聚環(huán)氧琥珀酸對(duì)銅及銅合金的緩蝕作用

聚環(huán)氧琥珀酸對(duì)銅及銅合金的緩蝕作用

0pesa用于復(fù)合水目前，廣泛使用的緩沖劑主要包括氮、s、o或其他功能官能團(tuán)的有機(jī)化合物。這類緩蝕劑均有毒,且大多不能生物降解。研發(fā)無(wú)磷、可生物降解的聚天冬氨酸(PASP)和聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)等綠色水處理劑成為發(fā)展的方向。PESA具有許多優(yōu)點(diǎn):(1)是一種無(wú)氮、非磷有機(jī)化合物,不會(huì)引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化;(2)有很強(qiáng)的抗堿性和阻垢緩蝕性,在聚合物分子中插入了氧原子,可使其阻垢性能大大優(yōu)于常用的有機(jī)磷酸類聚合物阻垢劑;(3)具有良好的熱穩(wěn)定性、耐Fe3+性和生物降解性等。國(guó)內(nèi)外對(duì)PESA單劑的合成以及其阻垢和緩蝕性能已有深入研究,但大多數(shù)是針對(duì)碳鋼的緩蝕性能的研究,而有關(guān)其對(duì)銅合金的緩蝕行為及與其他試劑復(fù)配作為高效環(huán)保水處理劑方面的研究較少。本工作主要運(yùn)用交流阻抗法和極化曲線法研究了PESA及其與Na2SiO3的復(fù)配物對(duì)白銅B10在3%NaCl溶液中的緩蝕作用。1測(cè)試1.1pesa緩蝕效果測(cè)定以白銅B10(90%Cu,10%Ni)為基材,用環(huán)氧樹(shù)脂封裝,留有工作面積為1.178cm2。腐蝕溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的NaCl溶液,用去離子水配制,浸泡時(shí)間30min;在腐蝕溶液中單獨(dú)加入含量0～20mg/L的PESA及加入PESA與0～50mg/LNa2SiO3復(fù)配物后分別考察其緩蝕效果。在進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試前將白銅B10電極表面用1～6號(hào)金相砂紙逐級(jí)打磨、拋光、去離子水沖洗后,用無(wú)水乙醇去油,再用去離子水沖洗后放入電解池內(nèi)穩(wěn)定30min,然后進(jìn)行測(cè)試。1.2輔助電極的制備交流阻抗和極化曲線的測(cè)試采用三電極體系;工作電極為白銅B10電極,鉑電極為輔助電極,參比電極為飽和甘汞電極(SCE),電位均相對(duì)于飽和甘汞電極。測(cè)試通過(guò)CHI660C電化學(xué)工作站進(jìn)行,交流阻抗測(cè)量頻率為50.00mHz～100.00kHz,交流激勵(lì)信號(hào)為5mV,極化曲線的掃描速率為2mV/s。2結(jié)果與討論2.1pesa的緩蝕性能圖1為白銅B10在加入不同濃度PESA的3%NaCl溶液中浸泡30min后的Nyquist譜和極化曲線。阻抗值的高低可以判斷緩蝕性能的好壞,阻抗值越大,對(duì)金屬的緩蝕性能越好。從圖1a可以看出:加入PESA后的阻抗均比未加入PESA的阻抗大,在加入2,5,10,15mg/L后阻抗逐漸增大,當(dāng)PESA的濃度為15mg/L時(shí)阻抗達(dá)到最大值,比空白時(shí)明顯增大,說(shuō)明PESA的最佳濃度為15mg/L;PESA濃度增加到20mg/L后,阻抗值比PESA濃度為15mg/L時(shí)的阻抗有所減小,這是緩蝕劑濃度極值現(xiàn)象造成的。表1列出了由圖1b得到的腐蝕電位Ecorr,腐蝕電流密度Jcorr和緩蝕率η,緩蝕率可由下式計(jì)算:η=(J0corrcorr0-Jcorr)/J0corrcorr0式中J0corrcorr0——未加入PESA條件下的腐蝕電流密度Jcorr——加入PESA后的腐蝕電流密度從圖1b和表1可以看出:加入PESA后腐蝕電位逐漸正移,說(shuō)明該緩蝕劑增大了電極的陽(yáng)極極化,抑制了陽(yáng)極反應(yīng),同時(shí)電流密度逐漸減小;PESA濃度為15mg/L時(shí),腐蝕電流密度最小,說(shuō)明PESA的最佳濃度為15mg/L,此時(shí)緩蝕率為50.35%。由腐蝕電位可以判斷,在此條件下PESA屬于陽(yáng)極型緩蝕劑;PESA的濃度增加到20mg/L后,腐蝕電流密度比PESA的濃度為15mg/L時(shí)的有所增大,與交流阻抗分析得到的結(jié)果一致。2.2pesa和na2si3最佳配方的確定在緩蝕劑研究中往往采用有機(jī)緩蝕劑與無(wú)機(jī)緩蝕劑復(fù)配的方式來(lái)提高緩蝕效率,而Na2SiO3也是一種環(huán)境友好型無(wú)機(jī)緩蝕劑,因此本工作擬將PESA與Na2SiO3復(fù)配使用。圖2為白銅B10電極在加入15mg/LPESA和不同濃度Na2SiO3的復(fù)合緩蝕劑的3%NaCl溶液中浸泡30min的交流阻抗譜和極化曲線。從圖2a可以看出:15mg/LPESA和5,10,15mol/LNaSiO3復(fù)配時(shí)比PESA單一配方最佳濃度(曲線2)的緩蝕效果差,這是因?yàn)镹a2SiO3為沉淀膜型緩蝕劑,用量較少時(shí)形成的鈍化膜致密度低,會(huì)引起金屬的局部腐蝕;當(dāng)緩蝕劑的量為15mg/LPESA+40mg/LNa2SiO3時(shí),緩蝕性能最好,說(shuō)明PESA和Na2SiO3具有一定的協(xié)同作用。當(dāng)緩蝕劑為15mg/LPESA+50mg/LNa2SiO3時(shí),緩蝕率略有降低,主要是由于緩蝕劑的濃度極值現(xiàn)象所引起。因此,緩蝕劑的最佳配方為15mg/LPESA+40mg/LNa2SiO3。從圖2b可以看出:緩蝕劑濃度為15mg/LPESA+40mg/LNa2SiO3的自腐蝕電位相對(duì)于空白試驗(yàn)明顯正移,同時(shí)腐蝕電流密度也明顯降低,為4.637μA/cm2,相對(duì)于空白試驗(yàn)的21.430μA/cm2大大降低,緩蝕率達(dá)78.36%,這是因?yàn)?種緩蝕劑在電極表面一起形成了一層致密的保護(hù)膜,抑制了陽(yáng)極反應(yīng),起到了很好的緩蝕效果;當(dāng)緩蝕劑濃度為15mg/LPESA+50mg/LNa2SiO3時(shí),腐蝕電流密度為5.329μA/cm2,比15mg/LPESA+40mg/LNaSiO3時(shí)的略有增大,緩蝕率有所降低。PESA和Na2SiO3復(fù)配的最佳配方為15mg/LPESA+40mg/LNa2SiO3,與交流阻抗得到的結(jié)論一致。表2為由圖2b的極化曲線得到的腐蝕參數(shù)。3pesa緩蝕性能(1)PESA對(duì)白銅B10在3%NaCl溶液中具有一定的緩蝕效果,其最佳用量為15