过氧乙酸溶液中铝的腐蚀机理及缓蚀研究

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作为广普杀菌剂,过氧乙酸除适用于家庭消毒外,还广泛应用于医疗、学校、厂矿等其它公共场所消毒,此外,由于其比传统的含氯消毒剂具有明显环保性,近几年又广泛地用于废水处理过程。然而,过氧乙酸使用过程中对使用的器皿和电子元器件腐蚀相当严重,但有关其腐蚀机理及缓蚀研究报道较少。研究铝在过氧乙酸中的腐蚀规律和机理,从而开发研究其缓蚀作用,为过酸中各种金属腐蚀数据库的建立,研究其缓蚀对策,进一步开发并指导过氧乙酸的实际应用打下基础。在不减弱过氧乙酸杀菌效果的基础上,增加过氧乙酸介质的抗腐蚀性具有十分重要的意义。   本文采用动电位极化曲线、循环极化曲线、电导、pH计法和电化学阻抗谱技术等手段研究了过氧乙酸介质中铝的腐蚀规律和机理,进而研究了磷酸钠和十六烷基三甲基溴化铵在过氧乙酸溶液中对铝的缓蚀作用;并结合傅立叶转换红外光谱、扫描电镜(SEM)研究探讨了相应的腐蚀和缓蚀机理。研究为过氧乙酸中的不同金属的腐蚀提供机理上的参考,为进一步的开发不同金属在过氧乙酸中的缓蚀剂使用打下基础。   研究结果表明:铝在过氧乙酸中腐蚀严重,温度小于等于20℃时,同一温度下随着浓度的增加铝的腐蚀速率增加,20℃时0.4%的过氧乙酸腐蚀速率最大,30℃开始过氧乙酸分解加速,浓度小于等于0.3%时腐蚀速率随浓度增加而降低,0.4%时腐蚀速率才有所回升;同一浓度的过氧乙酸随温度升高,对铝的腐蚀速率加快。铝在过氧乙酸中的腐蚀没有出现钝化状态,腐蚀机理是过氧酸根离子定向吸附在铝表面,发生铝的阳极溶解;随着温度的升高过氧乙酸的分解速率增加,对铝的腐蚀速率降低;铝一直处于活化状态说明:CH3COOO-的吸附与铝表面的应用电位有关,腐蚀电流密度随着应用电位的增加而增加,直到吸附饱和;当铝原子失去电子时铝表面的吸附物会发生脱附,所以铝的腐蚀一直处于活化状态;此外,随着温度增加,溶液的电导增加,促进铝表面腐蚀产物的脱附和铝的进一步溶解。   此外,磷酸钠和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)均表现出一定的缓蚀效果,进一步验证了先前的腐蚀机理的推测。PO43-的加入没有改变过氧乙酸对铝的腐蚀机理;它通过水解和吸附与腐蚀生成的Al3+在铝表面形成Al(OH)3和磷酸铝沉淀膜阻碍了过氧乙酸根离子继续对铝的溶解;粒子的吸附属于物理吸附。CTAB的加入没有改变过氧乙酸对铝的阳极腐蚀机理,它通过静电吸附在铝表面阻碍过氧乙酸根离子对铝的阳极溶解;属于较强的物理吸附。
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