氨基酸對換熱器材料的緩蝕研究.pdf

1、換熱器是工業中廣泛應用的一種節能設備，其廣泛分布于生產裝置的各個系統和生產流程環節中，裝置的可靠性、穩定性和安全性對設備的運行至關重要。由于所接觸的環境多為潮濕的、酸堿性的、含有腐蝕性介質如氯離子等，且處于一定應力作用下，在生產過程中，換熱設備的腐蝕問題一直比較突出。在介質中加入少量緩蝕劑，可顯著減少金屬材料的腐蝕速度，并可保持金屬的物理機械性能不變，減少換熱器更換頻率和其對生產過程的影響。大量的研究表明：有機型緩蝕劑可以通過其雜環原子

2、，如 O、N、S、P，或者不飽和鍵吸附在金屬表面，達到抑制腐蝕的效果。氨基酸類緩蝕劑作為一種性能優良的綠色緩蝕劑，一直受到各國學者的關注。
　　 本課題選用蛋氨酸和色氨酸作為緩蝕劑，通過極化曲線法、交流阻抗法、失重法、掃描電鏡和量子化學計算等方法，測定和評價這兩種緩蝕劑對換熱器材料鋁合金和銅合金在電解質溶液：1mol/LHCl溶液、20％CaCl2溶液和3.5％NaCl溶液中的腐蝕抑制情況。
　　 蛋氨酸和色氨酸對鋁合金

3、在三種溶液中的腐蝕研究由失重法所得的數據可知，未加緩蝕劑時，鋁合金在1mol/LHCl溶液中腐蝕速度最快，為168.189mm/a；在20％CaCl2溶液中相對較慢，為0.930mm/a；在3.5％NaCl溶液中腐蝕速度最慢，為0.276mm/a。由失重法和交流阻抗譜可以看出，加入蛋氨酸和色氨酸緩蝕劑以后，鋁合金在三種介質中的腐蝕均受到抑制，且隨著緩蝕劑濃度的增大，緩蝕效率均增加。在1mol/LHCl溶液中添加1×10-2mol/L蛋氨

4、酸時，緩蝕效率最高，為89.39％；添加8×10-3mol/L色氨酸時，緩蝕效率最高為87.02％。由Tafel曲線可以看出，在1mol/LHCl溶液中，電化學反應的陰極反應受到抑制，蛋氨酸和色氨酸緩蝕劑均為陰極型緩蝕劑，而在20％CaCl2溶液和3.5％NaCl溶液中，加入蛋氨酸和色氨酸緩蝕劑以后，腐蝕電位正移，此時蛋氨酸和色氨酸均為陽極型緩蝕劑。
　　 蛋氨酸和色氨酸對銅合金在三種溶液中的腐蝕研究由實驗數據可知，蛋氨酸和色氨

5、酸對銅合金在1mol/LHCl溶液和20％CaCl2溶液中的腐蝕均能起到一定的緩蝕作用，但緩蝕效果沒有對鋁合金的緩蝕效果明顯。在1mol/LHCl溶液中添加1×10-2mol/L蛋氨酸時，緩蝕效率最高為81.94％；添加8×10-3mol/L色氨酸時，緩蝕效率最高為80.18％；在20％CaCl2溶液中，兩種緩蝕劑的最高緩蝕效率均只有70％左右。這是由于銅易與氨基酸中的氨基發生絡合反應，影響了緩蝕劑的緩蝕效果。從失重法、電鏡掃描的結果中

6、可以看出，在3.5％NaCl溶液中添加色氨酸緩蝕劑以后，銅合金的腐蝕速度加快，這是由于色氨酸與銅發生強烈的絡合反應，加速了銅合金的腐蝕。
　　 運用量子化學計算的方法對蛋氨酸和色氨酸分子進行幾何全優化，從分子構型中可以看出，蛋氨酸中含有(-NH2)基和(-S-CH3)基，分子結構中同時含有雜原子N原子和S原子，蛋氨酸分子能通過雜原子吸附在金屬表面，起到緩蝕效果；色氨酸分子中含有吲哚環，吲哚環上的所有原子在同一個平面上，具有較大的