《水基納米流體對金屬腐蝕及腐蝕抑制機理的研究》是依託上海電力大學，由葛紅花擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水基納米流體對金屬腐蝕及腐蝕抑制機理的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：葛紅花
- 依託單位：上海電力大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
納米流體因其顯著的節能效益而成為近年來研究熱點。水基納米流體是一種很有前景的冷卻劑，未來替代傳統冷卻水套用於各類熱交換系統的可能性很大。初步研究發現，高活性納米顆粒的加入將引起金屬/水界面及冷卻水物理化學性質變化，從而引起金屬腐蝕與控制機制的變化。因而產生一種新的腐蝕體系--納米流體中金屬的腐蝕。為了深入認識這種腐蝕體系，本項目就納米流體對金屬的腐蝕行為、規律及腐蝕抑制機理展開研究。 本項目以熱交換冷卻水系統常用金屬材料為研究對象，採用電化學測量方法並結合溶液分析、結構分析和表面分析技術研究金屬/納米流體界面特性、水基納米流體物理化學性質、金屬-納米流體體系中金屬表面狀態及金屬電化學腐蝕過程和規律；通過納米顆粒的吸附特性、表面活性及其與緩蝕阻垢劑的相互作用機制研究，揭示水基納米流體中緩蝕阻垢劑作用機理及對金屬緩蝕性能影響。為深入認識水基納米流體中金屬腐蝕機理和防腐蝕方法提供理論和方法支持。
結題摘要
納米流體是一種新型傳熱介質，因其具有顯著節能效益而成為近年來研究熱點。水基納米流體是非常有前景的冷卻介質，在國外已進入小範圍套用階段。過去對納米流體的研究多集中在製備與傳熱性能研究方面，有關納米流體對熱交換金屬腐蝕行為的研究較少。本項目通過電化學測試、表面分析和溶液分析等技術重點研究了Al2O3、TiO2、SiO2、碳納米流體中黃銅腐蝕行為和腐蝕機理、納米顆粒對緩蝕劑性能的影響；研究了不同納米顆粒對水中碳酸鈣垢形成和抑制行為的影響及機制，以及納米顆粒對化學阻垢劑性能影響。 模擬冷卻水（SCW）中Al2O3納米顆粒和表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）對黃銅腐蝕行為的研究表明，黃銅在SCW-Al2O3納米流體中發生較嚴重的脫鋅腐蝕，主要腐蝕產物為Zn5(OH)6(CO3)2，Al2O3納米顆粒同時促進了黃銅的陽極和陰極過程，這與納米顆粒促進介質中氧和腐蝕產物的傳質過程有關。模擬水中SDBS可在黃銅表面吸附成膜，對黃銅具有一定保護作用；在SCW-SDBS-Al2O3納米流體中SDBS在黃銅表面的吸附作用更強，這與納米顆粒提高了SDBS的臨界膠束濃度、以及正電性的Al2O3納米顆粒與SDBS陰離子之間存在靜電吸附有關。Al2O3納米顆粒降低了BTA對黃銅的緩蝕性能。 黃銅在TiO2納米流體中的腐蝕行為研究表明，TiO2納米顆粒促進了黃銅的腐蝕，降低了SDBS對黃銅的緩蝕作用；在SCW和SCW-TiO2納米流體中黃銅表面由Cu2O內層和Zn5(CO3)2(OH)6外層組成；在SCW-SDBS-TiO2納米流體中，黃銅表面主要存在Cu2O層，未見明顯的SDBS吸附膜和鋅腐蝕產物，腐蝕產物主要以離子形式進入溶液。TiO2納米顆粒抑制了SDBS在黃銅表面的吸附，可能與帶負電的TiO2納米顆粒與SDBS陰離子在黃銅表面的競爭吸附有關。 研究了Al2O3納米流體中阻垢劑PBTCA（2-膦醯丁烷-1,2,4-三羧酸）對CaCO3的阻垢性能及阻垢機理，結果顯示，PBTCA具有較好的溶液阻垢和表面阻垢性能；在Al2O3納米流體中，PBTCA的溶液阻垢性能下降。Al2O3納米顆粒顯著縮短了含PBTCA的成垢溶液中CaCO3的成核誘導期，減弱了PBTCA對成垢離子的絡合增溶作用，使PBTCA的溶液阻垢性能下降；但Al2O3納米顆粒促進了文石碳酸鈣的生成，具有一定的表面阻垢性能。
