文 献 综 述

一.硫化黑染料概况：

可溶性硫化染料属于还原性染料的一类。还原性染料是一类由不溶于水的纤维素染色而成的染料，如靛蓝，蒽醌类染料，蒽酮类染料，硫化染料等^[1]。

还原性染料硫化黑是硫化染料的一种，产品硫化黑根据硫化黑生产工艺过程中硫化条件的不同，得到的硫化黑的结构式也不尽相同，比如在温度的影响下，硫化黑的结构式随着反应温度的不同而发生变化^[2]。还原性染料硫化黑是一种难以降解的多环类含硫有机化合物，分子式中含有氨基和双硫键，易被氧化。还原性染料硫化黑还具有一定的生物毒性。

硫化黑BR是水溶性的，主要作为染料来使用，一般用于棉织品，皮革等的染色。由于可溶性硫化黑的良好性质，在国内外印染行业的备受青睐，其需求量，消耗量和年产量不断增大。由于可溶性硫化黑的性质，所以在国内外印染行业的应用日益广泛，需求量，消耗量和年产量急剧增大。硫化黑染料的色泽以中间色占多，染色成品色泽明亮，它耐氯性好，难以和氯反应而失去染料性质。但是在还原性染料硫化黑染色时，由于硫化黑用量的巨大，在染色过程中，会排放出大量的含硫废水。而含硫废水具有腐蚀性，毒性^[3]，并有恶臭味，难以处理。

从上面的介绍可以看得出，还原性染料硫化黑具有一系列显著的特点,明显的优于一般棉用染料。具体的硫化黑浸染和印花染色体现在各种各样的染织物中，比如制造如迷彩服，窗帘，家具外罩物^[4]等。但是在还原性染料硫化黑染色时，由于工艺的复杂，硫化黑用量的巨大，染色过程中，会放出大量的含硫废水。而含硫废水中的硫化物具有腐蚀性，毒性^[5]，并具有恶臭味，难以处理。但如果直接排放在自然环境中，会对环境造成极大的危害。而且染料废水色度高,可溶性硫化黑染料是黑色的溶液，排放后对地表水环境影响大。

二.电化学研究进展：

雍兴跃 ，徐瑞芬 ，李焕文等用交流阻抗技术研究了普通碳钢电极在流动3.5%NaCl溶液中的阻抗谱特征。结果表明：无论是在流动的单相还是双相溶液中，碳钢电极的阻抗谱均为一单容抗半圆弧．随着流速增大，腐蚀反应阻抗（R_f）逐渐减小，腐蚀随之增大。当流速超过临界流速之后，其阻抗谱在低频区出现收缩现象。此时，不仅碳钢的均匀腐蚀越来越严重，而且其局部腐蚀也明显加剧。若对体系充氮除氧，则在相同流速下，其腐蚀反应阻抗显著增大，碳钢的腐蚀速率显著降低^[6]。

王会串，范建凤，郭文叶在没有使用任何添加剂和保护剂的情况下,采用柠檬酸钠还原氯金酸的方法制备出了链状金纳米粒子,并用紫外可见吸收光谱(UV-vis)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征。通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、丙烯基硫脲(ATU)、硫脲(TU)等不同交联剂将金纳米粒子组装在20号碳钢电极上,并利用极化曲线和电化学阻抗谱等方法,研究了金纳米粒子自组装膜在NaCl溶液中对20号碳钢的缓蚀作用,讨论了不同交联剂、不同金纳米粒子组装时间对缓蚀性能的影响。试验结果表明,使用不同交联剂制备的金纳米粒子自组装膜对20号碳钢都有缓蚀作用,其中尤以丙烯基硫脲作交联剂、金纳米粒子组装12h抗腐蚀效果最佳,缓蚀率可达99.15%^[7]。

赵少飞，曾丽珍，李伟善等在碳钢电极工作面与环氧树脂交界处涂覆一层室温硫化硅橡胶,研究了有、无硅橡胶处理的两种碳钢电极的电化学行为。结果表明,涂覆硅橡胶能够有效避免缝隙腐蚀的发生,提高试验结果的准确性。同时讨论了室温硫化硅橡胶与碳钢电极之间的作用机理^[8]。

聂向晖， 李晓刚， 杜翠薇为了研究含水量对Q235碳钢在滨海盐土中腐蚀电极过程的影响,分别在10%、20%和34%含水土壤中,在#177;50mV极化及开路条件下对Q235碳钢的电化学阻抗谱进行了测量.实验结果表明:在低含水量(10%)时,Q235腐蚀的阴极过程主要受电荷转移电阻和结合层电阻控制,结合层对阳极过程的阻碍明显大于阴极过程;在中、高含水量(20%,34%)时,其阴极过程表现为明显的扩散控制特征,结合层主要影响阳极溶解过程,其对阴极反应的影响可以忽略不计.随含水量的增加,Q235的阳极反应电荷转移电阻逐渐降低;阴极扩散控制作用越来越明显^[9]。

胡杰珍，程学群，李晓刚等金属在海水-大气界面的水线腐蚀严重,腐蚀机理复杂,具有重要的科学研究价值。通过阵列电极(WBE)测试技术捕获部分浸泡于海水中的碳钢阵列电极的阴阳极分布规律;通过线性极化技术(LP)测试获得垂直于海水-大气界面的碳钢阵列电极列的腐蚀电流与腐蚀电位;通过电化学阻抗谱(EIS)与腐蚀形貌观察法相结合的方法探讨了垂直于海水-大气界面的碳钢阵列电极列的腐蚀机理差异。结果表明:垂直于海水-大气界面的碳钢分别在水线区域和近海水-大气界面的海水区域存在两个腐蚀峰,腐蚀峰的腐蚀电流是其他区域的3~10倍;大气中的腐蚀电位高于海水中,处于海水中的碳钢腐蚀电位随浸泡时间逐渐升高而处于大气中的腐蚀电位逐渐下降;海水中碳钢的腐蚀产物疏松、附着力差,在大气中则腐蚀产物致密、附着力强;海水-大气界面区碳钢的腐蚀是由电位差、溶解氧浓度、腐蚀产物等多因素控制的^[10]。

三．与本论文相关的几种电化学技术：

1. 循环伏安法

在一个典型的循环伏安试验中，工作电极为浸没在溶液里的固定电极。在电化学测试中，为了尽可能的降低欧姆电阻，我们一般采用三电极体。在此次硫化黑BR100%碳钢电极吸附电化学实验中，我们采用的工作电极是碳钢电极，辅助电极是铂电极，参比电极是饱和甘汞电极，其中工作电极是以一个分开的参比电极（如饱和甘汞电极，银#8212;氯化银电极）为基准的相对电位。以待测物质溶液，工作电极，参比电极构成一个电解反应池，通过测定电化学反应过程中的电压#8212;电流参量的变化来进行定量，定性地分析电化学曲线^[11]。

2. 极化曲线法

极化曲线法是一种广泛应用于电化学研究中电化学技术。我们通过对极化曲线的分析，能解释金属腐蚀机理，解释金属腐蚀的基本规律^[12]。在极化曲线电化学测试中，一般采用经典的三电极体系^[13]。

在本次实验中，我们只做塔菲尔曲线某些参数的变化来确定硫化黑的Na₂SO₄溶液对碳钢电极腐蚀的影响。

3. 交流阻抗法

交流阻抗技术是一种常用的电化学技术,主要测量电化学反应过程中的交流信号，具有一系列的优点，比如测量速度快，对检测试样无损伤等,因此在电化学测试中,交流阻抗技术的应用频繁^[14]。

交流阻抗技术是利用电化学工作站接收小幅度的交流信号,测量电极的交流阻抗，更进一步地去计算电极的电化学参数^[15]。我们做碳钢电极的交流阻抗谱，在其测量的过程中，研究电极施加很小的扰动信号，对体系状态影响不大。

四．论文研究的意义：

电化学是研究两类导体形成的带电界面现象及其上所发生的变化的科学。由于硫化黑染色过程中，会产生大量的含硫废水，而含硫废水中的硫化物难以处理，但如果直接排放在自然环境中，会对环境造成极大的危害^[16]。而且染料废水色度高,可溶性硫化黑染料是黑色的溶液，加之成分复杂,可生物降解率低,并且具有生物毒性，排放后对地表水环境影响大。因此我们研究硫化黑的碳钢电极吸附电化学实验就有了意义，本文拟通过循环伏安法研究硫化黑的Na₂SO₄溶液的电化学特性，并利用相关的电化学技术研究了极化曲线，交流阻抗曲线的特性，并解释了碳钢电极吸附电化学现象。

五．参考文献

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[6] 雍兴跃 ，徐瑞芬 ，李焕文等.碳钢电极在流动3.5%NaCl溶液中的电化学行为[J].腐蚀科学与防护技术.1998(03):2-5

[7] 王会串，范建凤，郭文叶.金纳米粒子的制备及其在碳钢电极表面自组装研究[J].太原理工大学学报.2013(04)1-3

[8]赵少飞，曾丽珍，李伟善 . 室温硫化硅橡胶对碳钢电极缝隙腐蚀的抑制作用[J].腐蚀与防护.2010(04):2-4

[9] 聂向晖，李晓刚，杜翠薇 等.Q235碳钢在滨海盐土中腐蚀的电极过程特点[J].材料科学与工艺.2010(01):3-5

[10] 杨国栋， 樊燕平， 张淑荣.染料废水的电解脱色和处理研究[J].山西大学学报(自然科学版).2001(08):5-6

[11]胡杰珍，程学群，李晓刚等.阵列电极(WBE)联合线性极化技术(LP)研究海水-大气界面区碳钢的腐蚀行为[J].腐蚀与防护.2015(11):2-3

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