Окисление железа и железосодержащих материалов молекулярным йодом в органических дисперсионных средах

• Автор: Медведева, Жанна Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Окислительновосстановительные процессы с участием железа

1.1.1. Коррозия железа в водных дисперсионных средах

1.1.2. Морская вода как коррозионная среда.

1.1.3. Атмосферная коррозия железа.

1.1.4. Коррозия конструкционных материалов в природных йодсодержащих рассолах.

1.2. Основные методы защиты железосодержащих материалов от химической коррозии и их характеристика

1.3. Обоснование темы исследований, постановка конкретных задач

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ

2.1. Характеристика используемого сырья
2.2. Экспериментальная установка и ее описание.
2.3. Методика проведения эксперимента и методы контроля
2.4. Переработка конечных реакционных смесей и утилизация их содержимого
2.5. Подготовка поверхности железа к его использованию в окислительновосстановительном процессе
2.6. Выделение и анализ продукта превращения железа
ГЛАВА 3. КИНЕТИЧЕСКИЕ И БАЛАНСОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА В УГЛЕВОДОРОДНЫХ ДИСПЕРСИОННЫХ СРЕДАХ.
3.1. Влияние начальных содержаний исходных реагентов, продуктов основных и побочных окислительновосстановительного процесса.
3.2. Влияние величины поверхности и ее подготовки к эксперименту
на характеристики окислительновосстановительного процесса.
3.3. Влияние природы используемого железосодержащего материала.
3.4. Некоторые подходы к оценке величины рабочей поверхности.
Лимитирующая стадия и ее кинетическое уравнение.
ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ОКИСЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА МОЛЕКУЛЯРНЫМ ЙОДОМ В ПРИСУТСТВИИ И В СРЕДЕ СПИРТОВ.
4.1. Влияние природы спирта и величины добавки в начальную реакционную смесь с углеводородной дисперсионной средой
4.2. Использование спиртовых дисперсионных фаз.
4.3. Совместное использование воды и спиртов для стимулирования
окислительновосстановительного процесса.
ГЛАВА 5. БАЛАНСОВЫЕ И КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В ПРИСУТСТВИИ КИСЛОТ.
5.1. Особенности протекания процесса в присутствии уксусной и бензойной кислот.
5.2. Использование кислот в качестве основной составляющей дисперсионной среды
5.3. Влияние природы растворителя при проведении процесса в
присутствии кислот.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Согласно оксиднопленочной теории , избыток кислорода, предположительно, окисляет пленку РеО, при этом образуется другая пленка, имеющая лучшие защитные свойства в качестве диффузионного барьера. По адсорбционной теории, избыток кислорода может хемосорбироваться на поверхности железа, образуя адсорбционную пленку. В деаэрированной воде железо обычно корродирует незначительно, однако, в некоторых природных деаэрированных водах скорость коррозии железа аномально высока. Это вызвано присутствием сульфатвосстанавливающих или сульфоредуцирующих бактерий. Они живут только в анаэробных условиях в диапазоне 5,58,5. Одни разновидности размножаются в пресной воде, содержащей сульфаты, другие в солоноватых и морских водах, а некоторые живут глубоко в земле, при температурах С. Сульфатвосстанавливающие бактерии легко восстанавливают неорганические сульфаты до сульфидов в присутствии водорода и органических веществ. С каждым эквивалентом водорода, потребленным бактериями, в раствор переходит один эквивалент Ре2, образуя ржавчину или РеБ 1, 2, , . Можно сказать, что бактерии здесь играют роль деполяризатора. Последовательность реакции может быть представлена следующим образом. Ре 4Ре2 8г. Н2О 8Надс. Ка Н2СО 3 2ШНС Н. Ре 2Н 4 2Н2С ЗРеОН2 Ре8 2з. Анализ ржавчины, образовавшейся в результате действий бактерий, дает молярное соотношение гидроксида и сульфида железа 31. Качественно участие бактерий в коррозионном процессе в воде, первоначально не содержащей сульфидов, можно обнаружить, добавляя несколько капель соляной кислоты к ржавчине при этом должен ощущаться запах сероводорода. Кинг н Миллер считают 2, что реакция выделения водорода происходит на сульфиде железа, который в свою очередь, образуется в результате реакции нонаРе с сульфидионом, выделяемым бактериями. Они предположили также , что бактерии увеличивают количество активного сульфида железа, на котором может идти реакция выделения Н2. Особенно серьезные повреждения сульфатвосстанавливающие бактерии наносят нефтяным отстойникам, подземным трубопроводам, водоохлаждаемым прокатным станам или обсадным трубам глубоких скважин. Если скорость коррозии контролируется диффузией кислорода, то для данной концентрации скорость приблизительно удваивается при повышении температуры на каждые С 2. С, а затем падает до очень низкого значения при закипании воды. Такое резкое снижение связано с заметным уменьшением растворимости кислорода в воде, и этот эффект в конце концов подавляет ускоряющее влияние собственно температуры. В закрытой системе кислород не может улетучиваться, поэтому скорость коррозии продолжает расти с повышением температуры до тех пор, пока весь кислород не будет израсходован. Если коррозия сопровождается выделением водорода, скорость ее возрастает более чем вдвое с увеличением температуры на С. Например, скорость коррозии железа в соляной кислоте удваивается при повышении температуры на каждые С. В пределах 4 скорость коррозии определяется только скоростью диффузии кислорода к поверхности металла. Основной диффузионный барьер пленка оксида железа II постоянно обновляется в ходе коррозионного процесса 3,4. В кислой среде рН4 пленка оксида железа растворяется, значение на поверхности железа снижается, и металл находится в более или менее непосредственном контакте с водной средой . При этом увеличение скорости реакции является результатом как значительной скорости выделения водорода, так и кислородной деполяризации. Увеличение щелочности среды рН вызывает возрастание на поверхности железа. Скорость коррозии при этом уменьшается, так как железо все больше и больше пассивируется в присутствии щелочей и растворенного кислорода, что описано выше. Так как при 4 коррозия ограничена скоростью диффузии кислорода через слой оксида, небольшие изменения состава стали, термическая и механическая обработка ее не влекут за собой изменений коррозионных свойств металла пока диффузионнобарьерный слой остается неизменным. Скорость реакции определяют концентрация кислорода, температура или скорость перемешивания воды. Это важно, так как почти всех природных вод находится в пределах 4.