测试  25-26
    2.4.1 实验方法  25
    2.4.2 数据处理  25-26
  2.5 扫描电子显微镜(SEM)实验  26
  2.6 实验结果及其讨论  26-34
    2.6.1 静态挂片实验  26-30
    2.6.2 电化学极化曲线  30-34
    2.6.3 扫描电镜结果  34
  2.7 缓蚀机理分析  34-35
  2.8 本章小结  35-36
第三章 环烷基咪唑啉甜菜碱阻碳酸钙垢性能的研究  36-46
  3.1 冷却水成垢及其机理  36-38
  3.2 实验仪器和材料  38
    3.2.1 实验仪器  38
    3.2.2 实验材料  38
  3.3 碳酸钙阻垢实验  38-40
    3.3.1 实验原理  39
    3.3.2 实验贮备液配制  39
    3.3.3 实验步骤  39-40
    3.3.4 试验结果评价  40
  3.4 扫描电镜步骤  40
  3.5 实验结果及其讨论  40-44
    3.5.1 碳酸钙阻垢实验结果及其讨论  40-41
    3.5.2 扫描电镜实验结果及其讨论  41-44
  3.6 阻垢机理分析  44-45
  3.7 本章小结  45-46
第四章 环烷基咪唑啉甜菜碱与磷系药剂复配的研究  46-55
  4.1 引言  46
  4.2 实验仪器和材料  46-48
    4.2.1 实验仪器  46-47
    4.2.2 实验材料及药品  47-48
  4.3 缓蚀评价方法  48
  4.4 阻垢评价方法  48
  4.5 实验结果及其讨论  48-53
    4.5.1 高浓度盐水体系中的复配缓蚀实验结果  48-49
    4.5.2 海水体系中的复配缓蚀实验结果  49-50
    4.5.3 复合配方阻碳酸钙垢实验结果  50-51
    4.5.4 循环冷却水复配缓蚀阻垢实验结果  51-53
  4.6 本章小结  53-55
第五章 总结与展望  55-57
  5.1 总结  55-56
  5.2 展望  56-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
附录  61

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术 > 金属防腐剂、缓蚀剂
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