濱研窕清洗世界第26卷第8期Cleaning World2010年8月文章編號(hào):1671-8909(2010)08-0024-04鋁在NaOH中的腐蝕動(dòng)力學(xué)參數(shù)鄧書端,李向紅2,付惠2,李林應(yīng)(1.西南林業(yè)大學(xué)木質(zhì)科學(xué)與裝飾工程學(xué)院,云南昆明6502242.西南林業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)部,云南昆明650224)摘要:用失重法研究了20~50℃時(shí)鋁在0.1~1.0mo/ L NaOH中的腐蝕速率,求出了腐蝕動(dòng)力學(xué)參數(shù)(反應(yīng)級(jí)數(shù)n,速率常數(shù)k,表觀活化能E。,指前因子A),并根據(jù)這些參數(shù)詳細(xì)討論了鋁在NaOH中的腐蝕行為。關(guān)鍵詞:鋁;NaOH;腐蝕;動(dòng)力學(xué)參數(shù)中圖分類號(hào):TG174.42文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ACorrosion kinetic parameters of aluminum in Naoh solutionDENG Shuduan', LI Xianghong, FU Hui, LI Linying(1. Faculty of Wood Science and Decoration Technology, Southwest Forestry UniversityKunming, Yunnan 650224, China; 2. Department of Fundamental Courses, Southwest ForestryUniversity, Kunming, Yunnan 650224, China)Abstract: The corrosion rate of aluminum in 0.1-1.0 mol/L NaOH olution at 20-50C was studiedby weight loss method. The corrosion kinetic parameters such as rate constant(k), order of reaction(n), apparent activation energy (E), pre-exponential factor( A)were calculated for the reactions ofcorrosion. Based on the kinetic parameters, the corrosIoon behavior of aluminum in NaOH solution wasdiscussed in detailKey words: aluminum; NaOH; corrosion; kinetic parameters金屬鋁具有外觀美、質(zhì)量輕、導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能好、1986年,木冠南等23采用失重法研究和了有色金氧化物腐蝕產(chǎn)物無毒,不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),故在電屬鋁在鹽酸硫酸磷酸中的腐蝕行為,得出了腐蝕子、電力、航空、化工、建材、交通等許多產(chǎn)業(yè)部門及動(dòng)力學(xué)公式,并闡述了各動(dòng)力學(xué)參數(shù)的物理意義。常生活中,得到極其廣泛的應(yīng)用。由于鋁為兩然而,日前對(duì)于鋁在堿性NaOH介質(zhì)中的腐蝕動(dòng)力性金屬,在酸性和堿性介質(zhì)中均極易發(fā)生析氡腐蝕,學(xué)參數(shù)的研究極為少見。為此,本文采用失重法進(jìn)為此鋁在酸和堿溶液中的腐蝕行為一直頗受關(guān)注。一步系統(tǒng)研究了鋁在0.1-1.0mo/ NAoH中的腐收稿日期:200-06-18基金項(xiàng)目;云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究面上項(xiàng)目(2009CD02),西南林H中國煤化工CNMHG點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(XKX200907)。作者簡(jiǎn)介:鄧書端(1978-),女,云南昭通人,碩士講師主要從事金屬的腐蝕與防護(hù)研究。*通訊作者第26卷鄧書端等.鋁在NaOH中的腐蝕動(dòng)力學(xué)參數(shù)蝕速率,得到腐蝕動(dòng)力學(xué)公式,求出了動(dòng)力學(xué)參數(shù)2Al+2NaOH+3H20—+2Na[A(OH)4]+3H2↑(速率常數(shù)k,反應(yīng)級(jí)數(shù)n,表觀活化能E指前因子(2)A),并根據(jù)這些參數(shù)詳細(xì)討論了鋁在NaOH溶液中實(shí)驗(yàn)中,可觀察到A在NaOH溶液中極易發(fā)生的腐蝕行為腐蝕,有大量的H2生成特別是高溫、高濃度下腐1實(shí)驗(yàn)部分蝕特別劇烈3301.1儀器與試劑270HWS-20型恒溫水浴箱(±0.1℃,江蘇省太倉240市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠), OHAUS AdventureTM電子天平(±0.1mg,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司);試000120樣為云南鋁業(yè)昆明海德鋁業(yè)有限公司生產(chǎn)的工業(yè)純鋁,其組成為:99.60%Al,0.25%Si,0.03%Mn0.05%Cu,0.32%Fe,0.03%Mg,0.03%T,0.05%80a^02030405060708091oiZn。所用試劑NaOH,丙酮為分析純020℃;→30℃;-40℃:→50℃1.2失重法圖1鋁在NaOH溶液中的腐蝕速率將25mm×20mmx2.0mm的鋁片用500號(hào),800號(hào),10009耐時(shí)水砂紙打磨至鏡面光亮用蒸餾水反22腐蝕動(dòng)力學(xué)方程復(fù)沖洗十凈,然后用脫脂棉蘸取丙酮反復(fù)潤洗干凈,假設(shè)鋁的腐蝕規(guī)律符合下述動(dòng)力學(xué)方程涼干,置于干燥試管中備用。實(shí)驗(yàn)時(shí)任選2片進(jìn)行(3)平行掛樣,精確稱重后,用玻璃鉤懸掛全浸于20℃式中,D—腐蝕速率200mL含有一定濃度的NaOH中,恒溫6h后取出鋁k—速率常數(shù)片,清洗,吹干,精確稱重,求出2塊平行樣鋁片的平NaOH的物質(zhì)的量的濃度;均失重W,然后改變溫度重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)。據(jù)下式計(jì)反應(yīng)級(jí)數(shù)算腐蝕速度(v):對(duì)公式(3)兩邊取對(duì)數(shù)整理后得:=W/(S·t)式中,S—1片鋁片的表面積;按公式(4)對(duì)hnt和lnc進(jìn)行線性回歸,其參數(shù)t腐蝕時(shí)間(6h)列于表1,并作lnv和lnc直線圖,見圖2。表1和圖2表明ln"-lnc直線相關(guān)系數(shù)十分接近1,具有良2結(jié)果與討論好的線性關(guān)系,這表明鋁的腐蝕規(guī)律符合公式U=2.1鋁的腐蝕速率kc。值得注意的是,文獻(xiàn)[2,3]報(bào)道鋁在酸性介質(zhì)圖1為鋁在0.1-1.0 mol/L NaOH溶液介質(zhì)中中的腐蝕速率和酸濃度之間符合 Mathur經(jīng)驗(yàn)公溫度為20-50℃的腐蝕速率。結(jié)果表明,鋁的腐蝕式c是百線。本體系中,我們也對(duì)ln中國煤化工速率隨NaOH和溫度的增加而增大,在50℃時(shí)腐蝕c進(jìn)液中的腐蝕不符CNMHG速率高達(dá)326g/(m2h)。A與NaOH的化學(xué)反應(yīng)合Max?？稍?江減性介質(zhì)中的腐蝕如下動(dòng)力學(xué)公式明顯不同于酸中的腐蝕動(dòng)力學(xué)公式。26清洗世界第8期4)式表明,反應(yīng)級(jí)數(shù)n為直線hnt-hnc的斜圖3為各NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)的ln”-1/T直線率,故n值大小表征著腐蝕速率隨NaOH介質(zhì)濃度其直線回歸參數(shù)結(jié)果列于表2。改變的幅度。表1表明,20℃時(shí)反應(yīng)級(jí)數(shù)為0.71,30~50℃三個(gè)研究溫度下的反應(yīng)級(jí)數(shù)基本保持為0.8。故30~50℃范圍內(nèi),鋁的腐蝕速率隨NaOH濃度增加而增大的幅度基本不變。速率常數(shù)k隨4.5溫度的增加而增大,表明腐蝕速率隨溫度的增加而明顯增大。0.00310.00320.00330.00340.0035/7K)NaOH質(zhì)量分別為:0.;+0.2:03;04;0.5;00.6;0.7:*0.8;+0.9;1.0圖3lnυ-1/T直線表2lυ-1/T直線回歸參數(shù)線性相(mol·L)關(guān)系數(shù)r(k·mol-)(h20℃:+30℃;-40℃:50℃6.62×103圖2lυ-lnc直線0.2表1n"-lnc直線回歸參數(shù)30.97080.40.99743.24×10°溫度/線性相反應(yīng)級(jí)速率常數(shù)k0.50.99735.67×10°℃關(guān)系數(shù)r數(shù)n[g·m-2.h-'(mol·L-")-]200.99300.710.96691.23×103104.72300.99330.84181.070.70.97801.69×103400.99780.850.80.99322.44x10500.99530.820.90.93261.77x102.3表觀活化能和指前因子1.00.95412.11x10采用 Arrhenius公式可求出表觀活化能和指前表2表明,ln-1/T之間具有良好的直線關(guān)系因子:故各NaOH濃度介質(zhì)中鋁的腐蝕規(guī)律符合 ArrheniusE公式。此外表觀活化能E。與NaOH濃度有關(guān),見圖InAT+In A(5)4。圖4表明,當(dāng)NaOH濃度為0.2~0.8m/L范圍式(5)中,腐蝕速率;時(shí),表觀活化能E。與NaOH具有良好的線性關(guān)系,線R—?dú)怏w常數(shù);性相7——熱力學(xué)溫度;H中國煤化工為:E。=10.63+CNMHG不是基元反應(yīng),故E。—表觀活化能表觀活化能的物理意義不再是基元反應(yīng)中反應(yīng)分子A—指前因子。能發(fā)生有效碰撞的能量要求。根據(jù)(5)式,表觀活第26卷鄧書端等.鋁在NaOH中的腐蝕動(dòng)力學(xué)參數(shù)化能E與h"-1T直線的斜率有關(guān),故E。的大小速率(v)隨NaOH濃度(c)和溫度(T)的增加而增間接表征了腐蝕速率隨溫度的變化幅度,即E越大大腐蝕規(guī)律符合公式U=kc",在20℃時(shí)反應(yīng)級(jí)數(shù)腐蝕速率隨溫度的改變幅度越大。本體系中,當(dāng)約為0.7;30~50℃時(shí)反應(yīng)級(jí)數(shù)約為0.8。鋁的腐NaOH濃度為0.2~0.8mo/L范圍時(shí)增大時(shí),腐蝕速蝕速率和溫度之間符合 Arrhenius公式,當(dāng)NaOH率隨溫度的增加而增大的幅度線性增加。表2表明,濃度為0.2~0.8moM/L范圍時(shí),表觀活化能E。與指前因子A隨NaOH濃度的增加呈現(xiàn)增大的總趨勢(shì),NaOH濃度之間的線性方程為:E。=10.63c+說明№aOH濃度增加時(shí),反應(yīng)分子的碰撞頻率增大。22.34;指前因子A隨NaOH濃度的增加呈現(xiàn)增大的總趨勢(shì)。參考文獻(xiàn)[1]張?zhí)靹?緩蝕劑[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002:466[2]木冠南.純鋁在鹽酸溶液中的腐蝕速度研究[J].化學(xué)通報(bào),1986,(2):38-39[3]趙天培,木冠南.純鋁在磷酸和硫酸中腐蝕速度的研究[J].昆明工學(xué)院學(xué)報(bào),1986,(4):101-10圖4表觀活化能E。和NaOH濃度關(guān)系[4]Mathur P B, Vasudevan T. 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