不同苯并咪唑衍生物对碳钢在1m盐酸溶液中腐蚀行为的影响(附件)【字数：13527】
摘 要 摘 要本文选用苯并咪唑、2-甲巯基苯并咪唑、2-氯甲基苯并咪唑作为缓蚀剂，研究了其在1mol/L盐酸溶液中对低碳钢腐蚀行为的影响，并进一步探讨苯并咪唑及其衍生物在低碳钢表面的吸附行为。具体内容包括以下几个方面（1）利用电化学工作站测量了25 ℃时低碳钢在含有50-250 ppm 浓度范围苯并咪唑、2-甲巯基苯并咪唑、2-氯甲基苯并咪唑的盐酸溶液（1mol/L)中的极化曲线与交流阻抗谱，并计算出了各个浓度下的腐蚀电流密度、缓蚀效率和吸附率；（2）考察了苯并咪唑、2-甲巯基苯并咪唑、2-氯甲基苯并咪唑浓度为200 ppm 时，温度对低碳钢在盐酸溶液（1mol/L)中电化学行为的影响；（3）根据所测数据拟合出等温吸附曲线、活化能。结果表明，25 ℃下苯并咪唑、2-甲巯基苯并咪唑、2-氯甲基苯并咪唑对低碳钢的缓蚀效率随其浓度增加而增加；随着温度的升高3种物质的缓蚀效果逐渐变低。这与腐蚀的表观活化能的变化一致；热力学吸附参数说明这些缓蚀剂通过物理吸附阻滞阴极和阳极过程并阻断活性腐蚀位点；它们遵循Langmuir吸附等温线。关键词酸性溶液；低碳钢；缓蚀剂；EIS极化；吸附
目 录
第一章 绪论 1
1.1金属材料的腐蚀与防护 1
1.2 金属缓蚀剂研究 2
1.2.1 缓蚀剂的定义及分类 2
1.2.2 缓蚀剂作用机理 3
1.2.3 缓蚀作用的影响因素 4
1.2.4 缓蚀剂的评定 5
1.3缓蚀剂的应用 5
1.4 苯并咪唑及其衍生物发展现状及问题与发展前景 6
1.5苯并咪唑及其衍生物介绍 7
1.6 本文的选题依据及主要内容 8
第二章 实验部分 10
2.1实验药品 10
2.2 实验仪器 10
2.3 样品制备 11
2.4 测试与表征 11
2.4.1 电化学测试 11
第三章 结果与讨论 13
3.1缓蚀剂浓度的影响 13
3.1.1Tafel极化曲线 13
3.1.2电化学阻抗谱 16
3.2 等温吸附曲线 19
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
.3温度的影响 22
结 论 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1金属材料的腐蚀与防护
金属材料由于对其研究时间最长，研究最透彻，所以被广泛的应用于各行各业中[1]。在已知的材料中，金属是最容易遭到腐蚀而被破坏的材料之一。金属与周围物质相互接触时发生化学或电化学作用而引起的损坏，这是对金属腐蚀最准确的定义。从物理化学中的热力学观点看，大多数金属都是由氧化物提炼出来的，是一个吸热的过程，因而金属单质具有更高的能量，因而金属腐蚀是自发的，是一个普遍存在的现象。金属的腐蚀广泛存在于工业、生活等各个领域，由于金属腐蚀导致的经济损失是让人吃惊的。据统计[2]，全世界因金属腐蚀造成的直接经济损失约7000亿10000亿美元，其中，英国近年来因金属腐蚀造成的损失平均达100亿英镑，占GDP的3.5%；德国的损失约为450亿马克，占GDP的3%；美国年腐蚀损失达3000多亿美元，占GDP的4.2%。根据有关部门的估计世界上每年由于腐蚀而报废的金属设备相当于金属年产量的20%—40%，其中，有10%的金属由于腐蚀氧化等原因而完全损失掉。虽然中国相关部门未对我国金属腐蚀造成的损失做出精准的计算，但2014年全国自然灾害经济损失为3373.8亿元，而腐蚀造成的损失。按照占全国当年的GDP的3%计算，年损失约为2万亿元人民币。是各种自然灾害所造成损失总和的数倍!腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来严重的环境危害、危机人身安全、资源的损失并且有可能阻碍新技术的开发。所以，金属腐蚀后的保护必须引起重视。
金属的保护可以从几个方面进行：
选择耐蚀性的金属材料；
对腐蚀环境进行改善；
进行电化学保护（阴极保护、阳极保护）；
使用耐蚀性涂料进行对金属的保护；
使用缓蚀剂；
对金属进行电镀。
1.2 金属缓蚀剂研究
1.2.1 缓蚀剂的定义及分类
缓蚀剂是指一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物，这是美国材料与试验协会（ASTM）在《关于腐蚀和腐蚀实验术语的标准定义》中给出的定义[1]。酸溶液广泛用于工业清洗，油井酸化和石油化工过程[3,4]。 盐酸通常用于金属和合金的酸洗过程[4,6,9]。 在这种环境中钢的腐蚀及其缓蚀构成了一个复杂的工艺问题[3]。 含有氮，硫或氧原子的杂环有机化合物通常用于此目的[3,4,5,6,7,8]。腐蚀对石油工业具有重要的经济影响。每年损失数百万美元。从材料成本观点来看，碳钢用于石油和天然气管道是最方便的选择。因为它们的成本低效益好。然而，碳钢在酸性环境中易于腐蚀。当环境对碳钢过于侵蚀时，使用缓蚀剂是减少腐蚀问题的最方便的选择。咪唑及其衍生物广泛用于保护低碳钢。其具有高缓蚀效果和环境友好性。
根据缓蚀剂的不同，可大致将缓蚀剂分为4类：
按化学成分分类：无机缓蚀剂的种类较少，最常用的无机缓蚀剂有硅酸盐、亚硝酸盐 、铬酸盐、硼酸盐、亚砷酸盐等；但通常要比较高的浓度才能得到好的缓蚀效果。在上世纪80年代后，环境友好型无机缓蚀剂是缓蚀剂研究重点方向。有机缓蚀剂：含有N、S或者O原子的杂环有机化合物通常做缓蚀剂，最常用的是：苯并三氮唑，膦酸，巯基苯并噻唑。
按作用机理分类：阴极型缓蚀：酸式碳酸钙、硫酸锌、聚磷酸盐、SbCl3、AsCl3、Bi2（SO4)3 以及多数有机缓蚀剂。阳极型缓蚀剂：铬酸盐、重铬酸盐、碳酸钠等。混合型缓蚀剂：含氮有机物、含硫有机物等。
（3）按缓蚀剂所形成的保护膜特征分类：氧化膜型缓蚀剂：亚硝酸盐。沉淀膜型缓蚀剂：聚磷酸钠、α巯基苯并噻唑、苯并三氮唑等。 吸附膜型缓蚀剂：胺类、硫醇、硫脲、吡啶衍生物、苯胺衍生物、环亚胺等。
（4）按物理状态分类：油溶性缓蚀剂；水溶性缓蚀剂；1.无机类2.有机类
1.2.2 缓蚀剂作用机理
目 录
第一章 绪论 1
1.1金属材料的腐蚀与防护 1
1.2 金属缓蚀剂研究 2
1.2.1 缓蚀剂的定义及分类 2
1.2.2 缓蚀剂作用机理 3
1.2.3 缓蚀作用的影响因素 4
1.2.4 缓蚀剂的评定 5
1.3缓蚀剂的应用 5
1.4 苯并咪唑及其衍生物发展现状及问题与发展前景 6
1.5苯并咪唑及其衍生物介绍 7
1.6 本文的选题依据及主要内容 8
第二章 实验部分 10
2.1实验药品 10
2.2 实验仪器 10
2.3 样品制备 11
2.4 测试与表征 11
2.4.1 电化学测试 11
第三章 结果与讨论 13
3.1缓蚀剂浓度的影响 13
3.1.1Tafel极化曲线 13
3.1.2电化学阻抗谱 16
3.2 等温吸附曲线 19
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
.3温度的影响 22
结 论 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1金属材料的腐蚀与防护
金属材料由于对其研究时间最长，研究最透彻，所以被广泛的应用于各行各业中[1]。在已知的材料中，金属是最容易遭到腐蚀而被破坏的材料之一。金属与周围物质相互接触时发生化学或电化学作用而引起的损坏，这是对金属腐蚀最准确的定义。从物理化学中的热力学观点看，大多数金属都是由氧化物提炼出来的，是一个吸热的过程，因而金属单质具有更高的能量，因而金属腐蚀是自发的，是一个普遍存在的现象。金属的腐蚀广泛存在于工业、生活等各个领域，由于金属腐蚀导致的经济损失是让人吃惊的。据统计[2]，全世界因金属腐蚀造成的直接经济损失约7000亿10000亿美元，其中，英国近年来因金属腐蚀造成的损失平均达100亿英镑，占GDP的3.5%；德国的损失约为450亿马克，占GDP的3%；美国年腐蚀损失达3000多亿美元，占GDP的4.2%。根据有关部门的估计世界上每年由于腐蚀而报废的金属设备相当于金属年产量的20%—40%，其中，有10%的金属由于腐蚀氧化等原因而完全损失掉。虽然中国相关部门未对我国金属腐蚀造成的损失做出精准的计算，但2014年全国自然灾害经济损失为3373.8亿元，而腐蚀造成的损失。按照占全国当年的GDP的3%计算，年损失约为2万亿元人民币。是各种自然灾害所造成损失总和的数倍!腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来严重的环境危害、危机人身安全、资源的损失并且有可能阻碍新技术的开发。所以，金属腐蚀后的保护必须引起重视。
金属的保护可以从几个方面进行：
选择耐蚀性的金属材料；
对腐蚀环境进行改善；
进行电化学保护（阴极保护、阳极保护）；
使用耐蚀性涂料进行对金属的保护；
使用缓蚀剂；
对金属进行电镀。
1.2 金属缓蚀剂研究
1.2.1 缓蚀剂的定义及分类
缓蚀剂是指一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物，这是美国材料与试验协会（ASTM）在《关于腐蚀和腐蚀实验术语的标准定义》中给出的定义[1]。酸溶液广泛用于工业清洗，油井酸化和石油化工过程[3,4]。 盐酸通常用于金属和合金的酸洗过程[4,6,9]。 在这种环境中钢的腐蚀及其缓蚀构成了一个复杂的工艺问题[3]。 含有氮，硫或氧原子的杂环有机化合物通常用于此目的[3,4,5,6,7,8]。腐蚀对石油工业具有重要的经济影响。每年损失数百万美元。从材料成本观点来看，碳钢用于石油和天然气管道是最方便的选择。因为它们的成本低效益好。然而，碳钢在酸性环境中易于腐蚀。当环境对碳钢过于侵蚀时，使用缓蚀剂是减少腐蚀问题的最方便的选择。咪唑及其衍生物广泛用于保护低碳钢。其具有高缓蚀效果和环境友好性。
根据缓蚀剂的不同，可大致将缓蚀剂分为4类：
按化学成分分类：无机缓蚀剂的种类较少，最常用的无机缓蚀剂有硅酸盐、亚硝酸盐 、铬酸盐、硼酸盐、亚砷酸盐等；但通常要比较高的浓度才能得到好的缓蚀效果。在上世纪80年代后，环境友好型无机缓蚀剂是缓蚀剂研究重点方向。有机缓蚀剂：含有N、S或者O原子的杂环有机化合物通常做缓蚀剂，最常用的是：苯并三氮唑，膦酸，巯基苯并噻唑。
按作用机理分类：阴极型缓蚀：酸式碳酸钙、硫酸锌、聚磷酸盐、SbCl3、AsCl3、Bi2（SO4)3 以及多数有机缓蚀剂。阳极型缓蚀剂：铬酸盐、重铬酸盐、碳酸钠等。混合型缓蚀剂：含氮有机物、含硫有机物等。
（3）按缓蚀剂所形成的保护膜特征分类：氧化膜型缓蚀剂：亚硝酸盐。沉淀膜型缓蚀剂：聚磷酸钠、α巯基苯并噻唑、苯并三氮唑等。 吸附膜型缓蚀剂：胺类、硫醇、硫脲、吡啶衍生物、苯胺衍生物、环亚胺等。
（4）按物理状态分类：油溶性缓蚀剂；水溶性缓蚀剂；1.无机类2.有机类
1.2.2 缓蚀剂作用机理
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