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1、1)離子的遷移數(shù)有多種測(cè)定方法,如希托夫法(Hittorf)、電動(dòng)勢(shì)法、界面移動(dòng)法等2)使用一種指示劑溶液,只觀察一個(gè)界面的移動(dòng),測(cè)定HCl溶液中的H+、Cl一離子的遷移數(shù)。遷移管是一支有刻度的玻璃管,下端放Cd棒作陽極,上端放鉗絲作陰極(圖3.2),遷移管上部為HCl溶液,下部為CdCl2溶液。二者具有共同的陰離子,HCl溶液中加有甲基橙可以形成清晰界面。因?yàn)镃d2+淌度(U)較小,即-二一'通電時(shí),H+向上遷移,C向下遷移,在Cd陽極上Cd氧化,進(jìn)入溶液生成CdC%,逐漸頂替HCl溶液,在管中形成界面。由于溶液要保持電中性,且任一截面都不會(huì)中斷傳遞電流,H+遷移走后白區(qū)域,Cd2+
2、緊緊地跟上,離子的移動(dòng)速度(V)是相等的,匕甘二%.由此可得:(2)出,瓦一七瓦結(jié)合(9)和(10)式得:出dfi此dL即在CdCl2溶液中電位梯度是較大的,因此若H+因擴(kuò)散作用落入CdCl2溶液層。它就不僅比Cd2+遷移得快,而且比界面上的H+也要快,能趕回到HCl層。同樣若任何Cd2+進(jìn)入低電位才度的HCl溶液,它就要減速,一直到它們重又落后于H+為止,這樣界面在通電過程中保持清晰。若HCl濃度為c,界面aa'-bb'間遷移管體積為V,則H+遷移量:n遷(H+)=cV;若通電電量為Q(單位:C),則:3)理想極化電極一一通電但不發(fā)生任何電極反應(yīng)的電極體系稱為理想極化電極。電
3、位發(fā)生極化卻不產(chǎn)生電流、不發(fā)生電極反應(yīng)的電極,電極反應(yīng)程度完全不可逆。理想極化電極由于外電路輸入電極/溶液界面的全部電量都用來改造界面的構(gòu)造和電位,因而可以方便的將電位極化到任意電位值,又便于定量地計(jì)算用來建立相應(yīng)于此電位下的界面結(jié)構(gòu)所需的電量。4)理想極化電極的等效電路由于界面剩余電荷的變化引起界面雙電層電位差的改變,因而使得電極/溶液界面具有儲(chǔ)存電荷的能力,即具有了電容的特性。由于理想極化電極沒有電極反應(yīng)發(fā)生,可以等效的看成一個(gè)電容元件一一平板電容器。115)理想去極化電極一一稍微極化就產(chǎn)生極大的電流、不能進(jìn)一步極化的電極。電極電位不會(huì)發(fā)生變化的電極。產(chǎn)小F大q-8極(性能印杷植化電拱符極
4、化屯樵瞠植生電柜理建不搬優(yōu)電聯(lián)電極的,可逆程度”亮全不可iffF,可逆程度阱小可逆程度大克至3可攫Fif關(guān)系電展叱也可以隹宣改交八版為華對(duì)敕-一般為直蠅關(guān)系產(chǎn)|電極電位幾乎不變用途研究-落液.心暖”界面玷構(gòu)柞為叁比電枇6)雙電層的結(jié)構(gòu)模型:亥姆霍茲緊密雙電層、古依一查普曼擴(kuò)散雙電層和斯特恩雙電層。界面,界面界面身界面的距離娶遺國皴厥花點(diǎn)電層古俄T普四里就電層斯特恩或電層模型特點(diǎn)排列方式出現(xiàn)情況雙電層厚度奈姆很夠由電層只考慮電離情況制余電荷密靠近界面金屬與濃溶液相接觸時(shí)一個(gè)水化離子的半程古依一查普曼雙電層把溶液中的離子或電荷看作點(diǎn)電荷由于熱運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)散寓子象寓子都一樣分敢在界面相臨的一個(gè)不大的區(qū)域
5、金屬與稀溶灌相接觸時(shí)斯特恩雙電層考慮了上述的種情況,將其分為密層和擴(kuò)散層一部分離了縈*界面,一部分解子分做在界面相臨區(qū)域MHaIEktTrolyk3MmiElefti'olyfe形成原因第類金屬上的金屬正離子,由于受到溶液中極性分子的水化作用,克服了金屬晶體中原子間結(jié)合力,而進(jìn)入溶液被水化,成為水化陽離子,金屬卷面由于積累了電荷使金屬帶負(fù)電荷,而水化的金屬離子使海液帶正電,由于靜電引力,金屬陽離子在金屬表面附近移動(dòng),出現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡,構(gòu)成雙電層第賽電解質(zhì)溶液與金屬表面作用.若不能克服金屬原子間的結(jié)合力就不能使金屬離子脫離金屬,相反,電解液中部分金屬正離子卻沉積在金屬表面帶正電,而緊聒金屬的
6、溶液層中積累了過量的陰離子,帶寬電性.Cu|Cu3Pt|Pt-,B8|Hr+第1一種正電性金屬或非金屬在電解質(zhì)中,既無金屬離子水化,也無金屬離子沉積,而形成第三類雙電層.比Pt放入含。的溶液中,Pt上吸附一層氧分子或原子,氧從Pt上取得電子和國。作用成OET,使溶液帶負(fù)電性1Pt失去電子帶正屯*b.若溶液含T,也會(huì)奪取Ft的電子,使H*變成H,這時(shí)Ft帶正電,緊靠金屬液層中則積累過強(qiáng)的陰離子口8)電毛細(xì)方程:已知多組分體系中,G=f(T,p,n1,n2,nk)dG=|4GidT+竺)dp+Z16TJp,n«P;T,nB與基本方程dG=-SdT+Vdp各物質(zhì)的量不變時(shí)-dnB.:FbT
7、,p,nc)相比較:三二-S二Tp,nGgy一=VdG=-SdT+Vdp+£«P%,nB,二G、,()T,p,ncdnB5b多組分體系中某組分的偏摩爾吉布斯自由能稱為該組分的化學(xué)勢(shì),f不、一.kB=GB,m=dG=-SdT+Vdp+£rdnB<nBA,p,ncB若體系G=f(T,p,A,n1,n2,nk),則dGfcG£G)fcGfdG)idT+丁dp+idA+Z|dnBl-HJp,A,n1印,A,n1既T,p,nB18nBjT,p,A,nCdG-SdTVdpdA+),BdnBB在T,p恒定時(shí),dG=?dA+£%dnBDB對(duì)于體系G=f(
8、T,p,A,n1,n2,nk),根據(jù)偏摩爾量的加和定理可知,在T,p恒定時(shí),G;更A;AT,p,n%G代n1jT,p,nj(j#)niT,p,nj(j=k)nkha-二.BnBBdG=dA,:LBdnBAd'二nBdB2BBAd%nBdB=0Ad%nidi=0dJdi=0BiiA=-i物種的界面吸附量,d¥+£FidNi=0Ai電子的表面吸附量為:1e=-q,其化學(xué)位變化為:de三-AdeA:ede=qddqd:%=0d二-qd:id、ii當(dāng)di=0時(shí),dY=qd中q=(二)小也T,p電毛細(xì)方程(Lippman公式)該式表示在一定溫度和壓力下,在溶液的組成保持不變的
9、條件下,界面張力V電極電勢(shì)6和表面電荷密度q的定量關(guān)系。9)電毛細(xì)曲線:可變1電阻-r穩(wěn)壓電漉毛細(xì)管036出340320300.60J-0.2-0.6-1.0電極電勢(shì)/V(vs.SCE)毛細(xì)管靜電計(jì)eVq二一()-1.T,p電毛細(xì)曲線電毛細(xì)方程(Lippman公式)可根據(jù)電毛細(xì)曲線的斜率求出相應(yīng)電極電勢(shì)下電極的表面電荷密度q。電極/溶液界面存在界面張力。對(duì)于電極體系來說,界面張力不但與界面物質(zhì)組成有關(guān),而且與電極電位有關(guān)。電極電位的變化對(duì)應(yīng)著電極表面電荷密度的變化。當(dāng)電極表面存在電荷時(shí),同性電荷的相斥作用使界面面積呈現(xiàn)增大的趨勢(shì),界面張力將減小。表面同性電荷密度越大,界面張力越小。界面電荷為零
10、時(shí),界面張力最大。一軟C1)q一0二m=0,對(duì)應(yīng)著圖中電毛細(xì)曲線的最高點(diǎn)。此時(shí)界面上沒有同性電荷相斥作用所引起的界面面積擴(kuò)大,因而界面張力達(dá)到最大值。零電荷電位表面電荷密度等于零時(shí)對(duì)應(yīng)的電極電位,即界面張力達(dá)到最大時(shí)對(duì)應(yīng)的電極電位,以Go表不。d'2)當(dāng)電極表面存在正的剩余電荷時(shí),即q>0國<0。在這種情況下,對(duì)應(yīng)著圖中電毛細(xì)曲線的左半部分。當(dāng)電極電位由加變正,溶液一側(cè)生成陰離子雙電層。隨著電極電位變正,電極表面正電荷密度增加d中>0,溶液一側(cè)雙電層中陰離子濃度也隨之增大,由于同性電荷相斥的作用,界面面積不斷增大,界面張力隨之減小dY<0。ay3)當(dāng)電極表面存在
11、負(fù)的剩余電荷時(shí),即q<0>0。在這種情況下,對(duì)應(yīng)著圖中電毛細(xì)曲線的右半部分。當(dāng)電極電位由加變負(fù),溶液一側(cè)生成陽離子雙電層。隨著電極電位dY<0°變負(fù)d中<0,電極表面負(fù)電荷密度增加,溶液一側(cè)雙電層中陽離子濃度也隨之增大,由于同性電荷相斥的作用,界面面積不斷增大,界面張力隨之減小毛細(xì)管靜電計(jì):測(cè)量時(shí)在每一電位下調(diào)節(jié)汞柱高度(h),使倒圓錐形的毛細(xì)管內(nèi)汞彎月面的位置(S)保持一致,因此,界面張力(y)與汞柱高度(h)成正比。使理想極化電極極化至不同的電位并同時(shí)測(cè)量界面張力,就可得到電毛細(xì)曲線。10)微分電容界面雙電層的電容并非恒定值,而是隨電極電位的變化而變。因此
12、,常以微分電容來定義界面雙電層的電容,即Cd-dqd11)汞電極上q為較大的負(fù)值時(shí),所測(cè)得微分電容值幾乎為常數(shù)而與所選用的陽離子種類和水化陽離子的大小無關(guān)。當(dāng)汞電極上q為較大的負(fù)值時(shí),電極表面與緊密層之間的電場(chǎng)強(qiáng)度很大,水分子作為強(qiáng)極性分子,在電極表面定向吸附,形成水分子偶極層。而陽離子由于其水化程度高,不易逸出水化膜而與電極直接接觸,因此緊鄰水分子偶極層形成水化陽離子層。這兩層串聯(lián)組成外緊密層或外亥姆荷茲層(OHP)。水分子偶極層在較強(qiáng)電場(chǎng)中的定向排列導(dǎo)致介電飽和,相對(duì)介電常數(shù)降至6,比普通的水的介電常數(shù)(78)低得多,而水化陽離子層的相對(duì)介電常數(shù)40。因此,微分電容值主要由緊密層的水分子偶
13、極層來決定而與所選用的陽離子種類和水化陽離子的大小無關(guān)。12)不能用零電荷電位確定絕對(duì)電位值。因?yàn)殡m然在零電荷電位時(shí)電極/溶液界面不存在離子雙電層,但還可能有離子特性吸附、偶極分子定向排列、金屬表面層中原子極化等引起的電位差。13)特性吸附在水溶液中電極表面有一層水分子,水溶液中的化學(xué)物質(zhì)在電極表面吸附時(shí),通常隔著這層水分子吸附到電極表面。某些化學(xué)物質(zhì)可以突破水分子層直接在電極表面吸附(非靜電作用力),這種吸附稱為特性吸附。電極/溶液界面上的特性吸附不會(huì)參加電化學(xué)反應(yīng),但影響電位的分布和電極反應(yīng)速度。F-不發(fā)生特性吸附,除此之外的無機(jī)陰離子都容易發(fā)生特性吸附。陽離子一般不發(fā)生特性吸附,但象鴕離
14、子那樣尺寸較大,價(jià)數(shù)較低的陽離子也發(fā)生特性吸附。14)陰離子的特性吸附發(fā)生在比零電荷電位更正的電位范圍,即發(fā)生在異號(hào)電荷電極表面。相同濃度的不同陰離子,在相同電位下所引起的界面張力的下降程度不同。界面吸附越強(qiáng),界面張力下降越多。常見陰離子在汞電極上的特性吸附能力(表面活性)為:22SO:<OH。二Cl二Br:二I二S2陰離子的特性吸附使得電毛細(xì)曲線的最高點(diǎn),即零電荷電位向負(fù)移,表面活性越強(qiáng),負(fù)移程度越大。15)少數(shù)陽離子發(fā)生特性吸附,如Tl+、N(C3H7)4+等,也會(huì)使界面張力下降,微分電容升高,零電荷電位正移。16)雙電層平行板電容器模型:電極表面與溶液中的剩余電荷都分別緊密地排列在
15、界面兩側(cè),兩個(gè)電荷層間的距離約等于離子半徑,形成類似平行板電容器的界面雙電層結(jié)構(gòu)。該模型反映了雙電層的部分情況,首次得出金屬/溶液兩側(cè)反號(hào)電荷間距數(shù)量級(jí)與離子半徑相當(dāng),據(jù)此理論計(jì)算出的電容值200F與實(shí)驗(yàn)值大致相當(dāng)。不過由于該模型過于簡(jiǎn)單,只適用于電解質(zhì)濃度很大的情形。17)雙電層古依一查普曼擴(kuò)散層模型:溶液中的反離子因?yàn)闊徇\(yùn)動(dòng)應(yīng)呈擴(kuò)散狀態(tài)分布在溶液中,而不是整齊地排列在一個(gè)平面上。緊靠固體表面,反離子濃度最大,隨著離開固體表面愈遠(yuǎn),反離子濃度降低,形成一個(gè)反離子的“擴(kuò)散層”。古依和查普曼假設(shè),在質(zhì)點(diǎn)表面可看作無限大的平面,表面電荷分布均勻,溶劑介電常數(shù)到處相同的條件下,距表面一定距離x處的電
16、勢(shì)。與表面電勢(shì)。0的關(guān)系遵守玻耳茲曼定律:甲=鈾e-k(式中k的倒數(shù)具有雙電層厚度的含義)。該模型指出,溫度、電解質(zhì)濃度與雙電層的性質(zhì)有著聯(lián)系,但該模型假設(shè)離子是點(diǎn)電荷,離子可以無限接近金屬表面,沒有考慮到反離子的吸附及離子的溶劑化,未能反映界面緊密層的存在。18)斯特恩雙電層模型熱力學(xué)電位差(雙電層電位差)4)0:固體表面與溶液本體間的電位差;斯特恩電位差(擴(kuò)散層電位差)6s:斯特恩面同溶液本體間的電位差;E電位差:滑動(dòng)面與溶液本體之間的電位差。19)緊密層(斯特恩層):溶液中反離子及溶劑分子受到足夠大的靜電力,范德華力或特性吸附力,而緊密吸附在固體表面上,從而形成緊密層。其余反離子則構(gòu)成擴(kuò)
17、散層。20)斯特恩面:緊密層中反離子的電性中心所連成的假想面,距固體表面的距離約為水化離子的半徑。21)滑動(dòng)面:指固液兩相發(fā)生相對(duì)移動(dòng)的界面,在斯特恩面稍外一些,是凹凸不平的曲面。當(dāng)固、液兩相發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí),緊密層中吸附在固體表面的反離子和溶劑分子是作為整體一起運(yùn)動(dòng)的。滑動(dòng)面與溶液本體之間的電勢(shì)差稱為E電勢(shì)。22)特性吸附與電極材料、離子本性及其水化程度有關(guān)。僅涉及遠(yuǎn)程靜電力的溶劑化離子與電極的相互作用稱為非特性吸附。23)擴(kuò)散層是離子熱運(yùn)動(dòng)所引起,其結(jié)構(gòu)只與溫度、電解質(zhì)濃度(包括價(jià)型)及擴(kuò)散層中剩余電荷密度有關(guān),而與離子的個(gè)別特性無關(guān)。24)博克里斯模型:層水分兒?水分瞥性吸附陰陽一水化陽點(diǎn)
18、廣第J-第子IHP一由特性吸附離子構(gòu)成的內(nèi)緊密層。OHP由水化離子構(gòu)成的緊密層。無機(jī)陽離子水化程度高,一般不能沖破水化層而直接吸附在電極表面上,因此,緊密層較厚,這個(gè)厚度所形成的平面稱為OHP。但陰離子一般水化程度低,能夠逸出水化膜,取代水偶極層中的水分子直接吸附在電極表面,組成較薄的緊密層,厚度為離子半徑,這個(gè)厚度形成的平面稱為IHP。25)陰極保護(hù):向被保護(hù)的金屬通入足夠大的的陰極電流,使其產(chǎn)生陰極極化,電位變負(fù),從而避免或減弱了金屬發(fā)生失電子溶解腐蝕過程的發(fā)生。陰極保護(hù)的方法:(1)外加電流法:在電解質(zhì)中加入輔助電極,連接外電源正極,將需要保護(hù)的金屬與外電源負(fù)極相連,然后調(diào)節(jié)所施加的電流
19、,使金屬體達(dá)到保護(hù)所需的陰極電位。(2)犧牲陽極法:在金屬基體上附加電位更負(fù)、更活潑的金屬,在電解質(zhì)中構(gòu)成短路的原電池,金屬基體成為陰極,而活潑金屬則成為陽極,并不斷被腐蝕溶解以提供保護(hù)金屬體所需的陰極電流。犧牲陽極材料都是活潑的有色金屬如鋅、鋁、鎂。犧牲陽極的電位要足夠負(fù),陽極極化率要小,特別是表面不能生成保護(hù)性的腐蝕產(chǎn)物膜,陽極溶解要均勻。26)陰極保護(hù)法基本參數(shù):保護(hù)電位Epr、保護(hù)電流密度ipr。保護(hù)電位選定原則:達(dá)到一定的保護(hù)效果;耗電不能太大;防止過保護(hù),避免電位過負(fù)導(dǎo)致析H2;防止鈍化膜破壞、涂層陰極極化脫落;避免保護(hù)不完全。保護(hù)電位Epr:陰極保護(hù)中所取的極化電位。要使金屬的腐
20、蝕速度降低到零,達(dá)到完全保護(hù)”(保護(hù)度刀=100%),必須取陽極反應(yīng)平衡電位作為保護(hù)電位(Epr=Eea)。(最小)保護(hù)電流密度ipr:與保護(hù)電位對(duì)應(yīng)的外加極化電流密度叫做保護(hù)電流密度。活化極化控制腐蝕體系氧獷散控制腐蝕體系兩種腐蝕體系的保護(hù)電流比較27)犧牲陽極保護(hù)法優(yōu)點(diǎn):A:一次投資費(fèi)用偏低,且在運(yùn)行過程中基本上不需要支付維護(hù)費(fèi)用B:保護(hù)電流的利用率較高,不會(huì)產(chǎn)生過保護(hù)C:對(duì)鄰近的地下金屬設(shè)施無干擾影響,適用于廠區(qū)和無電源的長(zhǎng)輸管道,以及小規(guī)模的分散管道保護(hù)D:具有接地和保護(hù)兼顧的作用E:施工技術(shù)簡(jiǎn)單,平時(shí)不需要特殊專業(yè)維護(hù)管理。缺點(diǎn):A:驅(qū)動(dòng)電位低,保護(hù)電流調(diào)節(jié)范圍窄,保護(hù)范圍小B:使用
21、范圍受土壤電阻率的限制,即土壤電阻率大于50Q?m時(shí),一般不宜選用犧牲陽極保護(hù)法C:在存在強(qiáng)烈雜散電流干擾區(qū),尤其受交流干擾時(shí),陽極性能有可能發(fā)生逆轉(zhuǎn)D:有效陰極保護(hù)年限受犧牲陽極壽命的限制,需要定期更換。28)外加電流陰極極保護(hù)法優(yōu)點(diǎn):A:驅(qū)動(dòng)電壓高,能夠靈活地在較寬的范圍內(nèi)控制陰極保護(hù)電流輸出量,適用于保護(hù)范圍較大的場(chǎng)合B:在惡劣的腐蝕條件下或高電阻率的環(huán)境中也適用C:選用不溶性或微溶性輔助陽極時(shí),可進(jìn)行長(zhǎng)期的陰極保護(hù)D:每個(gè)輔助陽極床的保護(hù)范圍大,當(dāng)管道防腐層質(zhì)量良好時(shí),一個(gè)陰極保護(hù)站的保護(hù)范圍可達(dá)數(shù)十公里E:對(duì)裸露或防腐層質(zhì)量較差的管道也能達(dá)到完全的陰極保護(hù)。缺點(diǎn):A:一次性投資費(fèi)用偏
22、高,而且運(yùn)行過程中需要支付電費(fèi)B:陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行過程中,需要嚴(yán)格的專業(yè)維護(hù)管理C:離不開外部電源,需常年外供電D:對(duì)鄰近的地下金屬構(gòu)筑物可能會(huì)產(chǎn)生干擾作用。29)兩種陰極保護(hù)的比較:犧牲陽極保護(hù)法安裝簡(jiǎn)單,不需要直流電源,對(duì)周圍設(shè)備的干擾小。但犧牲陽極消耗大,難以調(diào)節(jié)在最佳保護(hù)電位,且提供的電流較小。外加電流陰極保護(hù)法不消耗有色金屬,提供較大的保護(hù)電流,易于監(jiān)測(cè)和控制,但需要直流電源,經(jīng)常對(duì)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢查和管理,由于電流流過的范圍寬,對(duì)周圍其它金屬設(shè)備產(chǎn)生雜散電流腐蝕。30)陽極保護(hù):在被保護(hù)的金屬表面通入足夠大的陽極電流,使其電位正移并維持在穩(wěn)定鈍化區(qū)內(nèi),從而達(dá)到保護(hù)金屬的目的。只有具有
23、鈍性特征的體系,即鈍化區(qū)足夠?qū)挘S鈍電流足夠小的體系,才適宜于施行陽極保護(hù)。31)陽極保護(hù)的實(shí)現(xiàn)必須具備的條件:腐蝕體系的陽極極化曲線上存在鈍化區(qū);陽極極化時(shí)金屬的電位要正移并維持在鈍化區(qū)內(nèi),否則金屬的腐蝕速度反而會(huì)增大。32)陽極保護(hù)主要參數(shù):致鈍電流密度;維鈍電流密度;維鈍區(qū)間電位。致鈍電流密度i致:使金屬鈍化所需的外加陽極極化電流密度;維鈍電流密度i維:鈍化區(qū)所對(duì)應(yīng)的陽極極化電流密度。i維用于維持金屬的鈍態(tài),反映了日常的電耗和鈍化后金屬的腐t速度。i維越小,陽極保護(hù)的效果越好。維鈍區(qū)電位范圍EppEtp:反映金屬鈍態(tài)的穩(wěn)定程陽極保護(hù)的腐蝕體系的陽極極化曲線及保護(hù)參數(shù)ppp度,鈍化區(qū)電位范
24、圍越寬,金屬鈍化后不容易活化或過鈍化。33)陰極保護(hù)與陽極保護(hù)比較:陰極保護(hù)普遍采用,陽極保護(hù)適宜體系少;陰極保護(hù)安全”,陽極保護(hù)危險(xiǎn)”;陽極保護(hù)適合強(qiáng)氧化性介質(zhì);陰極保護(hù)注意氫脆。34)電極上有電流通過時(shí)造成電位變化的現(xiàn)象稱為電極的極化(Polarization)。有電流通過陽極保護(hù)陰極保護(hù)相同只能用于電解質(zhì)溶淹的連續(xù)液相部分;所需極化電流必須符合經(jīng)濟(jì)要求;設(shè)備結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜.不同1、(本質(zhì)上)陽極極化時(shí),金屬腐蝕傾向增大,只適于能陽極鈍化體系.1、陰極極化時(shí).金屬腐蝕傾向減小,到達(dá)穩(wěn)定區(qū)則金屬不會(huì)腐蝕,故原理上適用于一切腐蝕體系.工鈍化前要經(jīng)過電解腐迎階段.維鈍電流密度對(duì)應(yīng)于保護(hù)下的腐沖速
25、度.2.不會(huì)產(chǎn)生電解腐地,保驢電流和設(shè)備腐蝕速度沒有直接關(guān)系。3、控制電位要求高3、控制電位要求低4、致鈍電流大,而維鈍電流小,投養(yǎng)費(fèi)用高,口常操作費(fèi)用低*4、極化電流變化不大,投資費(fèi)用較低,而日常操作費(fèi)用較陽極保護(hù)高.5、強(qiáng)氧化性介質(zhì)中保護(hù)效果好5、多用于弱和中等程度腐蝕環(huán)境,(特別是氧擴(kuò)散控制體系)6、設(shè)備不會(huì)造成氧損害6、析氫可能造成設(shè)備材料的鼓泡或脆性,對(duì)加壓和高強(qiáng)材料危險(xiǎn).人可能造成兩性金屬腐性增加,加速涂料破壞,有利£一沉積陽極時(shí),陽極電位正方向變化,稱陽極極化;有電流通過陰極時(shí),陰極電位負(fù)方向變化,稱陰極極化。減小電極極化的過程叫去極化,減小電極極化的物質(zhì)叫去極化劑。電
26、極上有電流通過時(shí)的電極電位E與開路電位Ee之差叫過電位。刀代表電極反應(yīng)的推動(dòng)力。電J電的關(guān)系35)腐蝕極化圖的試驗(yàn)測(cè)定:用控制電位法測(cè)出陽極極化曲線(Ia外)和陰極極化曲線(Ic外)。極化曲線以E-lgi表示。將陰、陽極的Tafel直線段反向延長(zhǎng),與相應(yīng)的陰、陽極反應(yīng)的平衡電位Ee.c和Ee.a水平線相交于C點(diǎn)和A點(diǎn),直線CS和AS即構(gòu)成腐蝕極化圖。腐蝕極化圖的試驗(yàn)測(cè)定恒電位極化曲線測(cè)量裝置36)緩蝕劑按作用機(jī)理分類:(a)陽極型一陽極極化率增加,Ecorr正移,Icorr下降。陽極型緩蝕劑(中性介質(zhì)用)一如銘酸鹽、亞硝酸鹽、正磷酸鹽、硅酸鹽、苯甲酸鹽等;(b)陰極型一陰極極化率增加,Ecor
27、r負(fù)移,Icorr下降。陰極型緩蝕劑一如酸式碳酸鈣、聚磷酸鹽、硫酸鹽、碎、睇等;(c)混合型抑制陰陽極過程,Ecorr不變,Icorr下降。混合型緩蝕劑一如含氮胺類、亞硝酸鹽,含硫-硫醇、硫酸、環(huán)狀硫化物,含硫、氮-硫胭及衍生物等。緩蝕劑對(duì)電極反應(yīng)的作用37)緩蝕劑按保護(hù)膜特征分類:氧化膜型緩蝕劑(鈍化劑):以緩蝕劑本身或以介質(zhì)中的溶解氧作氧化劑,在金屬表面形成鈍態(tài)氧化膜,減緩腐蝕。如銘酸鹽-使表面形成致密、附著力強(qiáng)的氧化膜。氧化膜型緩蝕劑的緩蝕率很高,但用量必須足夠。否則,導(dǎo)致腐蝕加速或發(fā)生孔蝕。沉淀膜型緩蝕劑:在金屬表面形成防護(hù)型沉淀膜,通過形成沉淀膜使金屬和介質(zhì)隔離,從而抑制腐蝕過程。沉
28、淀膜可由緩蝕劑相互作用而形成,或由緩蝕劑與介質(zhì)中金屬離子反應(yīng)生成。沉淀膜比氧化膜厚,致密,附著力較差。如聚鄰酸鈉與有關(guān)離子形成防蝕性的沉淀膜。吸附膜型緩蝕劑:緩蝕劑極性基團(tuán)在金屬表面發(fā)生物理吸附或化學(xué)吸附。物理吸附型如胺類,硫醇,硫月尿等,化學(xué)吸附型如口比咤衍生物,苯胺衍生物,環(huán)狀亞胺等。三種緩蝕劑保護(hù)膜緩蝕寬類型保護(hù)膜示意圖膜的保護(hù)性能氧化膜型薄而至密t與金風(fēng)結(jié)合牢固,保護(hù)效果好沉淀膜型厚而名孔,與金屬結(jié)合較差,保護(hù)效果不好,造成鰭據(jù)問題吸附膜型在酸性介項(xiàng)中保護(hù)效果好,要求金屬表面潔凈38)緩蝕作用機(jī)理:可分為促進(jìn)鈍化,形成沉淀膜,形成吸附膜等。(1)氧化膜型緩蝕劑作用機(jī)理:陽極抑制型緩蝕機(jī)
29、理一表面生成鈍化膜,阻止陽極區(qū)金屬溶解,減緩金屬腐蝕,陽極型緩蝕劑又稱為鈍化劑。陽極過程受到抑制或金屬表面發(fā)生鈍化,陰極行為不變。如CrO/、&Cr2O7等在表面形成保護(hù)膜,使陽極區(qū)覆蓋。陰極去極化型緩蝕劑促進(jìn)陰極過程,使金屬進(jìn)入鈍化狀態(tài),陽極行為不變。在中性含氧水溶液中,亞硝酸鹽,銘酸鹽、鋁酸鹽等抑制鐵的腐蝕,屬陰極去極化型緩蝕劑。(2)沉淀膜型緩蝕機(jī)理:陰極抑制型緩蝕劑一覆蓋陰極表面,阻礙。2擴(kuò)散或H+放電,屬安全型緩蝕劑。硫酸鋅、碳酸氫鈣、聚磷酸鹽等為陰極抑制沉淀膜型緩蝕劑。混合抑制型緩蝕劑一主要是有機(jī)化合物與金屬離子作用形成保護(hù)性沉淀膜。沉淀膜對(duì)陰、陽極均有抑制作用。(3)吸附
30、膜型緩蝕劑作用機(jī)理:改變金屬表面電荷狀態(tài)和界面性質(zhì),使能量狀態(tài)穩(wěn)定化,從而降低了腐蝕反應(yīng)傾向。吸附型緩蝕劑使金屬表面腐蝕活性點(diǎn)受到吸附阻礙,腐蝕活性點(diǎn)變?yōu)楦g非活性點(diǎn)。緩蝕劑的非極性基團(tuán)在金屬表面形成疏水保護(hù)膜,極性基團(tuán)發(fā)生定向吸附排列,阻擋了與腐蝕有關(guān)的電荷或物質(zhì)轉(zhuǎn)移,使腐蝕速度降低。39)緩蝕劑選用原則:中性溶液,02陰極還原為腐蝕的控制過程,選用氧化型或沉淀型緩蝕劑;酸性溶液,H+陰極還原為腐蝕的控制過程,選用吸附性緩蝕劑;堿性溶液,易發(fā)生沉淀,選用螯合劑,如硅酸鹽等沉淀型緩蝕劑;石油介質(zhì)環(huán)境,油水共存,選用水溶性/油溶性吸附型緩蝕劑;大氣環(huán)境,選用揮發(fā)性緩蝕劑,如苯并三陛(BAT)等。
31、40)防蝕率(保護(hù)率)P:p=(Vo-V)X1QQ%式中:Vo沒有保護(hù)時(shí)的腐蝕速度(電流);V。V一保護(hù)以后的腐蝕速度。P=1表示達(dá)到完全防蝕,p<0表示加速了腐蝕。41)金屬腐蝕的分類按腐蝕機(jī)理分類:化學(xué)腐蝕,電化學(xué)腐蝕;按腐蝕形態(tài)分類:全面腐蝕,局部腐蝕;按腐蝕環(huán)境分類:干腐蝕,濕腐蝕。對(duì)于全面腐蝕,常用腐蝕的質(zhì)量指標(biāo)、深度指標(biāo)和電流密度來表示腐蝕速度。42)金屬的微觀腐蝕:金屬或合金內(nèi)部不同的金相組織結(jié)構(gòu)區(qū)域的電極電位一般是不同的。在電解質(zhì)溶液中,晶粒是陰極而晶界成為陽極,發(fā)生腐蝕。金屬的不同晶面在電解質(zhì)溶液中具有不同電位,它們腐蝕速度也不同。金屬表面膜,通常指鈍化膜或涂層等,若表
32、面膜不致密而有孔隙,則孔隙下金屬的電位比表面膜的電位負(fù),孔隙處為陽極,遭到腐蝕。43)電動(dòng)序:根據(jù)元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電位排列出的順序(相對(duì)于SHE)。電偶序:根據(jù)金屬在某些特定介質(zhì)中的相對(duì)腐蝕電位而排列出的順序。44)電偶腐蝕:不同金屬在同一電解質(zhì)溶液中相接觸,即金屬材料不同,腐蝕介質(zhì)相同,兩種不同金屬或合金電極構(gòu)成宏腐蝕電池,又稱為雙金屬腐蝕。45)用標(biāo)準(zhǔn)電極電位E0作為金屬腐蝕傾向判據(jù)的局限性:(1)腐蝕介質(zhì)中金屬離子的濃度并非1M,與標(biāo)準(zhǔn)電極電位的條件不同;(2)大多數(shù)金屬表面有氧化膜,并非裸露的純金屬狀態(tài);(3)實(shí)際上金屬接觸的介質(zhì)很復(fù)雜,很少處在平衡可逆態(tài),常呈現(xiàn)非平衡的穩(wěn)態(tài)電位。46) E-pH圖(即Pourbaix圖):以電位E(相對(duì)SHE)為縱軸,以pH為橫軸,將一個(gè)給定的元素一水體系中電化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)的全部反應(yīng)物和生成物的熱力學(xué)平衡條件,集中表示在一張圖中。E-pH圖的用途主要是:預(yù)測(cè)反應(yīng)的自發(fā)方向; 估計(jì)腐蝕產(chǎn)物的成分; 預(yù)測(cè)減緩或防止腐蝕的環(huán)境因素,選擇控制腐蝕的途徑。E-pH圖的局限性:(1)
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