肉桂醛超分子缓蚀剂对冷凝水中铁含量的净化机理

马玉聪¹，樊保民¹，郝华²，吕金玉¹，杨彪¹，冯云皓³

1. 北京工商大学材料与机械工程学院2. 中国科学院3. 北京化工大学材料科学与工程学院

摘 要：减轻蒸汽冷凝水对输运管线的腐蚀有利于实现其净化并含能直接回用。本研究通过饱和溶液法制备以β-环糊精（β-CyD）为主体,肉桂醛（CA）为客体的超分子缓蚀剂（CDCA）。核磁共振氢谱结果显示CA可从β-CyD的宽端口或窄端口进入疏水空腔,从宽端口组装的产物总能量低;相溶解度曲线表明CDCA中主、客体的组装计量比为1∶1,结合常数达786mol^-1。将CDCA引入冷凝水回收系统可降低水体的全铁含量;现场监测显示,加入CDCA后,冷凝水中的全铁含量显著降低并维持在50～70μg·L^-1。动态失重结果表明CDCA可有效抑制碳钢在冷凝水中的腐蚀,并阻滞腐蚀产物向水体扩散,当温度为298K,CDCA的添加浓度为150mg·L^-1时,碳钢在水体中的缓蚀率达94.1%。动电位极化结果表明CDCA能同时抑制碳钢在冷凝水中阴、阳极的腐蚀过程,属于阳极抑制为主的混合型缓蚀剂。电化学阻抗谱与线性极化电阻的结果均表明CDCA可显著增大碳钢在冷凝水中腐蚀的极化电阻。表面分析显示经CDCA处理后的碳钢试样仅检测到客体CA的价键信息,因此可推断仅CA在金属表面吸附成膜。理论模拟验证了该推论并指明CA以平行取向吸附于碳钢表面。

关键词：分子识别与自组装;蒸汽冷凝水;全铁含量;分子动力学模拟;