溴化鋰吸收式制冷機的新型緩蝕劑研究.pdf

1、溴化鋰吸收式制冷機具有熱效率高、熱源廣泛、能耗低以及零排放等優(yōu)點，近年來得到廣泛的應用。為了進一步提高溴化鋰吸收式制冷機的熱效率，制冷業(yè)研究發(fā)展三效式和多效式制冷循環(huán)。在優(yōu)化設計的三效式制冷循環(huán)中，制冷機最高工作溫度達到 180℃，溴化鋰溶液濃度也更高。而作為強腐蝕性介質，高濃度溴化鋰溶液在三效式和多效式循環(huán)條件下會引起碳鋼、銅以及銅合金等金屬材料嚴重的腐蝕。這一問題制約了溴化鋰吸收式制冷機技術的發(fā)展，已引起人們的重視。 采用化

2、學浸泡實驗、電化學測試技術和掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、電子探針(EPMA)以及紅外光譜(IR)等檢測技術，對Li<,3>[PMo<,12>O<,40>]與SbBr<,3>復合緩蝕劑 (PMA/SbBr<,3>)、強化溶解Li<,2>MoO<,4>緩蝕劑(E-Mo)、Na<,3>[PWJ<,12>O<,40>] (PWA)、H<,4>[PW<,11>VO<,40>](PWVA)和PWVA/Sb<,2>O<,3>復合緩蝕劑在

3、高溫 55％LiBr+0.07mol/L LiOH溶液中對SS41碳鋼、磷脫氧銅和白銅的緩蝕行為進行研究，并探討了緩蝕機理。結果表明，PMA/SbBr<,3>、PWA、PWVA 和 PWVA/Sb<,2>O<,3>緩蝕劑能夠同時抑制碳鋼、銅和白銅在 55％LiBr+0.07mol/L LiOH 溶液中的陰極和陽極反應過程，屬于混合型緩蝕劑。E-Mo只能抑制陽極反應過程，而對陰極反應過程無影響，屬于陽極型緩蝕劑。 PMA/SbBr

4、<,3>緩蝕劑對碳鋼在55％LiBr+0.07mol/L LAOH 溶液中具有優(yōu)異的高溫緩蝕性能，對銅和白銅的腐蝕也具有較高的緩蝕效率。實驗溫度范圍內，碳鋼在含 PMA/SbBr<,3>緩蝕劑的 55％LiBr 溶液中腐蝕反應的動力學方程式為 Ink=11.447-3561.4/T，反應表觀活化能 E<,a>=29.61kJ/mol。PMA/SbBr<,3>緩蝕劑使碳鋼在 55％LBr+0.07mol/L LiOH 溶液中的反應表觀活化

5、能增大，腐蝕反應進行的難度增大。 55％LiBr 溶液中添加 20mg/L 2-聚丙烯酸調聚物，Li<,2>MoO<,4>在55％LiBr 溶液中的溶解度提高到 850mg/L，得到 E-Mo 緩蝕劑。E-Mo 緩蝕劑對碳鋼在 55％LiBr+0.07mol/LLiOH 溶液中的腐蝕具有優(yōu)異的緩蝕性能，尤其是溶液溫度超過180℃時仍具有很高的緩蝕效率。溶液溫度為240℃時，碳鋼的腐蝕速度僅33.07 μm/a，緩蝕效率仍高達91

6、.5％。E-Mo 對銅和白銅的腐蝕也具有一定程度的抑制作用。55％LiBr 溶液中，碳鋼的腐蝕電流密度i<,corr>與腐蝕電勢 E<,corr>之間的關系方程為 lgi<,corr>=-2.66-3.54E<,corr>陰極析氫反應塔菲爾常數(shù) B<,c>=282mV。 在55％LiBr+0.07mol/L LiOH 溶液中，PWA 緩蝕劑濃度為300mg/L 時，對碳鋼和白銅具有優(yōu)異的緩蝕性能，對銅的腐蝕也具有一定程度的抑制作

7、用。溶液溫度為180℃時，碳鋼腐蝕速度僅 24.55 μm/a，緩蝕效率為86.4％。PWA 具有強氧化性，在55％LiBr+0.07mol/L LiOH 溶液中使碳鋼表面生成完整致密的Fe<,2>O<,3>鈍化膜，銅表面沉積CuO和Cu<,2>O膜，白銅表面則除了沉積銅的氧化物外，還含有NiO和CuBr，使膜層更致密，而PWA 自身被還原為鎢藍。碳鋼、白銅和銅表面鈍化膜的存在，阻滯了BF對金屬基體的侵蝕，因而PWA緩蝕劑提高了三種金屬

8、在55％LiBr+0.07mol/L IAOH溶液中的耐蝕性能。采用酸化-乙醚萃取法合成了PWVA雜多化合物，并首次用作溴化鋰吸收式制冷機緩蝕劑。IR 表征PWVA具有Keggin結構，在堿性的55％LiBr溶液中穩(wěn)定存在，ICP 分析表明，其分子內僅含一個V原子，分子結構式為H<,4>[PW<,11>VO<,40>]。PWVA 具有強氧化性，易被還原為雜多藍，在 55％LiBr+0.07mol/L LiOH 溶液中使碳鋼表面生成完整致

9、密的含 FeO、Fe<,2>O<,3>和Fe<,3>O<,4>的鈍化膜，銅表面沉積CuO膜，白銅表面則除了沉積銅的氧化物外，還含有CuBr和NiO，使膜層更致密。PWVA 緩蝕劑濃度為300mg/L時，對碳鋼、銅和白銅在 55％LiBr+0.07mol/L LiOH 溶液中的腐蝕具有一定程度的抑制作用。而Sb<,2>O<,3>能夠吸附于碳鋼和白銅表面，抑制金屬活性溶解。PWVA 和 Sb<,2>O<,3>緩蝕劑復合使用表現(xiàn)出協(xié)同效應，濃

10、度分別為 300mg/L 和 200mg/L 時，對碳鋼和白銅在 55％LiBr+0.07mol/L LiOH 溶液中的腐蝕具有優(yōu)異的緩蝕性能，對銅的腐蝕也具有一定程度的抑制作用，且緩蝕效率均高于單獨的PWVA緩蝕劑，適合應用于三效式溴化鋰吸收式制冷機。 碳鋼在145℃含PWVA/Sb<,2>O<,3>復合緩蝕劑的55％LiBr+0.07mol/L LiOH 溶液中，表面緩蝕劑相對覆蓋率μ與緩蝕效率η符合方程μ=0.9293η，