腐蝕的巨大危害不僅體現在經(jīng)濟損失上，還會(huì )帶來(lái)環(huán)境污染、資源浪費等問(wèn)題。性能良好、環(huán)境友好無(wú)污染的緩蝕劑新品種具有發(fā)展前途。近年來(lái)的研究工作除運用分子設計合成高效多功能環(huán)境友好的高分子有機緩蝕劑之外，探索從天然植物、海產(chǎn)動(dòng)植物中提取分離緩蝕組分得到關(guān)注和重視，如國內外學(xué)者開(kāi)展了從玉蘭葉、桔皮、黃柏、花椒、茶葉、樟樹(shù)葉、竹葉以及檳榔種子等中提取緩蝕成分和緩蝕性能的評價(jià)研究。研究結果表明，這些植物對不同介質(zhì)中的金屬具有較好的緩蝕性能。毛茛科植物威靈仙分布廣，根葉含有甾醇、糖類(lèi)、內酯、白頭翁素、大環(huán)糖苷、三萜甙等大極性組分和氨基酸、有機酸等物質(zhì)，藥物應用及研究較多。筆者初步研究了威靈仙提取液在模擬工業(yè)循環(huán)冷卻水中對Q235鋼的緩蝕性能。
1實(shí)驗部分
1.1儀器和試劑
電化學(xué)工作站（CH1660E，上海辰華公司）；紫外－可見(jiàn)分光光度計（UV2450，日本島津）；旋轉掛片儀（RCC-Ⅱ，江蘇秦郵公司）；氯化鈉（NaCl，AR）；二水氯化鈣（CaCl2•2H2O，AR）；碳酸氫鈉（NaHCO3，AR）；七水硫酸鎂（MgSO4•7H2O，AR）；無(wú)水乙醇（CH3CH2OH，AR）；Q235碳鋼掛片（72.4mm×11.5mm×2mm）；威靈仙莖根（市售）。按標準配制的模擬循環(huán)冷卻水作為電化學(xué)和腐蝕失重測試的實(shí)驗介質(zhì)。
1.2提取液的制取
稱(chēng)取20g威靈仙與1000mL蒸餾水混合，置于恒溫水浴鍋中加熱至一定溫度并恒溫浸泡2h，冷卻至室溫，過(guò)濾，濾液即為提取液。待測樣品質(zhì)量濃度（g/mL）按量取的提取液體積V（mL）、加入空白試液至20mL計算：C=0.02×V/20（其中0.02為威靈仙提取液的質(zhì)量濃度，g/mL）。
1.3電化學(xué)實(shí)驗
工作電極為圓柱Q235鋼，工作面積1cm2，非工作面積以環(huán)氧樹(shù)脂涂封。試驗采用三電極體系，輔助電極為鉑電極，參比電極為飽和甘汞電極。掃描速度為10mV/s，掃描范圍為Ecorr±250mV。所有電化學(xué)實(shí)驗試液均為20℃。
1.4腐蝕失重實(shí)驗
片狀Q235鋼72.4mm×11.5mm×2mm，懸掛在2000mL、50℃實(shí)驗介質(zhì)中，試片線(xiàn)速度0.35m/s，實(shí)驗72h，計算腐蝕速度和緩蝕率。
1.5光譜測試
待測溶液稀釋30倍之后進(jìn)行190～900nm的UV-Vis吸收光譜測試，參比溶液為蒸餾水。
2結果與討論
2.1提取液制備的影響因素
實(shí)驗研究了水溶法制備威靈仙提取液的醇〔6〕、酸、熱三因素的影響。
80℃水溶（含乙醇7％與否）提取2h的極化曲線(xiàn)測試結果如圖1所示（a、b、c的icorr分別為14.5、4.28、6.71μA）。
由圖1可見(jiàn)，80℃水溶提取液的icorr（腐蝕電流）小于乙醇助提，這說(shuō)明威靈仙80℃水溶直接提取的樣品溶液緩蝕效果好于加醇助提。
20℃的室溫水溶（含HCl與否）提取5h的紫外-可見(jiàn)吸收光譜測試結果如圖2所示。
由圖2可見(jiàn)，在280nm的吸收峰處，幾種濃度的酸中，室溫水溶含HCl20%助提溶解出來(lái)的有效成分最多，但其紫外吸收峰值還沒(méi)有80℃純水熱溶的高。
純水熱溶（不同溫度）提取的紫外-可見(jiàn)吸收光譜測試結果如圖3所示。
由圖3可見(jiàn)，對比280nm的吸收峰值，在溫度為80℃時(shí)，威靈仙的有效成分能夠更好的溶出。
水溶提取的酸熱協(xié)同效應紫外-可見(jiàn)吸收光譜測試結果如圖4所示。
由圖4可見(jiàn)，280nm處的吸收峰值與圖2中280nm處的吸收峰相比，在酸和熱（溫度）的聯(lián)合作用下，威靈仙中的有效成分能夠更好地提取出來(lái)，80℃時(shí)威靈仙在較高酸度（15%HCl）中的溶出效果協(xié)同效應較好�？紤]到酸度太高會(huì )加劇金屬腐蝕以及酸度低至1%HCl時(shí)幾無(wú)酸熱溶出協(xié)同效應，所以試選了5%HCl助提，其提取液的電化學(xué)極化曲線(xiàn)參數如表1所示。
由表1可見(jiàn)，5%HCl，80℃條件下的威靈仙提取液的icorr相較空白實(shí)驗反而增大，這表明此條件下的提取液會(huì )加劇腐蝕，所以即使其有效成分能溶出更多，但是由于酸的影響，其緩蝕性能還是不及純水熱溶提取的效果。所以，以下實(shí)驗皆采用80℃水溶2h的方法獲取威靈仙提取液。
2.2緩蝕性能極化曲線(xiàn)參數
不同濃度威靈仙提取液的極化曲線(xiàn)測試結果的參數值如表2所示。
由表2可見(jiàn)，提取液的緩蝕類(lèi)型屬于陽(yáng)極型腐蝕抑制，樣品質(zhì)量濃度在7.52×10-3g/mL時(shí)緩蝕效果較好。由于威靈仙提取液中含有吲哚生物堿〔7〕、脂肪酸、酚類(lèi)、多醣、酮類(lèi)等多種化學(xué)成分，而這些成分中又含有大量的羥基、羧基、氨基等功能基團，其緩蝕作用主要表現在基團中的N、O等原子電負性大，又有孤對電子，可與鋼樣表面Fe原子的空d軌道配位，可能導致化學(xué)吸附成膜，降低Fe原子與H+的反應活性，從而抑制了Fe的腐蝕。
2.3緩蝕性能失重試驗
不同濃度提取液的掛片腐蝕速率與緩蝕率如表3所示。
由表3可見(jiàn)，當加入威靈仙質(zhì)量濃度為7.52×10-3g/mL時(shí)，其對Q235鋼的緩蝕率最高，可達到92.09%，相應腐蝕速率為0.0430mm/a。
2.4緩蝕性能阻抗譜
提取液樣品緩蝕Q235鋼的交流阻抗奈奎斯特圖和波特圖如圖5所示。
由圖5可見(jiàn)，沒(méi)有威靈仙存在測得的奈奎斯特圖基本為一半圓，而投加了1.25×10-2g/mL威靈仙之后，其奈奎斯特圖出現了明顯的Warburg阻抗，說(shuō)明威靈仙的加入使其在電極表面的動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程形成了一個(gè)阻擋的滯留層，從而擴散過(guò)程成為了電極過(guò)程的控制步驟。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
交流阻抗譜的電化學(xué)參數如表4所示。
由表4可見(jiàn)，從其高頻部分的容抗弧外推得到的Rt值為3432Ω•cm2，比未加威靈仙的Rt值（1691Ω•cm2）大了很多。相應的緩蝕效率為50.7%。此外，其等效電路中常相位角元件的Y0值也比空白實(shí)驗小很多，表明威靈仙的加入使得電極表面雙電層電容變小，抑制了電極反應的速度。
3結論
威靈仙來(lái)源廣泛，可從自然植物中提取，環(huán)境友好，不產(chǎn)生有害物質(zhì)。其熱水浸溶提取液可用作Q235碳鋼的緩蝕劑，屬陽(yáng)極抑制型緩蝕劑。當提取液質(zhì)量濃度為7.5×10-3g/mL左右時(shí)，緩蝕效率達92%以上，腐蝕速率為0.0430mm/a。
