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油气井酸化、酸洗等工业过程会对金属设备造成严重腐蚀。添加缓蚀剂是一种行之有效、经济效益显著的防腐手段。本论文设计合成了五种双苯并咪唑双季铵盐化合物作为缓蚀剂,通过腐蚀失重、动电位极化曲线、电化学阻抗谱、循环极化曲线、扫描电子显微镜等多种方法和手段研究了所合成化合物在0.5 M HC1溶液和0.25 MH2S04溶液中对碳钢的缓蚀性能,以及不同卤离子与缓蚀剂间的协同效应和缓蚀剂的阳极脱附现象,分析了化合物对碳钢的缓蚀作用机理,主要研究结果如下:
1、合成了五种双苯并咪唑双季铵盐缓蚀剂,经红外光谱表征所合成的化合物为目标化合物。
2、合成的五种缓蚀剂在0.5 M HC1溶液和0.25 M H2S04溶液中对碳钢均具有较好的缓蚀效果,缓蚀效率随缓蚀剂浓度的增大而升高,且在相同使用浓度下,缓蚀效率按照CBE＜CBB＜CBH＜CBO＜CBD序递增。五种缓蚀剂通过抑制碳钢阳极溶解和阴极析氢过程而起缓蚀作用,为混合型缓蚀剂。两种酸性溶液中,缓蚀剂在碳钢表面的吸附均符合Langmuir等温吸附规律,为强烈的化学吸附,且在0.5 M HC1溶液中的缓蚀效率高于0.25 M H2S04溶液中的缓蚀效率,在低浓度时更为明显。
3、缓蚀协同效应研究结果表明,在0.25 M H2S04溶液中加入Cl-、Br-和I-后,卤离子在碳钢表面的特性吸附,改变了碳钢表面的荷电性质,提高了缓蚀剂在碳钢表面的覆盖度,使缓蚀剂的缓蚀效率提高,且在相同卤离子浓度下,缓蚀协同效应按照C1-＜Br-＜I-递增。
4、缓蚀剂阳极脱附行为和联合吸附稳定性研究表明,缓蚀剂在0.25 M H2S04溶液中比在0.5 M HC1镕液中更容易脱附,且具有脱附电位低、脱附速度快的特点。在0.25 M H2S04溶液中,当达到脱附电位时,缓蚀剂以很快的速度完全脱附,阳极极化曲线表现出无缓蚀剂时的特征,脱附峰较窄；但分别添加Cl-、Br-和I-卤离子后,由于缓蚀剂与卤离子在碳钢电极表面的联合吸附明显提高了吸附层的稳定性,使脱附变得困难,脱附电位大幅正移,且脱附电位按照Cl-＜Br-＜I-顺序正移。