高等学校化学学报 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (1): 130.doi: 10.7503/cjcu20180453
收稿日期:
2018-06-22
出版日期:
2019-01-10
发布日期:
2018-12-17
作者简介:
联系人简介:张光华, 男, 博士, 教授, 主要从事精细有机合成及能源化工助剂方面的研究. E-mail:
基金资助:
ZHANG Guanghua1,*(), DONG Qiuchen1, ZHANG Wanbin2, WANG Shuang1
Received:
2018-06-22
Online:
2019-01-10
Published:
2018-12-17
Contact:
ZHANG Guanghua
E-mail:zhanggh@sust.edu.cn
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摘要:
利用失重分析、 极化曲线、 电化学阻抗谱和扫描电子显微镜等研究了辛烷基二甲基苄基季铵盐离子液体(ODBA)对1 mol/L盐酸溶液中Q235钢的缓蚀性能, 并分析了其在Q235钢表面的吸附行为. 失重分析结果表明, 随着ODBA浓度的增加, 缓蚀效率逐渐提高, 在ODBA质量浓度为0.2 g/L、 温度为30 ℃时, 缓蚀效率可达95.53%; 电化学测试结果与失重分析结果一致; 热力学研究结果表明, ODBA在碳钢表面的吸附是放热过程, 且遵循Langmuir吸附等温线, 是以化学吸附为主的混合型吸附; 同步热分析测试表明ODBA具有良好的热稳定性.
中图分类号:
TrendMD:
张光华, 董秋辰, 张万斌, 王爽. 辛烷基二甲基苄基季铵盐离子液体对Q235钢的缓蚀性能. 高等学校化学学报, 2019, 40(1): 130.
ZHANG Guanghua,DONG Qiuchen,ZHANG Wanbin,WANG Shuang. Corrosion Inhibition of Q235 Steel by Octyl Dimethyl Benzyl Quaternary Ammonium Salt Ionic Liquid†. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(1): 130.
Temperature/℃ | c(ODBA)/ (g·L-1) | V/ (mg·cm-2·h-1) | θ | η(%) | Temperature/℃ | c(ODBA)/ (g·L-1) | V/ (mg·cm-2·h-1) | θ | η(%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
30 | 0 | 1.6509 | | —— | 40 | 0.2 | 0.1655 | 0.93 | 92.88 |
0.08 | 0.1547 | 0.91 | 90.63 | 0.3 | 0.1424 | 0.94 | 93.87 | ||
0.1 | 0.1126 | 0.93 | 93.18 | 0.5 | 0.1068 | 0.95 | 95.41 | ||
0.2 | 0.0738 | 0.96 | 95.53 | 50 | 0 | 3.6317 | —— | —— | |
0.3 | 0.0601 | 0.96 | 96.36 | 0.08 | 0.6018 | 0.83 | 83.43 | ||
0.5 | 0.0476 | 0.97 | 97.11 | 0.1 | 0.5287 | 0.11 | 85.44 | ||
40 | 0 | 2.3250 | —— | —— | 0.2 | 0.3924 | 0.33 | 89.20 | |
0.08 | 0.3057 | 0.87 | 86.85 | 0.3 | 0.2985 | 0.51 | 91.78 | ||
0.1 | 0.2614 | 0.89 | 88.77 | 0.5 | 0.2512 | 0.84 | 93.08 |
Table 1 Corrosion rate of mild steel and inhibition efficiency of various concentrations of ODBA in 1 mol/L HCl at different temperature obtained from mass loss measurements
Temperature/℃ | c(ODBA)/ (g·L-1) | V/ (mg·cm-2·h-1) | θ | η(%) | Temperature/℃ | c(ODBA)/ (g·L-1) | V/ (mg·cm-2·h-1) | θ | η(%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
30 | 0 | 1.6509 | | —— | 40 | 0.2 | 0.1655 | 0.93 | 92.88 |
0.08 | 0.1547 | 0.91 | 90.63 | 0.3 | 0.1424 | 0.94 | 93.87 | ||
0.1 | 0.1126 | 0.93 | 93.18 | 0.5 | 0.1068 | 0.95 | 95.41 | ||
0.2 | 0.0738 | 0.96 | 95.53 | 50 | 0 | 3.6317 | —— | —— | |
0.3 | 0.0601 | 0.96 | 96.36 | 0.08 | 0.6018 | 0.83 | 83.43 | ||
0.5 | 0.0476 | 0.97 | 97.11 | 0.1 | 0.5287 | 0.11 | 85.44 | ||
40 | 0 | 2.3250 | —— | —— | 0.2 | 0.3924 | 0.33 | 89.20 | |
0.08 | 0.3057 | 0.87 | 86.85 | 0.3 | 0.2985 | 0.51 | 91.78 | ||
0.1 | 0.2614 | 0.89 | 88.77 | 0.5 | 0.2512 | 0.84 | 93.08 |
c(ODBA)/(g·L-1) | Ecorr/mV | icorr/(mA·cm-2) | βa/(mV·dec-1) | βc/(mV·dec-1) | η(%) |
---|---|---|---|---|---|
0 | -419.1 | 1.8757 | 83 | -140 | —— |
0.08 | -395.7 | 0.3845 | 523 | -172 | 79.50 |
0.1 | -394.9 | 0.2721 | 614 | -171 | 85.49 |
0.2 | -390.3 | 0.2010 | 605 | -169 | 89.28 |
0.3 | -383.7 | 0.1315 | 508 | -187 | 92.99 |
0.5 | -385.3 | 0.0236 | 637 | -174 | 98.74 |
Table 2 Electrochemical parameters for the corrosion of mild steel in 1 mol/L HCl solution containing different concentrations of ODBA at 30 ℃
c(ODBA)/(g·L-1) | Ecorr/mV | icorr/(mA·cm-2) | βa/(mV·dec-1) | βc/(mV·dec-1) | η(%) |
---|---|---|---|---|---|
0 | -419.1 | 1.8757 | 83 | -140 | —— |
0.08 | -395.7 | 0.3845 | 523 | -172 | 79.50 |
0.1 | -394.9 | 0.2721 | 614 | -171 | 85.49 |
0.2 | -390.3 | 0.2010 | 605 | -169 | 89.28 |
0.3 | -383.7 | 0.1315 | 508 | -187 | 92.99 |
0.5 | -385.3 | 0.0236 | 637 | -174 | 98.74 |
Fig.6 Nyquist plots(A) and equivalent circuit model(B) for mild steel in 1 mol/L HCl solution in the absence and in the presence of different concentrations of ODBA at 30 ℃The inset shows the enlarged plot of blank system.
c(ODBA)/(g·L-1) | Rs/(Ω·cm2) | Rct/(Ω·cm2) | Cdl /(μF·cm-2) | n | η(%) |
---|---|---|---|---|---|
0 | 0.63 | 5.7 | 543.3 | 0.80 | —— |
0.08 | 0.76 | 59.7 | 148.3 | 0.71 | 90.45 |
0.1 | 0.56 | 63.2 | 192.6 | 0.69 | 90.98 |
0.2 | 0.74 | 90.1 | 224.5 | 0.66 | 93.67 |
0.3 | 1.24 | 104.3 | 329.8 | 0.65 | 94.74 |
0.5 | 1.50 | 124.8 | 127.5 | 0.65 | 95.43 |
Table 3 Impedance parameters for mild steel in 1 mol/L HCl in the absence and in the presence of different concentrations of ODBA at 30 ℃
c(ODBA)/(g·L-1) | Rs/(Ω·cm2) | Rct/(Ω·cm2) | Cdl /(μF·cm-2) | n | η(%) |
---|---|---|---|---|---|
0 | 0.63 | 5.7 | 543.3 | 0.80 | —— |
0.08 | 0.76 | 59.7 | 148.3 | 0.71 | 90.45 |
0.1 | 0.56 | 63.2 | 192.6 | 0.69 | 90.98 |
0.2 | 0.74 | 90.1 | 224.5 | 0.66 | 93.67 |
0.3 | 1.24 | 104.3 | 329.8 | 0.65 | 94.74 |
0.5 | 1.50 | 124.8 | 127.5 | 0.65 | 95.43 |
Temperature/℃ | Kads/(L·mol-1) | Δ | Δ | Δ |
---|---|---|---|---|
30 | 42409 | -36.96 | —— | 18.38 |
40 | 25265 | -36.84 | -31.39 | 17.41 |
50 | 19936 | -37.37 | 18.51 |
Table 4 Adsorption parameters obtained from mass loss measurements for the studied compound in 1 mol/L HCl at different temperatures
Temperature/℃ | Kads/(L·mol-1) | Δ | Δ | Δ |
---|---|---|---|---|
30 | 42409 | -36.96 | —— | 18.38 |
40 | 25265 | -36.84 | -31.39 | 17.41 |
50 | 19936 | -37.37 | 18.51 |
c(ODBA)/(g·L-1) | Ea/(kJ·mol-1) | ΔHa/(kJ·mol-1) | ΔSa/(kJ·mol-1) |
---|---|---|---|
0 | 9.93 | -30.16 | -334.58 |
0.3 | 20.19 | -64.05 | -466.88 |
Table 5 Calculated thermodynamic parameters of adsorption from mass loss measurements
c(ODBA)/(g·L-1) | Ea/(kJ·mol-1) | ΔHa/(kJ·mol-1) | ΔSa/(kJ·mol-1) |
---|---|---|---|
0 | 9.93 | -30.16 | -334.58 |
0.3 | 20.19 | -64.05 | -466.88 |
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