溴化锂吸收式制冷机的新型缓蚀剂研究

论文摘要

溴化锂吸收式制冷机具有热效率高、热源广泛、能耗低以及零排放等优点，近年来得到广泛的应用。为了进一步提高溴化锂吸收式制冷机的热效率，制冷业研究发展三效式和多效式制冷循环。在优化设计的三效式制冷循环中，制冷机最高工作温度达到180℃，溴化锂溶液浓度也更高。而作为强腐蚀性介质，高浓度溴化锂溶液在三效式和多效式循环条件下会引起碳钢、铜以及铜合金等金属材料严重的腐蚀。这一问题制约了溴化锂吸收式制冷机技术的发展，已引起人们的重视。 采用化学浸泡实验、电化学测试技术和扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、电子探针（EPMA）以及红外光谱（IR）等检测技术，对Li3[PMo12O40]与SbBr3复合缓蚀剂（PMA／SbBr3）、强化溶解Li2MoO4缓蚀剂（E-Mo）、Na3[PW12O40]（PWA）、H4[PW11VO40]（PWVA）和PWVA／Sb2O3复合缓蚀剂在高温55％LiBr+0.07mol／L LiOH溶液中对SS41碳钢、磷脱氧铜和白铜的缓蚀行为进行研究，并探讨了缓蚀机理。结果表明，PMA／SbBr3、PWA、PWVA和PWVA／Sb2O3缓蚀剂能够同时抑制碳钢、铜和白铜在55％LiBr+0.07mol／L LiOH溶液中的阴极和阳极反应过程，属于混合型缓蚀剂。E-Mo只能抑制阳极反应过程，而对阴极反应过程无影响，属于阳极型缓蚀剂。 PMA／SbBr3缓蚀剂对碳钢在55％LiBr+0.07mol／L LiOH溶液中具有优异的高温缓蚀性能，对铜和白铜的腐蚀也具有较高的缓蚀效率。实验温度范围内，碳钢在含PMA／SbBr3缓蚀剂的55％LiBr溶液中腐蚀反应的动力学方程式为lnk=11.447-3561.4／T，反应表观活化能Ea=29.61kJ／mol。PMA／SbBr3缓蚀剂使碳钢在55％LiBr+0.07mol／L LiOH溶液中的反应表观活化能增大，腐蚀反应进行的难度增大。 55％LiBr溶液中添加20m／L 2-聚丙烯酸调聚物，Li2MoO4在55％LiBr溶液中的溶解度提高到850mg／L，得到E-Mo缓蚀剂。E-Mo缓蚀剂对碳钢在55％LiBr+0.07mol／LLiOH溶液中的腐蚀具有优异的缓蚀性能，尤其是溶液温度超过180℃时仍具有很高的缓蚀效率。溶液温度为240℃时，碳钢的腐蚀速度仅33.07μm／a，缓蚀效率仍高达91.5％。E-Mo对铜和白铜的腐蚀也具有一定程度的抑制作用。55％LiBr溶液中，碳钢的腐蚀电流密度icorr与腐蚀电势Ecorr之间的关系方程为lgicorr=-2.66-3.54Ecorr，阴极析氢反应塔菲尔常数βc=282mV。 在55％LiBr+0.07mol／L LiOH溶液中，PWA缓蚀剂浓度为300mg／L时，对碳钢和白铜具有优异的缓蚀性能，对铜的腐蚀也具有一定程度的抑制作用。溶液温度为180℃时，碳钢腐蚀速度仅24.55μm／a，缓蚀效率为86.4％。PWA具有强氧化性，在55％LiBr+0.07mol／L LiOH溶液中使碳钢表面生成完整致密的Fe2O3钝化膜，铜表面沉积CuO和

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 溴化锂吸收式制冷技术
• 1.1.1 吸收式制冷技术
• 1.1.2 溴化锂吸收式制冷机
• 1.2 溴化锂吸收式制冷机的腐蚀问题
• 1.2.1 碳钢的腐蚀
• 1.2.2 铜及其铜合金的腐蚀
• 1.3 溴化锂吸收式制冷机的缓蚀剂
• 1.3.1 氢氧化锂
• 1.3.2 铬酸锂
• 1.3.3 钼酸锂
• 1.3.4 苯并三氮唑
• 1.3.5 硝酸锂
• 1.3.6 钨酸锂
• 1.3.7 其它缓蚀剂
• 1.4 其它吸收剂研究
• 1.5 交流阻抗技术在缓蚀剂研究中的应用
• 1.6 文献小结
• 1.7 论文的工作思路和意义
• 3复合缓蚀剂在55％LiBr溶液中的缓蚀性能'>2 PMA／SbBr₃复合缓蚀剂在55％LiBr溶液中的缓蚀性能
• 2.1 实验方法
• 2.1.1 实验介质及材料
• 3配制'>2.1.2 PMA／SbBr₃配制
• 2.1.3 失重实验
• 2.1.4 电化学实验
• 2.1.5 表面结构分析
• 2.2 结果与讨论
• 3缓蚀剂对碳钢的缓蚀行为'>2.2.1 PMA/SbBr₃缓蚀剂对碳钢的缓蚀行为
• 3缓蚀剂对铜和白铜的缓蚀作用'>2.2.2 PMA／SbBr₃缓蚀剂对铜和白铜的缓蚀作用
• 2.3 本章小结
• 3 E-Mo缓蚀剂在55％LiBr溶液中的缓蚀性能
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 实验介质及材料
• 3.1.2 失重实验
• 3.1.3 电化学实验
• 3.1.4 表面结构分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 2-丙烯酸调聚物对钼酸盐溶解度的影响
• 3.2.2 E-Mo缓蚀剂对碳钢的缓蚀行为
• 3.2.3 E-Mo缓蚀剂对铜和白铜的缓蚀行为
• 3.3 本章小结
• 4 PWA缓蚀剂在55％LiBr溶液中的缓蚀性能
• 4.1 实验方法
• 4.1.1 实验介质及材料
• 4.1.2 失重实验
• 4.1.3 电化学实验
• 4.1.4 表面结构分析
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 PWA缓蚀剂对碳钢腐蚀的缓蚀作用
• 4.2.2 PWA缓蚀剂对铜和白铜腐蚀的缓蚀作用
• 4.3 本章小结
• 5 PWVA在55％LiBr溶液中的缓蚀行为
• 5.1 实验方法
• 5.1.1 实验介质及材料
• 5.1.2 PWVA合成
• 5.1.3 失重实验
• 5.1.4 电化学实验
• 5.1.5 表面结构分析
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 合成产物PWVA的表征
• 5.2.2 PWVA在碱性溶液中的稳定性
• 5.2.3 PWVA缓蚀剂对碳钢腐蚀的缓蚀作用
• 5.2.4 PWVA缓蚀剂对铜和白铜腐蚀的缓蚀作用
• 5.3 本章小结
• 2O₃复合缓蚀剂在55％LiBr溶液中的缓蚀性能'>6 PWVA／Sb₂O₃复合缓蚀剂在55％LiBr溶液中的缓蚀性能
• 6.1 实验方法
• 6.1.1 实验介质及材料
• 2O₃配制'>6.1.2 PWVA／Sb₂O₃配制
• 6.1.3 失重实验
• 6.1.4 电化学实验
• 6.1.5 表面结构分析
• 6.2 结果与讨论
• 2O₃缓蚀剂对碳钢的缓蚀行为'>6.2.1 PWVA／Sb₂O₃缓蚀剂对碳钢的缓蚀行为
• 2O₃缓蚀剂对铜和白铜的缓蚀行为'>6.2.3 PWVA／Sb₂O₃缓蚀剂对铜和白铜的缓蚀行为
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 致谢