CN114622204A

CN114622204A - 一种黄花梨叶提取物缓蚀剂、制备方法及应用

Info

Publication number: CN114622204A
Application number: CN202210259858.4A
Authority: CN
Inventors: 谭伯川; 兰伟; 李文坡; 曹献龙; 郭雷; 强玉杰
Original assignee: Chongqing University of Science and Technology
Current assignee: Chongqing University of Science and Technology
Priority date: 2022-03-16
Filing date: 2022-03-16
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2042-03-16
Also published as: CN114622204B

Abstract

本发明属于缓蚀剂技术领域，公开了一种黄花梨叶提取物缓蚀剂、制备方法及应用，所述黄花梨叶提取物缓蚀剂的活性成分为黄花梨叶在0.5M硫酸溶液浸泡后获得的提取物；所述黄花梨叶提取物缓蚀剂的制备方法包括：将洗净的黄花梨叶水分晾干后烘干，研磨；取黄花梨叶粉末加入盛有硫酸溶液的大烧杯中，搅拌均匀，密封，置于室温下浸泡，过滤，将装有滤液的烧杯放入冰箱中冷冻；将装有过滤液的烧杯放入冷冻干燥箱中进行冷冻干燥，即可得到黄花梨叶的酸溶液提取物。本发明提供的黄花梨叶提取物缓蚀剂在0.5M硫酸介质中可以有效的抑制X70管线钢的腐蚀。本发明的黄花梨叶提取物作为缓蚀剂具有材料来源广、性价比高、所提取的成分纯天然无污染的特点。

Description

一种黄花梨叶提取物缓蚀剂、制备方法及应用

技术领域

本发明属于缓蚀剂技术领域，尤其涉及一种黄花梨叶提取物缓蚀剂、制备方法及应用。

背景技术

目前，凝结水是热力生产过程中蒸汽做功后冷凝形成的软化水。为节约水资源并避免环境热污染，生产一线往往将大部分蒸汽凝结水回收用作锅炉补给水。然而，理论上本应纯净的蒸汽凝结水抗污染能力较差：外界O₂、CO₂溶解与蒸汽发生源夹带的碳酸盐或碳酸氢盐的分解等因素均会使凝结水呈现弱酸性。酸性的蒸汽凝结水会对输送管线造成电化学腐蚀与高温氧腐蚀，管线钢的腐蚀产物(Fe²⁺、Fe³⁺、Fe₂O₃、Fe₃O₄等)随输送过程进入凝结水，对其造成进一步污染。因此，凝结水需要经历冷却、除油、电磁除铁等精制环节并达到相关标准要求后，再作为补给水进入锅炉。凝结水的精制后回用，在利于节约宝贵水资源的同时，也极大限度的保护了锅炉等关键设备的安全。然而，精制过程仍未从根本上解决弱酸性的蒸汽凝结水对输送管线钢的腐蚀问题；再者，凝结水往往具有一定温度，挥发出的蒸汽在管线顶部凝结，也会对处于气相部分的管线钢造成严重的顶部腐蚀。使用缓蚀剂是一种减缓金属腐蚀并保护装备安全的有效手段，具有简便、高效、经济等优点。

黄花梨学名降香黄檀，原产中国海南省。降香(黄花梨)的心材是我国的一种传统名贵中药材，亦是一种名贵香料。长期以来心材的使用已经造成了降香资源利用的紧张，而降香叶(黄花梨叶)作为一种相对的可再生资源可以缓解对这种资源的过度开发。具海南地区报告，海南降香黄檀俗称海南黄花梨，又称“降压木”，原产我国海南岛低海拔的平原和丘陵地区，有降血压及降血糖作用。其中含有多种黄酮及硒酸酯多糖，其药用价值最早记载见于唐代的《证类本草》及明代李时珍《本草纲目》，认为降香黄檀，气味辛、温、无毒，有定痛、生肌、安神、降压的功效。

但是经检索发现，现有技术中关于将黄花梨叶提取物应用于缓蚀剂制备中的相关技术方案尚未见报道。因此，亟需设计一种新的黄花梨叶提取物缓蚀剂及其制备方法，以填补现有技术的空白。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：经检索发现，现有技术中关于将黄花梨叶提取物应用于缓蚀剂制备中的相关技术方案尚未见报道。目前缓蚀剂的在管线钢的应用种类繁多，但是绝大多数的缓蚀剂在使用过程中存在诸多问题。比如缓蚀剂的溶解性差、缓蚀性能低、合成路线复杂、成本高昂以及污染生态环境等。因此，开发新型环保型、来源广、性价比高的缓蚀剂就显得尤为重要。

解决以上问题及缺陷的难度为：基于上述缓蚀剂的研究现状，同时解决缓蚀剂的溶解性差、缓蚀性能低、合成路线复杂、成本高昂以及污染生态环境等短板问题十分棘手。在本发明中使用黄花梨叶提取物作为缓蚀剂可有效的解决上述的一系列问题。

解决以上问题及缺陷的意义为：本发明使用的黄花梨叶提取物作为缓蚀剂，具有溶解性好、材料资源丰富、制备路线简单、性价高、缓蚀效率高以及环境友好等优势。可以满足缓蚀剂的大规模的应用的需求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种黄花梨叶提取物缓蚀剂、制备方法及应用。

本发明是这样实现的，一种黄花梨叶提取物缓蚀剂，所述黄花梨叶提取物缓蚀剂的活性成分为黄花梨叶在0.5M硫酸溶液浸泡后获得的提取物。主要的成分包括2-(5,7-二羟基-4-羰基-4H-色烯-3-基)-5-甲氧基环己-2,5-二烯-1,4-二酮、7-羟基-3-(4-甲氧苯基)-4H-色烯-4-酮、(R)-2-(7-羟基色烷-3-基)-5-甲氧基环己-2,5-二烯-1,4-二酮、3-(3-羟基-2,4-二甲氧苯基)色烷-7-醇。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述的黄花梨叶提取物缓蚀剂的黄花梨叶提取物缓蚀剂的制备方法，所述黄花梨叶提取物缓蚀剂的制备方法包括以下步骤：

步骤一，将洗净的黄花梨叶水分晾干后，置于烘箱中烘干；

步骤二，利用粉碎机将黄花梨叶研磨成粉末后，取黄花梨叶粉末加入盛有硫酸溶液的大烧杯中，搅拌均匀；

步骤三，用保鲜膜将大烧杯的口密封，置于室温下浸泡后，利用纱布过滤，并将装有滤液的烧杯放入冰箱中进行冷冻；

步骤四，将装有过滤液的烧杯放入冷冻干燥箱中进行冷冻干燥，即可得到黄花梨叶的酸溶液提取物。

进一步，所述步骤一中的烘干为：将黄花梨叶置于333K的烘箱中烘干48h。

进一步，所述步骤二中称取的黄花梨叶粉末为200g。

进一步，所述步骤二中的硫酸溶液的浓度为0.5M。

进一步，所述步骤二中的硫酸溶液的体积为800mL。

进一步，所述步骤三中的浸泡时间为20天。

进一步，所述步骤三中的冷冻时间为48h。

进一步，所述步骤四中的冷冻干燥时间为24h。

本发明的另一目的在于提供一种所述的黄花梨叶提取物缓蚀剂在有效抑制X70管线钢的腐蚀中的应用。X70管线钢具高强度、高冲击韧性、低的韧脆转变温度、优良的抗氢致开裂(HIC)和抗硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)性能。然而，X70管线钢在长期的服役过程中，也会遭到一定程度的腐蚀，为了除去X70钢表面的腐蚀产物，常采用硫酸酸洗液对除去X70钢表面进行清洗。在酸洗过程中，硫酸溶液不仅可以除去X70钢表面的腐蚀产物还会对X70钢的基底造成很大程度的损失，因此，为了保护X70钢的基底，常常在酸洗液中添加缓蚀剂。然而传统的缓蚀剂存在缓蚀效率低、溶解性差、对环境污染严重、制备流程复杂、成本高等的诸多问题。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的黄花梨叶提取物缓蚀剂在0.5M硫酸介质中可以有效的抑制X70管线钢的腐蚀。同时，本发明提供的黄花梨叶提取物作为缓蚀剂，具有材料来源广、性价比高、缓蚀性能效果明显、所提取的成分纯天然无污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的黄花梨叶提取物缓蚀剂的制备方法流程图。

图2是黄花梨叶提取物的傅里叶红外光谱图。

图3是黄花梨叶提取物中四种主要的化学分子结构式。

图4将X70钢电极浸泡在0.5M的硫酸介质中含有不同浓度的黄花梨叶提取物的(a)动电位极化曲线和(b)开路电势图。

图5是将X70钢电极浸泡在0.5M的硫酸介质中含有不同浓度的黄花梨叶提取物的(a)Nyquist图和(b)Bode图。

图6是用于拟合EIS数据的等效电路图。

图7是利用极化曲线数据拟合得到的朗缪尔吸附等温曲线。

图8是将X80钢样品浸泡在0.5M硫酸溶液中2小时后含有和缺乏黄花梨叶提取物的SEM形貌图。

图9是将X80钢样品浸泡在0.5M硫酸溶液中2小时后含有和缺乏黄花梨叶提取物的AFM形貌图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种黄花梨叶提取物缓蚀剂、制备方法及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明实施例提供的黄花梨叶提取物缓蚀剂的活性成分为黄花梨叶在0.5M硫酸溶液浸泡后获得的提取物。

如图1所示，本发明实施例提供的黄花梨叶提取物缓蚀剂的制备方法包括以下步骤：

S101，将洗净的黄花梨叶水分晾干后，置于烘箱中烘干；

S102，利用粉碎机将黄花梨叶研磨成粉末后，取黄花梨叶粉末加入盛有硫酸溶液的大烧杯中，搅拌均匀；

S103，用保鲜膜将大烧杯的口密封，置于室温下浸泡后，利用纱布过滤，并将装有滤液的烧杯放入冰箱中进行冷冻；

S104，将装有过滤液的烧杯放入冷冻干燥箱中进行冷冻干燥，即可得到黄花梨叶的酸溶液提取物。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

本发明提供黄花梨叶提取物作为缓蚀剂及其应用，本发明的缓蚀剂在0.5M硫酸介质中可以有效的抑制X70管线钢的腐蚀。黄花梨叶提取物作为缓蚀剂具有材料来源广、性价比高、所提取的成分纯天然无污染。

为解决以上技术问题，本发明提供了黄花梨叶提取物缓蚀剂，所述黄花梨叶提取物缓蚀剂的活性成分为黄花梨叶在0.5M硫酸溶液浸泡后获得的提取物。

本发明提供的黄花梨叶的酸溶液提取方法如下：将洗净的黄花梨叶水分晾干后，置于333K的烘箱中烘干48h后，利用粉碎机将其研磨成粉末，取200g黄花梨叶粉末加入盛有800mL的0.5M硫酸溶液的大烧杯中，搅拌均匀后，用保鲜膜将大烧杯的口密封，放在室温下浸泡20天。然后利用纱布进行过滤，将装有滤液的烧杯放入冰箱中进行冷冻48h，然后将装有过滤液的烧杯放入冷冻干燥箱中24小时，得到黄花梨叶的酸溶液提取物。

下面接恶化实验对本发明的技术效果作详细的描述。

在本实施例中对黄花梨叶提取物对X70钢在硫酸介质中的缓蚀性能进行了测试，其中X70钢电极作为工作电极，铂电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极。在进行电化学测试之前将X70钢电极在180到2000目的砂纸上进行仔细打磨，打磨光亮后将X70钢电极置于95％的乙醇中超声处理，然后在室温下用冷风吹干备用。本实施例中的电化学测试在CHI760E电化学工作站进行的，在进行开路测试时，将X70钢电极浸泡在测试液中1200秒，确保X70钢表面已经达到了暂稳态。接下来进行电化学阻抗谱测试，测试的频率范围为高频的100000Hz到低频的0.01Hz，5mV的正弦波作为激励信号，采用EIS测试时的缓蚀效率的计算公式如下：

其中R_ct和R_ct,0分别表示添加和未添加黄花梨叶提取物时的电荷转移电阻。

Tafel极化曲线测试的范围Eocp±0.25V，极化速率为2mV/s，缓蚀效率可以采用如下公式进行计算：

其中，i_corr和i_corr,0分别表示添加和未添加黄花梨叶提取物时的腐蚀电流密度。其中，0.5M的硫酸溶液作为空白溶液，将黄花梨叶提取物分别溶解到0.5M硫酸溶液中，配置成400mg/L、200mg/L、100mg/L和50mg/L。同一浓度的黄花梨叶提取物被测试三次确保实验的可靠性和重现性。

本实施例中的黄花梨叶提取物中所含有的官能团被测试采用NicoletiS50的傅里叶红外光谱进行测试，测试的范围区间为4000cm^-1到400cm^-1。

本实施例中将X70钢切割成边长为0.5cm的正方体用于扫描电子显微镜(TESCANMIRA 3FE)测试，在测试之前，将X70钢在砂纸上依次进行打磨(180-5000目)，打磨光亮后将样品放入无水乙醇中进行超声处理，在冷风环境吹干后，分别将钢样品浸泡在含有和缺乏黄花梨提取物的硫酸溶液中2小时后取出，吹干后进行测试。

本实施例中将X70钢切割成1cm×1cm×0.1cm的尺寸用于原子力显微镜(MFP-3D-BIO)测试，在测试之前，将X70钢在砂纸上依次进行打磨(180-5000目)，打磨光亮后将样品放入无水乙醇中进行超声处理，在冷风环境吹干后，分别将钢样品浸泡在含有和缺乏黄花梨提取物的硫酸溶液中2小时后取出，吹干后进行测试。

见附图2，附图2是黄花梨叶提取物的红外光谱图。可以明显发现谱图中含有很丰富的峰谱图，这证明黄花梨叶提取物中含有大量的官能团。其中，3276cm^-1的宽峰代表O-H键的伸缩振动，2920cm^-1的峰代表C-H键的伸缩振动，1592cm^-1的峰是C＝O键的伸缩振动引起的。1600cm^-1的峰是由C＝C键的伸缩振动引起的。1375cm^-1的峰是由-CH₃键的伸缩振动引起的。1000cm^-1附近的吸收峰是由脂肪族或芳香族上C-H键振动引起的。通过红外光谱可以判断黄花梨叶提取物中含有大量的含氧官能团，这表明这些官能团能够给出电子和Fe的空轨道形成配位键吸附在X70钢的表面形成保护膜。

见附图3，附图3中呈现了黄花梨提取物的主要4种成分的化学结构式。

见附图4，附图4(a)和(b)分别呈现X70钢浸泡在0.5M硫酸溶液中含有不同浓度缓蚀剂时的Tafel曲线和OCP曲线。如图4(b)所示，当开路测试时间达到1200s时，曲线明显趋于平稳，这表明此时X70钢的表面已经达到了一个稳定的状态。如图4(a)的极化曲线所示，随着黄花梨叶提取物浓度的增加，腐蚀电流密度明显呈现出一个下降的状态，这表明黄花梨叶提取物能够有效的抑制X70钢在硫酸介质中的腐蚀。添加黄花梨叶提取物后阴极曲线明显呈现平行的趋势，这表明黄花梨叶提取物在X70钢表面吸附后没有改变阴极的反应机理。为了近一步量化分析极化曲线参数，采用Tafel外推法对极化实验数据进行了拟合，拟合的数据列在表1中，通过公式2可以计算发现黄花梨叶提取物的浓度达到400mg/L时，其缓蚀效率能够达到95.9％。这表明它是一种非常高效的缓蚀剂。

见附图5，附图5呈现了X70钢在含有不同浓度黄花梨叶提取物时的Nyqusit图和Bode图。如图5所示，随着缓蚀剂浓度的增加，容抗弧的半径随着缓蚀剂浓度的增加呈现出增大的趋势，这表明黄花梨叶提取物在X70钢表面吸附后电荷转移过程难度增加，从而增强了X70钢的耐腐蚀性。在Bode图中，随着缓蚀剂浓度的增加，阻抗模值图和相位图随着缓蚀剂浓度的增加明显变高变宽，这表明黄花梨叶提取物在X70钢的表面已经形成了致密有序的保护膜。

见附图6，为了定量分析EIS数据，采用了附图6中的等效电路图对EIS数据进行了拟合，拟合后的数据列在表2中，可以发现当黄花梨叶提取物的浓度达到400mg/L时，其缓蚀效率能够超过90％。另外双电层电容的值也随着浓度的升高而降低，这表明黄花梨叶提取物在X70钢表面形成了稳定的保护膜。

见附图7，附图7是采用Tafel数据拟合得到的朗缪尔等温曲线，可以表明黄花梨叶提取物在X70钢表面的吸附属于单层吸附，并且同时存在物理和化学吸附。

见附图8，附图8呈现了X70钢浸泡在0.5M硫酸溶液中含有和缺乏黄花梨叶提取物时的SEM图，图8(a)是添加缓蚀剂后的表面形貌图，图8(b)是将X70钢浸泡在0.5M硫酸溶液中遭到腐蚀后的表面形貌。可以明显发现添加缓蚀剂后X70钢表面明显变得平整，打磨的划痕依稀可见。

见附图9，附图9呈现了X70钢浸泡在0.5M硫酸溶液中含有和缺乏黄花梨叶提取物时的3D形貌图，图9(a)是添加缓蚀剂后的3D表面形貌图，图9(b)是将X70钢浸泡在0.5M硫酸溶液中遭到腐蚀后的3D表面形貌。在含有和缺乏缓蚀剂时，整个X70钢表面的粗糙度分别为7.5纳米和35.8纳米。因此，可以判断黄花梨叶提取物可以展现高的缓蚀性能。

表1 X70管线钢电极浸泡在0.5M硫酸溶液中含有不同浓度的黄花梨叶提取物时的极化曲线参数

表2.X70管线钢电极浸泡在0.5M硫酸溶液中含有不同浓度的黄花梨叶提取物时的电化学阻抗谱参数

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种黄花梨叶提取物缓蚀剂，其特征在于，所述黄花梨叶提取物缓蚀剂的活性成分为黄花梨叶在0.5M硫酸溶液浸泡后获得的提取物。

2.一种应用如权利要求1所述的黄花梨叶提取物缓蚀剂的黄花梨叶提取物缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述黄花梨叶提取物缓蚀剂的制备方法包括以下步骤：

步骤一，将洗净的黄花梨叶水分晾干后，置于烘箱中烘干；

3.如权利要求2所述的黄花梨叶提取物缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的烘干为：将黄花梨叶置于333K的烘箱中烘干48h。

4.如权利要求2所述的黄花梨叶提取物缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中称取的黄花梨叶粉末为200g。

5.如权利要求2所述的黄花梨叶提取物缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的硫酸溶液的浓度为0.5M。

6.如权利要求2所述的黄花梨叶提取物缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的硫酸溶液的体积为800mL。

7.如权利要求2所述的黄花梨叶提取物缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的浸泡时间为20天。

8.如权利要求2所述的黄花梨叶提取物缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的冷冻时间为48h。

9.如权利要求2所述的黄花梨叶提取物缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤四中的冷冻干燥时间为24h。

10.一种如权利要求1所述的黄花梨叶提取物缓蚀剂在有效抑制X70管线钢的腐蚀中的应用。