2018-10-23 6:27:07
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恩曼CPRS防腐蚀机理

铁锈腐蚀的形成需要三步电化学反应

  1. 金属表面的阳极区域(阳极)发生金属的溶失。对于铁的情况来说,铁(Fe0 )氧化为Fe2+ 离子而溶解于水中。 

2. 形成Fe2+ 离子的结果,使两个电子从Fe原子上脱离而流向阴极区域(阴极)。 
3. 水溶液中的氧(O2 )移动到阴极,结合那两个流向阴极的电子,在阴极区域生成氢氧根离子(OH-),从而完成电流循环。反应如下:
 
(1) 阳极反应: Fe0 → Fe2+ + 2e
(2) 阴极反应: 1/2 O2 + H2O + 2e- → 2(HO-) 
(3) 或         e- + H+ → H0 
 
如果缺氧,氢离子( H+ )在阴极区域代替氧而参加反应(反应式(3)),完成电流循环。Fe2+ 离子与OH-离子化合生成氢氧化亚铁,如下式所示: 
 
(4)  Fe2+ + 2OH-→ Fe(OH)
 
当Fe(OH)2发生氧化反应就生成铁锈:
 
(5)  2Fe(OH)2  + 1/2 O2 → Fe2O3 ·2H2O  
 
如果使铁的负电荷比周围物质多些,迫使阳极区域的反应宛如阴极区域,这样就可以抑制腐蚀。将水溶液中的额外电子(由恩曼CPRS装置提供)吸引到阳极区域,从而避免Fe原子变为离子,就能实现抑制腐蚀。添加的电子也可以通过将铁锈分散为细微的胶体颗粒来溶解铁锈。与此相似,对于除铁之外的其它金属,例如黄铜和铝,其腐蚀也可以得到抑制。应注意,工业上已经采用其它的方法实现添加电子到阳极区域以避免发生腐蚀。人们将这种方法称为“阴极保护”。镀锌是阴极保护方法的一个例子,因为锌的氧化电势比铁大,锌的电子就转移到铁上。将镁或锌制的桩埋入地里,并将它们与需要保护的管线连接起来,也可以实现阴极保护。从事水研究的科学家们已经发现,除了腐蚀可以产生锈之外,水中的铁沉淀细菌例如Sphaerotilus和盖氏铁柄杆菌属也能产生铁锈沉淀。水中亚铁含量高有利于铁沉淀细菌作用,将亚铁转化为水不溶解的氢氧化铁Fe(OH)3  ,氢氧化铁又变成细胞的一部分粘质外壳。这种物质沉淀在镀锌钢管上,加速腐蚀速率,产生更多的溶解铁,增加了铁的数量,因而进一步增加了系统中铁沉淀细菌的数量。这种循环常常持续进行直至整个系统被氧化铁沉淀物堵塞,或者直至管壁被锈蚀穿孔。工具的阴离子效应也可使Fe(OH)3  破碎成胶体颗粒而处于悬浮状态。