CN105043970A - 用于土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置 - Google Patents

用于土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置 Download PDF

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田一梅
陈瑛
郭浩
刘星飞
王学彬
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Abstract

本发明公开了一种用于土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置，包括实验瓶、电极、密封塞和电极密封孔，其实验瓶的瓶口内设置有密封塞，在密封塞的横向中间位置沿外周设置有边托，边托的下面、与瓶口的连接处设置有密封圈A；密封塞上还设置有工作电极密封孔、参比电极密封孔和辅助电极密封孔,并与相应电极紧密配合；所述参比电极包括盐桥，盐桥内的饱和电解质为半固体状态的饱和电解质；在实验瓶的瓶口上设置有开孔旋盖，开孔旋盖通过螺纹与实验瓶相吻合，并将边托压紧，以保证实验装置的良好密封。本发明避免了长期实验及实验环境改变导致土壤水分蒸发所造成的影响，装置体积小，便携，实现了实验装置及环境的变化不影响实验电极的工作状态。

Description

用于土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置
技术领域
本发明是关于电化学实验装置的，尤其涉及一种用于土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置。
背景技术
埋于地下的金属管道常年埋设地下，与土壤之间发生作用造成管道的外腐蚀，是埋地管道主要的失效的模式之一。电化学测试方法能准确、连续监测金属在土壤中的腐蚀速度以及表面腐蚀特征，已广泛用于金属土壤腐蚀的实验研究。
现有金属土壤腐蚀电化学研究介质主要为土壤模拟溶液与实际土壤，土壤模拟溶液是指根据土壤理化性质配置的溶液，由于未考虑实际土壤孔隙度、湿度等其他复杂的土壤环境因素，其结果与实际土壤腐蚀相差较大。为了使实验室检测结果与实际金属土壤腐蚀的相关性较高，一般采用实际土壤作为土壤腐蚀电化学测试介质，但由于金属土壤腐蚀速度缓慢，实验周期长，实验过程中土壤水分蒸发影响实验结果，同时定期检测土壤水分、均匀补水等繁琐操作限制了电化学方法在土壤介质中金属腐蚀的研究。
发明内容
本发明的目的，是克服现有的用于土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置的缺点和不足，提供一种能够实现测试装置密封、减少定期检测水分的补水以及补充不均匀、过程中扰动电极等影响腐蚀结果的繁琐操作，提供一种简易便携、可以移动但并不改变电极反应状态的金属腐蚀电化学实验装置。
本发明通过如下技术方案予以实现。
一种用于土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置，包括实验瓶、电极、密封塞和电极密封孔，其特征在于，所述实验瓶1的瓶口上设置有外螺纹,瓶口内设置有密封塞3；在密封塞3的横向中间位置沿外周设置有边托4，边托4的下面、与瓶口的连接处设置有密封圈A8；通过垂直贯通密封塞3分别设置有工作电极密封孔5、参比电极密封孔6和辅助电极密封孔7,各个电极密封孔于边托4之上的直径大于边托4之下的直径，呈台阶形状；上述电极密封孔内分别设置有工作电极9、参比电极10和辅助电极11，各个电极与边托4之下相应的电极密封孔之间为紧密配合；在边托4之上的电极密封孔内还分别设置有密封圈B12、密封圈C13和密封圈D14，各个电极密封孔上端分别设置有密封螺丝A15、密封螺丝B16和密封螺丝C17，各个密封螺丝皆为上下贯通的中空结构，其通孔直径大于与之相对应的电极直径0.1cm；上述3个密封螺丝与3个电极密封孔均采用螺纹连接；在实验瓶1的瓶口上设置有开孔旋盖2，开孔旋盖2通过螺纹与实验瓶1相吻合，并将边托4压紧，以保证实验装置的良好密封；
所述参比电极10包括盐桥，盐桥内设置有饱和电解质室，饱和电解质室内的饱和电解质为半固体状态的饱和电解质。
所述实验瓶1的直径为6～12cm，高度为4～10cm,瓶口直径为3～9cm。
所述实验瓶1为玻璃实验瓶。
所述工作电极9、参比电极10和辅助电极11的直径均为0.5～1.0cm。
所述的密封圈A8、密封圈B12、密封圈C13和密封圈D为橡胶密封圈。
本发明的有益效果如下：
(1)可实现电化学测量三电极系统与土壤腐蚀装置的结合，使用简单方便。
(2)可实现装置主体的密封，电极孔的密封，维持装置土壤水分不变，实验过程中免除了补水等繁琐操作。
(3)由于装置良好的密封性，避免了温度对于土壤水分蒸发的影响，可实现观测温度单一因素对金属土壤腐蚀的影响。
(4)装置体积小，便携，可随意拿放，实现了实验装置、实验环境的变化，并不改变影响实验电极的工作状态。
(5)可改变金属土壤腐蚀实验环境，用于监测实验温度变化对金属土壤腐蚀的影响，由于装置便携并可改变实验位置和环境，因此可用于加热装置、制冷装置的加热和制冷。
附图说明
图1为土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置的结构示意图；
图2为土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置的实验瓶结构示意图；
图3为土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置的密封塞结构示意图；
图4为土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置的中孔旋盖结构示意图。
图中附图标记如下：
1———实验瓶2———开孔旋盖
3———密封塞4———边托；
5———工作电极密封孔6———参比电极密封孔
7———辅助电极密封孔8———密封圈A
9———工作电极10———参比电极
11———辅助电极12———密封圈B
13———密封圈C14———密封圈D
15———密封螺丝A16———密封螺丝B
17———密封螺丝C
具体实施方式
下面就结合附图对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明的土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置，其实验瓶1为玻璃实验瓶(参见图2)，直径为6～12cm，高度为4～10cm,瓶口直径为3～9cm；实验瓶1的瓶口上设置有外螺纹,实验瓶1的瓶口内设置有密封塞3；在密封塞3的横向中间位置沿外周设置有边托4，边托4的下面、与瓶口的连接处设置有密封圈A8；通过垂直贯通密封塞3分别设置有工作电极密封孔5、参比电极密封孔6和辅助电极密封孔7,各个电极密封孔于边托4之上的直径大于边托4之下的直径，呈台阶形状；上述电极密封孔内分别设置有工作电极9、参比电极10和辅助电极11，各个电极的直径均为0.5～1.0cm，各个电极与边托4之下相应的电极密封孔之间为紧密配合；在边托4之上的电极密封孔内还分别设置有密封圈B12、密封圈C13和密封圈D14，各个电极密封孔上端分别设置有密封螺丝A15、密封螺丝B16和密封螺丝C17，各个密封螺丝皆为上下贯通的中空结构，其通孔直径大于与之相对应的电极直径0.1cm；上述3个密封螺丝与3个电极密封孔分别采用螺纹连接；所述的密封圈A8、密封圈B12、密封圈C13和密封圈D14皆为橡胶密封圈。
所述参比电极10包括盐桥，盐桥内设置有饱和电解质室，饱和电解质室内的饱和电解质为半固体状态的饱和电解质—饱和硝酸钾或者饱和氯化钾。
实验中，先将土壤介质置于实验瓶1中，再将工作电极9、参比电极10和辅助电极11按照密封塞3上相应的的工作电极密封孔5、参比电极密封孔6和辅助电极密封孔7的位置置于其中；再将安装有工作电极、参比电极和辅助电极的密封塞3置于实验瓶1的瓶口内，并使3种电极插入土壤介质中；再将密封螺丝A15、密封螺丝B16和密封螺丝C17置于相应的工作电极密封孔5、参比电极密封孔6和辅助电极密封孔7内，旋转密封螺丝，通过螺纹作用，压紧各密封孔内各橡胶密封圈实现电极与电极密封孔的无缝结合(参见图3)。在实验瓶1的瓶口上设置有开孔旋盖2(参见图4)，开孔旋盖2通过螺纹与实验瓶1的瓶口相吻合，旋转开孔旋盖2，将边托4压紧，并通过边托4下方的密封圈8，使密封塞3与实验瓶1的瓶口无缝结合，确保实验装置的良好密封。
本发明用于金属土壤介质中金属腐蚀电化学测试时的实验装置，为金属腐蚀提供反应场所，待测金属被加工为工作电极9置于实验瓶1中，工作电极9即待测金属与实验瓶1中土壤接触便发生反应造成金属的腐蚀，金属被氧化。将工作电极9、参比电极10和辅助电极11与电化学工作站相连接组成三电极系统，工作电极9参比电极10组成回路以监测工作电极9腐蚀电位，辅助电极10在整个测试系统中让电流通过形成回路，可通过电化学工作站对工作电极9进行强极化、弱极化、交流阻抗谱等测试，对金属的腐蚀速率、腐蚀表观特征等进行监测，以实现对金属土壤腐蚀规律的观测。

Claims (5)

1.一种用于土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置，包括实验瓶、电极、密封塞和电极密封孔，其特征在于，所述实验瓶(1)的瓶口上设置有外螺纹,瓶口内设置有密封塞(3)；在密封塞(3)的横向中间位置沿外周设置有边托(4)，边托(4)的下面、与瓶口的连接处设置有密封圈A(8)；通过垂直贯通密封塞(3)分别设置有工作电极密封孔(5)、参比电极密封孔(6)和辅助电极密封孔(7),各个电极密封孔于边托(4)之上的直径大于边托(4)之下的直径，呈台阶形状；上述电极密封孔内分别设置有工作电极(9)、参比电极(10)和辅助电极(11)，各个电极与边托(4)之下相应的电极密封孔之间为紧密配合；在边托(4)之上的电极密封孔内还分别设置有密封圈B(12)、密封圈C(13)和密封圈D(14)，各个电极密封孔上端分别设置有密封螺丝A(15)、密封螺丝B(16)和密封螺丝C(17)，各个密封螺丝皆为上下贯通的中空结构，其通孔直径大于与之相对应的电极直径0.1cm；上述3个密封螺丝与3个电极密封孔均采用螺纹连接；在实验瓶(1)的瓶口上设置有开孔旋盖(2)，开孔旋盖(2)通过螺纹与实验瓶(1)相吻合，并将边托(4)压紧，以保证实验装置的良好密封；
所述参比电极(10)包括盐桥，盐桥内设置有饱和电解质室，饱和电解质室内的饱和电解质为半固体状态的饱和电解质。
2.根据权利要求1所述的用于土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置，其特征在于，所述实验瓶(1)的直径为6～12cm，高度为4～10cm,瓶口直径为3～9cm。
3.根据权利要求1所述的用于土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置，其特征在于，所述实验瓶(1)为玻璃实验瓶。
4.根据权利要求1所述的用于土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置，其特征在于，所述工作电极(9)、参比电极(10)和辅助电极(11)的直径均为0.5～1.0cm。
5.根据权利要求1所述的用于土壤介质中的金属腐蚀电化学实验装置，其特征在于，所述的密封圈A(8)、密封圈B(12)、密封圈C(13)和密封圈D为橡胶密封圈。
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