Особенности ингибирующего действия солей тетраалкиламмония при коррозии железа в кислых бромидных растворах

• Автор: Широбоков, Игорь Борисович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 189 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Электрохимическая коррозия металлов

1.1.1. Катодное выделение водорода.

1.1.2. Выделение водорода на железе.

1.2. Ингибирование кислотной коррозии металлов.

1.2.1. Основные понятия и определения

1.2.2. Теоретические концепции в ингибировании кислотной коррозии металлов.

1.2.3. Соли тетраалкиламмония как ингибиторы кислотной коррозии металлов.

1.3. Структура воды и растворов электролитов.

1.3.1. Модели структуры воды и водородная связь.
1.3.2. Гидратация и влияющие на не факторы.
1.4. Электропроводность растворов кислот и влияющие на нее факторы
1.5. Методы численного моделирования.
1.5.1. Межмолекулярное взаимодействие.
Глава 2. Экспериментальная часть..
2.1 Оборудование и методики исследования.
Глава 3. Влияние четвертичных солей аммония на кинетику катодного выделения водорода и емкость двойного электрического слоя на железном электроде в кислых бромидных растворах.
3.1. Катодное выделение водорода на железе в кислых бромидных растворах
3.2. Влияние тетраэтиламмонийбромида на катодное выделение водорода на железе в кислых бромидных средах.
3.3. Влияние тстрабутиламмонийбромида на катодное выделение водорода на железе в кислых бромидных средах.
3.4. Влияние тетрапентиламмонийбромида на катодное выделение водорода на железе в кислых бромидных средах.
3.5. Обсуждение результатов поляризационных измерений
3.5. Влияние тетрабутиламмонийбромида и тетрапентиламмонийбромида на величину дифференциальной мкости железного электрода
в кислых бромидных средах.
3.6 Выводы по главе.
Глава 4. Влияние солей тетраалкиламмония на электропроводность и вязкость растворов бромоводородной кислоты.
4.1. Электропроводность бромоводородной кислоты в присутствии низких концентраций солей тетраалкиламмония.
4.2. Электропроводность бромоводородной кислоты в присутствии бромида тетрапентиламмония
4.3 Выводы по главе
Глава 5. Изучение влияния катионов тетраалкиламмония на структуру воды методом молекулярной динамики
5.1. Расчет изолированных катионов тетраалкиламмония.
5.2. Расчет кластера воды
5.3. Изучение гидратации катионов тетраалкиламмония
методом молекулярной динамики.
5.4. Выводы по главе.
Выводы по работе.
Библиографический список.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3.
Введение
Актуальность


К настоящему времени накоплен достаточно большой экспериментальный материал по ингибирующим и адсорбционным свойствам различных классов органических веществ. Это позволило предложить ряд механизмов адсорбции: электростатическое взаимодействие типа заряд-заряд или диполь-заряд, дисперсионное взаимодействие и специфическая адсорбция за счет различного рода химических связей. Можно выделить ряд теорий, которые в достаточно полной степени объяснили бы полученные результаты. Формальная теория Л. И. Антропова. Систематизировав существовавшие на тот период предположения о возможном механизме влияния органических ингибиторов на процесс кислотной коррозии, Л. И. Антропов подошел к созданию системы представлений, которую можно охарактеризовать как формально-кинетическую теорию органических ингибиторов кислотной коррозии металлов [-]. Уа -%) + п^- + п^+{-::^пГ(Ев - Е'а)-п{-0) (1. ЯТ км. Гк = -Н^И т-%)+1п^ + 1п^+1-^-пР(Ек -Е'к)~ 1п(1 -8) (1. Однако, как отмечал Л. И. Антропов [], эти эффекты находятся между собой в некоторой зависимости, могут накладываться друг на друга, одни из них могут быть преобладающими, другие несущественными в определенных конкретных условиях процесса. Вклад каждого эффекта определяется степенью заполнения и тем, как он зависит от нее. Ы У = кАЧ ' + % —Ц- (1. А'? Это характерно для ингибиторов катионного типа [5, , ]. За счет сил электростатического взаимодействия они образуют «ажурный» адсорбционный слой, не обладающий экранирующим эффектом. Наиболее эффективны они в условиях преимущественной водородной деполяризации, в кислых деаэрированных растворах [,]. Блокировочный эффект проявляется в случае ПАВ молекулярного типа, способных к специфической адсорбции и образованию плотных адсорбционных слоев [5, ]. Разумеется, на металле создается и адсорбционный ? Примером являются соединения, содержащие противоположно заряженные функциональные группы (атомы азота и серы, азота и кислорода, непредельные соединения); величины степени заполнения оказываются близкими к единице []. Присутствие таких ингибиторов вызывает торможение как выделения водорода, так и восстановления кислорода. Таким образом, упрощенно характеризуя механизм защитного действия ингибиторов, можно говорить об энергетическом механизме, экранирующем или смешанном механизме ингибирования. Величины 0 и ДЧ', , можно определить для ртутного и амальгамного электрода по результатам электрокапиллярных измерений [5, ]. Для оценки величины АН7! Л.И. Антропов предложил использовать приведенную или ф-шкалу потенциалов, основанную на нулевых точках металлов [-]. Величина стационарного потенциала коррозии металла в ф-шкале является мерой заряда поверхности металла по отношению к окружающему раствору. Следовательно, она и будет определять адсорбцию ингибитора на данном металле []. Если абсолютная величина (р весьма велика, то всеми силами адсорбции, кроме электростатических, можно пренебречь, при <р»0 следует ожидать адсорбции анионов, при <р«0 - адсорбции катионов. Если ф=0, адсорбируются преимущественно незаряженные частицы. В общем случае величина ф не может служить единственным критерием при оценке природы адсорбированных частиц, так как возможен специфический характер взаимодействия ингибитора с поверхностью металла. Эта специфичность зависит в большей степени от свойств адсорбирующихся веществ, чем от природы металла, что позволяет использовать данные, полученные на одном металле, для истолкования результатов, относящихся к другому металлу. Теория адсорбционной химической поляризации (Ф. И. Данилов, М. А. Лошкарев). При относительно небольших величинах 9 действие ПАВ в первом приближении можно рассматривать как результат изменения доли свободной поверхности и ДЧ^-потенциала. Однако уже при средних степенях заполнения торможение оказывается более значительным: ток обмена может измениться на несколько порядков, а коэффициент переноса а уменьшается [, -]. Обобщая экспериментальные результаты своих исследований в ряде работ [-], М. Различие в знаках заряда разряжающегося иона и частиц адсорбата, как правило, повышает проницаемость пленки.