索氏提取茶籽壳中有效成分的提取及复配缓蚀剂的研制

索氏提取茶籽壳中有效成分的提取及复配缓蚀剂的研制

通过热容量泵送的洗涤剂是确保热容量泵的清洁，提高机组的蒸汽质量，减少热容量装置的腐蚀和磨损，确保机组的安全运行。这也是提高锅炉工作效率和改善机组蒸汽质量的有效措施之一。1实验1.1实验材料、仪器盐酸、二甲基酮肟、十二烷基苯磺酸钠、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、石油醚、氨水、石油醚、丙酮及无水乙醇均为分析纯，成都科龙化工试剂厂提供；双咪唑啉季铵盐为工业品，秦皇岛胜利化工有限公司生产；茶籽壳产自湖南省常德市汉寿县；二级除盐水，实验室自制。金相砂纸(1#、2#、3#、4#、5#、6#、6#、7#)：可脉检测(南京)有限公司；索氏提取器：青岛聚创环保集团有限公司；鼓风干燥箱：上海左乐仪器有限公司；干燥器：泰州市思齐教学仪器有限公司；RE-2000A旋转蒸发仪：广州市星烁仪器有限公司；BAS224s分析天平：赛多利斯；CHI630E电化学工作站：上海辰华。1.2cu0.65%fe所用材料为火电厂热力设备常用的A20钢，由长沙锅炉厂提供，其主要化学成分为：C0.17%～0.23%,Si0.17%～0.37%,Mn0.35%～0.65%,Cr≤0.25%,Ni≤0.30%,Cu≤0.25%,Fe余量。将其加工成30mm(长)×15mm(宽)×4mm(厚)的试片，材料加工采用冷割方法，在试片一端用打码器进行编号，另一端打一个直径为3mm的孔便于挂片实验。1.3索氏抽干粉的制备将新鲜的茶籽壳自然风干后，在烘箱中以60°C烘干至恒重，用实验室粉粹机研细成粉末，准确称取10.0g粉末装入索氏提取器中。在查阅大量文献及正交试验优化1.4评估缓冲能力的方法1.4.1称重法参考缓蚀剂评价标准式中A为腐蚀指示片的全表面积，t为腐蚀时间。缓蚀剂的缓蚀效率η式中v1.4.2工作电极缓蚀效率电化学相关测试工作在电化学工作站上进行，三电极体系中的工作电极以A20钢(有效面积1cmTafel极化曲线实验的缓蚀效率η式中j式中R2结果与讨论2.1茶籽壳提取物及主要缓蚀剂的缓蚀效率控制温度为(52±2)°C，在5%(质量分数)盐酸介质中测定不同质量分数的茶籽壳提取物与双咪唑啉季铵盐的缓蚀效率，考察主要复配药剂中单体的加入量对缓蚀效率的影响，结果见图1。从图1可知，随着茶籽壳提取物与双咪唑啉季铵盐浓用量的增大，缓蚀效率都逐渐增大，但是当用量达到一定程度后增大的趋势明显变缓。《火力发电厂锅炉化学清洗导则》(DL/T794-2012)及《化学清洗缓蚀剂应用性能评价指标及实验方法》(DL/T523–2017)中对缓蚀剂添加量有相应要求，一般为0.3%～0.5%。在上述用量下，单纯以茶籽壳提取物作为缓蚀剂在缓蚀效率上还不能满足要求。双咪唑啉季铵盐在较小的用量下就能达到与茶籽壳提取物相当的缓蚀效率，但其缓蚀效率的上限不高。故考虑以茶籽壳提取物与其他化合物进行复配。2.2添加双蒂唑啉季铵盐、二甲基酮、十二烷基苯磺酸钠和edta-2na的正交试验在(52±2)°C的5%盐酸介质中静态挂片6h，固定茶籽壳提取物的质量分数为0.30%，添加双咪唑啉季铵盐、二甲基酮肟、十二烷基苯磺酸钠和EDTA-2Na，采用三水平四因素的正交表进行试验，因素水平见表1，试验结果见表2。双咪唑啉季铵盐的影响最大，十二烷基苯磺酸钠的影响次之，EDTA-2Na的影响最小。从均值得到的最优方案为A2.3由缓冲剂组成的缓冲特性分析2.3.1缓蚀剂质量分数对缓蚀效率的影响在温度(52±2)°C、静态挂片时间6h、盐酸质量分数5%、Fe由图2可知，在一定范围内，缓蚀剂的质量分数与缓蚀效率有比较好的线性关系。随着缓蚀剂质量分数的增大，缓蚀效率增大，但增大的趋势会变缓，这可能是由于缓蚀剂吸附的活性空间位置减少。实验结果表明复配药剂之间产生了比较明显的协同效应，这是由于酸洗介质中氯离子与金属离子、缓蚀剂之间相互作用，在金属基体表面形成一层致密均匀的反应产物的保护层，起到物理屏蔽的作用，有效阻止了溶液中腐蚀成分(H合格的缓蚀剂要求静态腐蚀速率小于1.0g/(m2.3.2反应温度对缓蚀效率的影响在缓蚀剂质量分数1.0%、静态挂片时间6h、盐酸质量分数5%、Fe由图3可知，在考察的温度范围内，复配缓蚀剂效果良好，虽然随着温度的升高，缓蚀效率下降了一些，但都超过95%。这可能是因为随着温度的升高，有部分复配缓蚀剂分子从金属表面解吸出来，基体中的铁原子在比较高的温度环境下化学反应更剧烈，更容易溶解进入酸洗介质中。从Van’tHoff经验规则可知，化学反应温度每升高10°C，反应速率加快2～4倍，然而本实验的情况不是这样。这也说明金属表面吸附的复配缓蚀剂比较稳定，而且均匀、致密，受温度影响小。2.3.3不同的feo2钢在盐酸和缓蚀剂的质量分数分别为5%和1.0%，温度为(55±2)°C的条件下静态挂片6h,Fe2.4由缓冲液组成的电属性2.4.1复合缓蚀剂的缓蚀控制作用对图5所示的极化曲线进行解析后得到的电化学参数见表3。可以看出：相比没有添加缓蚀剂的空白溶液，A20钢在含缓蚀剂的溶液中的腐蚀电流密度明显减小，腐蚀电位发生了不同程度(29～42mV)的负移。由此可以判断该复配缓蚀剂不是阴极型缓蚀剂，而是混合型缓蚀剂，但抑制作用对阴极过程要大一些，以阴极控制为主。复配缓蚀剂用量越大，极化电阻也越大，由没有添加缓蚀剂时的2.8Ω最大增到192Ω，表明电极表面的保护膜越发致密、均匀、完整。在复配缓蚀剂的质量分数增大到1.25%以后，极化电阻反而变小，腐蚀电流密度反而增大。极化曲线测试结果与称重法的结果一致。2.4.2缓蚀剂浓度的影响以图6所示的模拟电路对图7中的电化学阻抗谱图进行解析，得电化学参数列于表4。在实验范围内，阻抗谱图仅表现为一个容抗弧，且与没加缓蚀剂的谱图形状一致，阻抗谱“退化”现象也出现，说明复配缓蚀剂以分子形式覆盖在电极表面；缓蚀剂的浓度增加会令容抗弧的半径变大，表明缓蚀剂在电极表面吸附更加致密。当缓蚀剂的质量分数为1.25%时，容抗弧半径达到最大，这与Tafel极化曲线和称重法的结果高度一致。2.5钢的缓蚀效率吸附等温式的建立与考虑的因素有关，假设该复配缓蚀剂为单分子层吸附，发生的吸附过程都为“均匀”吸附，则可用式(1)所示的Langmuir吸附等温式表示式中K为吸附与脱附平衡常数，θ为缓蚀剂在A20钢表面的覆盖度，w为缓蚀剂质量分数。由式(1)可以变形得到：式中η为缓蚀效率。根据图2的数据，以w/η为纵坐标，w为横坐标作图，如图8所示，可以看出两者有很好的线性关系，相关性系数R=0.9992。这说明假设成立，该复配缓蚀剂为单分子层吸附，符合Langmuir吸附等温方程式。这也进一步说明由于复配缓蚀剂中的N、O、S等原子中孤对电子与Fe的d轨道配位，在金属表面进行吸附，同时复配缓蚀剂具有的疏水长碳链的结构在金属基体表面有规则地定向排列，从而有效抑制了A20钢的腐蚀。3复配缓蚀剂的缓蚀效率(1)采用索氏提取法提取茶籽壳中的有效成分作为热力设备盐酸酸液复配缓蚀剂的主体药剂，其产率为15.65%。(2)最优的复配缓蚀剂配方为：茶籽壳提取物0.30%，双咪唑啉季铵盐0.1%，二甲基酮肟0.02%，十二烷基苯磺酸钠0.01%,EDTA-2Na0.03%。其缓蚀效率达到96.22%，令A20钢的静态腐蚀速率只有0.73g/(m(3)复配缓