柑橘皮提取物在酸性介质中对A3钢缓蚀性能的研

金属腐蚀是现代工业中的一个极为严重的破坏因素，据估计，我国每年因腐蚀造成的直接经济损失约占国民生产总值的3%～4%〔1〕,所以腐蚀问题早已引起人们的重视，并不断地有防止腐蚀的新方法、新材料和新的科研成果问世.

凡在介质中添加少量物质能降低介质的腐蚀性、防止金属免遭腐蚀的物质，称之为缓蚀剂，又称抑制剂〔2〕.缓蚀剂由于制备设备简单，使用方便，投资小，收获大，从而得以广泛应用.近半个世纪以来，缓蚀剂的研究得到了很大的进展，现在仅酸性介质缓蚀剂的品种就超过5000余种.这种发展速度是其他化学助剂、添加剂无法相比的.近年来，虽然研究生产的缓蚀剂种类很多，但许多缓蚀剂却是有害的，如铬酸盐、汞盐、有机磷酸盐等〔3〕.随着科学技术的不断发展，绿色缓蚀剂的开发及缓蚀剂的缓蚀机理、评价方法等方面的研究越来越受到腐蚀界的普遍重视.本实验要求用柑橘皮提取物作为A3钢在酸性介质中缓蚀剂，研究其在室温条件下的缓蚀效果.

我国作为柑橘大国，长期以来，柑橘皮大部分没有很好的利用.柑橘鲜食和加工下脚料的柑橘皮数量约占柑橘产量的20%，除了水分、纤维素、木质素外，还含有丰富的桔皮香精油、色素、果胶、橙皮苷等，是一种可以更新的生物资源.人们在缓蚀剂的研究中发现柑橘皮的提取物对金属腐蚀也具有很好的缓蚀效果〔4〕.目前，柑橘皮除少量药用和食品添加剂外，大部分柑橘皮被作为垃圾丢弃.因此，深入地对柑橘果皮中有价值成分的提取和应用进行研究，对发展乡村经济，综合利用自然资源具有较为重要的社会效益和经济效益.

1 实验目的

1.1 学习用浸泡法、水蒸气蒸馏法从柑橘皮提取天然缓蚀剂的原理和方法；

1.2 了解对缓蚀剂缓蚀性能的评价；掌握用电化学方法表征缓蚀剂缓蚀性能；

1.3 掌握用电化学工作站测定极化曲线的方法.

2 实验基本原理

柑橘皮中含有桔皮油、果胶、橙皮苷、桔皮色素、维生素、柠檬酸、萜类化合物等，具有天然缓蚀剂的作用，可用柑橘皮经浸泡法和水蒸气蒸馏法(见图1)得到.

浸泡法是一种最简单的萃取方法，根据相似相溶的原理，用一定浓度的盐酸、乙醇对果皮直接进行浸泡，提取其中的活性成分可作为酸洗缓蚀剂〔2,4〕.

水蒸汽蒸馏法是利用共沸点低于每一种纯物质沸点这个原理，可以把不溶于水的高沸点的液体和水一起蒸馏，使两液体在低于水的沸点下共沸达到提纯的目的.桔油是一种挥发性芳香油，存在于果皮细胞中，利用水蒸汽蒸馏时，因温度升高和水分侵入，含油细胞胀破，油随水蒸汽蒸馏出来，经冷凝及油水分离，从而得到桔油〔5〕.利用水蒸气蒸馏原理，将水蒸气通入剪碎的柑橘皮中，使天然缓蚀剂的一些有效成分在100℃以下能随水蒸气一起蒸馏出来.当馏出液冷却后不需要分离就可以作为天然缓蚀剂(水层也溶有缓蚀活性成分).

实验采用极化曲线法表征天然缓蚀剂的缓蚀性能，当加入缓蚀剂后，金属腐蚀反应中的阴极反应和阳极反应或两者的速度都会减慢，其减慢的程度即为缓蚀效率〔6〕：

缓蚀效率

式中V0为没有添加缓蚀剂时试样的腐蚀速率(g·m-2·h-1)；V1为添加缓蚀剂后试样的腐蚀速率(g·m-2·h-1).

腐蚀速率

式中，V为腐蚀速率，g·m-2·h-1；J为自腐蚀电流密度，mA·cm-2；M为Fe的摩尔质量，g·mol-1；F为法拉第常数，C·mol-1；n为发生1mol电极反应得失电子的物质的量.

金属作为阳极被腐蚀时，失去的电子越多，则金属溶解得越多，失去的电子由阴极反应吸收.当阴极反应和阳极反应这一对共轭反应达到稳定状态时，可以得到一个稳定电位，即腐蚀电位，此时所对应的阳极反应电流密度或阴极反应电流密度即为腐蚀电流密度.

图2是Fe在H+中的阳极极化和阴极极化曲线〔5〕.当对电极进行阳极极化(即加更大正电势)时，电化学过程以Fe的溶解为主要倾向.通过测定对应的极化电势和极化电流，就可得到Fe/H+体系的阳极极化曲线rba.当对电极进行阴极极化(即加更负的电势时)，电化学过程以H+还原反应为主要倾向,同理可获得阴极极化曲线rdc.当把阳极极化曲线abr的直线部分ab和阴极极化曲线cdr的直线部分cd外延，理论上应交于一点Z，则Z点的纵坐标就是lgJcor，即自腐蚀电流密度Jcor的对数，而z点的横坐标则表示自腐蚀电势Ecor的大小.

腐蚀电流密度的测量可以采用动电位扫描法获得.即给电极加上一个线性变化的电位，同时记录电流密度随电极电位的变化.用电极电位E对电流密度的对数lgJ作图得极化曲线图，见图2和图3.

文章来源：《中国腐蚀与防护学报》 网址: http://www.zgfsyfhxb.cn/qikandaodu/2020/1111/456.html