防腐蚀讲义-第一章 化学腐蚀(DOC)
第一章 化学腐蚀 金属的化学腐蚀指金属与周围介质直接发生化学反应而引起的变质和损坏的现象。它是一种氧化-还原的纯化学变化过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接同金属表面的原子相互作用而形成腐蚀产物，腐蚀过程中，电子的传递是在金属与介质间直接进行的，因而没有腐蚀微电流的产生。
一、金属的氧化 金属氧化是一种常见的金属化学腐蚀形式。金属的氧化有两种含义，即狭义氧化和广义氧化。狭义的氧化是指金属与环境介质中的氧化合而生成金属氧化物的过程；在反应中，金属作为还原剂失去电子变成金属离子，同时氧作为氧化剂获得电子成为氧离子。氧化过程可以用下式表示：
n MO O n M =+22
（1-1） 实际上能获取电子的不一定是氧，也可以是硫、卤素元素或其它可以接受电子的原子或原子团。因此广义的金属氧化就是金属与介质作用失去电子的过程；氧化反应产物不一定是氧化物，也可以是硫化物、卤化物、氢氧化物或其它的化合物，可以用下式表示：
ne M M n +→+ （1-2）
或 y x N M yN xM =+ （1-2’）
式中 N —— 可以是氧、硫、卤素或其它气体。
二、 金属化学腐蚀的介质
总的来说，金属的化学腐蚀主要发生在下述四种介质中：
1．金属在干燥气体中的腐蚀 此种腐蚀的腐蚀速度很慢，造成的危害较小。
2．金属在高温气体中的腐蚀 危害最为严重，乙烯裂解炉炉管、合成氨工业中的转化炉、废热锅炉等等这些设备均处在高温气体的环境中运行，常引起高温氧化腐蚀。
3． 其它的氧化剂引起的化学腐蚀 比如硫、卤素或其它的原子
及原子团。这种情况下腐蚀速度与腐蚀危害程度取决于金属及氧化剂的性质。
4．金属在非电解质溶液中的腐蚀 主要是指金属在有机溶剂中的腐蚀现象。如：Al 在CCl 4、Mg 和Ti 在甲醇中的腐蚀。
三、 金属化学腐蚀的特点
1. 化学腐蚀的介质是不导电、不电离的物质。
2. 化学腐蚀是直接的纯化学反应的结果，电子的得失在同一部位于同一瞬间完成，没有腐蚀电流产生。
3. 化学腐蚀与电位及电位变化无关，不能用电化学保护的方法予以控制。
§ 1-1 金属氧化的热力学判据
除了金（Au ）、银（Ag ）和铂（Pt ）等少数贵金属外，绝大多数金属在空气中都有与氧发生氧化生成氧化物的自发倾向。金属氧化动力学就是讨论金属氧化是否自发进行和其自发进行的倾向问题。
一、 金属氧化过程的自由能变化
化学反应能否自发进行可以用反应体系的吉布斯（Gibbs ）自由能变化ΔG 来判断：ΔG<0时反应自发进行；ΔG>0时反应不能自发进行；ΔG=0反应处于平衡状态。
式（1-1）表示的氧化反应体系吉布斯自由能变化可用下式求得：
2
/02ln n O M MO a a a RT G G n
+?=? （1-3）
而 000022
O M MO G n G G G n ?-?-?=? （1-4） 式中 ΔG 0 —— 物质的标准生成自由能；
R —— 通用气体常数
a —— 活度
对稳定单质有0002
=?=?O M G G ；固态物质1==n MO M a a ；气体
有22O O P a =（2O P ：体系的氧分压）
。所以体系的自由能变化也可以表示为：
2ln 2
0O P RT n G G -?=? （1-5） 通过实验数据的测定可以知道，对大多数的氧化过程来说其自由能变化G ?<0，所以可得出以下结论：
1．常态大气条件下，绝大多数金属材料都有自发氧化的倾向，即金属氧化物是稳定的，而金属本身是不稳定的。
2． 氧化反应的ΔG 随着温度升高有由负向正变化的趋势，即金属自发氧化的趋势随温度上升而减小。（这正是金属冶炼要在高温下进行的热力学依据）
二、金属氧化物的分解压
金属氧化反应MO O M 222?→←+达到反应平衡时， 体系中氧
气的分压称为金属氧化物的分解压（,2
O p ）。要想知道该反应是否具有自发进行的倾向，只需要根据体系的吉布斯自由能变化ΔG 来判断。由式1-5可得：
2ln O o p RT G G -?=? （1-6）
式中的标准生成自由能o G ?=-RT ln K ，大气中的氧分压2O p =0.21atm 。K 为该反应的反应平衡常数，由质量作用定理可以知
道：
,,22
21O O M MO p p a a K == （1-7） 所以整个体系的吉布斯自由能变化为：
,
22
ln O O p p RT G -=? （1-8）
由上式可以看出该体系的吉布斯自由能变化实际上取决于体系中金属氧化物的分解压和大气中的氧分压的相对大小。显然当氧分压高于氧化物的分解压时，ΔG <0，金属氧化自发进行；反之当氧分压
低于金属氧化物的分解压时，ΔG >0，金属氧化反应不能自发进行，此时会自发进行氧化反应的逆过程 — 分解反应。由一些试验测定数据可知（见P8，表1-2）：
1． 常温下绝大多数金属氧化物的分解压远小于大气中的氧分压，因此常温下大多数金属都有自发氧化的趋势。
2． 随着温度升高，金属氧化物的分解压增大，金属自发氧化的热力学趋势减小。
3． 调节、控制体系氧分压能够影响乃至改变金属的自发氧化热力学倾向。比如：真空热处理及可控气氛的热处理的实施就是根据这一原理实施的。
§ 1-2 金属氧化膜形成及其性质
金属的氧化过程是一个复杂的物理-化学过程，包括氧在金属表面的物理吸附、化学吸附、氧化物生核、长大、形成连续的氧化膜以及氧化膜的增厚等主要环节。
一、 金属氧化膜的形成
由于金属表面具有较高的表面能，当金属与气体介质（如O 2）接触后，氧分子被吸附到金属的表面上，进一步分解为氧原子，氧原子从金属上夺得电子后变成氧离子，并随即与金属离子在金属表面上化合反应生成金属氧化膜。金属氧化物首先在金属表面点阵缺陷的露头处生核，因此处的吸附能力更大，因而能量较高，然后于生核处不断长大直至完全覆盖金属表面，形成完整的氧化膜。即：
完整氧化膜吸附、分解?→???→??→????→?+
-+MO O O O M e 2222
影响氧化膜形成的因素：提高氧的浓度可以提高氧化物的生和速度；提高温度，不仅可以提高氧化物的生核率，而且可以提高氧化物核心的长大速度，从而加速形成连续氧化膜的进程。 二、 金属氧化的机理
金属氧化初期形成的氧化膜很薄，金属与外界的介质不能完全
被隔离开，金属原子与氧原子仍然可以通过氧化膜继续发生化学反应而使氧化膜不断地增厚。到一定程度以后，金属原子和氧原子的扩散过程受到膜的阻力越来越大，此时氧化膜要继续增厚就要受到膜本身的性质制约。
具体到氧化膜的形成微观过程，有两个比较典型的模型来给予解释，也就是扩散模型和电化学模型。
1．金属氧化的扩散模型
实际上氧化膜层是由金属离子、氧离子和电子组成的扩散层，由于离子的体积远大于电子，因此离子扩散的比电子扩散要慢的多，氧化膜的增厚速度受离子扩散速度控制，亦即离子扩散速度为整个氧化过程的控制因素。金属离子与氧离子的扩散方式有以下三种可能，见图1-1。
图1-1 膜生成位置与扩散方向的关系 教材P12 图1-3
①双向扩散：金属离子和氧离子同时向相反的方向扩散，在氧化膜内相遇，使氧化膜在该处继续成长。（如Co 的氧化过程）
②氧离子向内扩散：氧离子通过氧化膜向内扩散，在金属与氧化膜的界面处与金属相遇，膜在内侧继续成长。（如Ti 的氧化过程）
③金属离子向外扩散：金属离子通过氧化膜向外扩散，在氧化膜与气体界面处相遇，膜在外侧继续成长。（如Cu 的氧化过程）
以上三种扩散方式是指在金属氧化膜处于均匀状态时的情况，实际上若氧化膜存在裂纹、间隙和结构缺陷等都会影响粒子、原子及氧分子的扩散和渗透，使膜生成的位置发生相应的变化。
2．金属氧化的电化学模型
该模型认为：金属氧化膜形成以后，金属与氧气便被膜分隔开，彼此不能直接接触，氧化反应的继续进行是一个电化学反应过程。在氧化膜两侧的界面上，进行着不同的电化学反应。在M/MO 界面上，金属原子离子化，即进行阳极反应：
e M M 22+?→?+
在MO/O 2的界面上，氧原子吸收电子而离子化，即进行阴极反应：
-?→?+2222
1O e O 此时的氧化膜就类似一个可以导电的电解质溶液，能在一定程度上同时传递离子和电子。
图1-2 金属氧化的电化学模型 教材如P12图1-4
三、 金属氧化膜的保护作用
金属表面上的氧化膜相当于在金属与外界介质增加了一个屏障，在一定程度上阻碍了金属与介质的直接接触和物质传递，减慢了金属继续氧化的速度，故而具有一定的保护作用。
金属氧化膜的保护性能主要取决于氧化膜的完整性与致密性，也和膜的热稳定性、膜的结构与厚度、膜与金属的相对热膨胀系数以及膜中的内应力状态等因素有关。因此氧化膜要具有保护性，必须满足以下条件：
1． 金属氧化膜应当是致密的、完整的，能有效隔离金属与介质中的氧接触。
氧化膜完整性的必要条件是：金属氧化物的体积要大于氧化消耗掉的金属的体积，亦即：
1>==ZmD
M V V M MO ρ? 式中：M —— 金属氧化物的摩尔质量
m —— 金属的摩尔质量
ρ —— 金属的密度
Z —— 金属氧化物中金属原子个数
D —— 金属氧化物的密度
这就是著名的PB 原理（Pilling-Bedworth principle ），金属氧化必须是体积膨胀的过程才有可能形成完整的氧化膜。
不难理解，PB 比?是衡量氧化膜是否完整的主要参数，若1
条件，而不是充分条件。(b) PB比不能定量反映氧化膜保护性能的好坏，不能认为PB比越大，氧化膜的保护性能越好；反之，当PB 比过大，形成氧化物时体积膨胀量太大，氧化物的内应力也就越大，超过膜本身的强度，膜就会破裂、鼓泡、剥离、最后脱落。经验认为：PB比为1～3范围内，氧化膜具有较好的保护性。
2．金属氧化物本身是稳定的、难熔的、不挥发的，且不易与介质作用而发生破坏。主要的表现就是具有高的熔点和较高的生成热
3．金属氧化物与基体结合良好，有相近的热胀系数，不会自行或受外界作用而剥离脱落。
4．氧化物有足够的强度、塑性，足以经受一定的应力、应变和摩擦作用。机械设备的工作条件往往有热负荷波动、温度剧变、流体冲刷或承受交变载荷等等，要保持膜不被破损，就必须有足够的强度和塑性。
四、金属氧化膜的半导体性质
金属氧化物是固体电解质，其导电与扩散特性是氧化物的属性和晶格内部缺陷结构的反映。金属氧化物膜几乎都是非当量化合的离子晶体，即它们的真实成分偏离它们的分子式，晶体内有过量的金属离子或过剩的阴离子。由于晶体内始终要保持电中性，因此，在晶体内存在金属离子过剩或不足的同时，必然存在当量的电子的过剩或不足，即金属氧化膜中存在晶格缺陷。这类离子晶体具有半导体性质，既有电子导电性，亦有离子导电性，其导电性介于导体和绝缘体之间。按其中过剩的离子种类又可分为N型和P型氧化物。
1．金属离子过量型氧化物（N型）
当金属氧化膜中金属离子过剩时，则过剩的金属离子可能处于晶格的间隙位置上，膜内晶格缺陷便是间隙金属离子和自由电子，如ZnO、CdO。氧化期间，金属离子和电子通过膜中的间隙向外扩散，并在MO/O2界面与O2反应生成MO。膜中过剩的金属离子也可能处于正常晶格位置，膜内晶格缺陷便是阴离子（O2-）空位和自由电子（如TiO2），氧化期间电子向外运动，O2-通过O2-空位向内扩散，并在M/MO界面与M2+反应生成MO。这类氧化物主要是通过带负电荷的自由电子而导电的，通常称之为N型氧化物，如图1-3
所示。
图1-3 金属离子过剩型氧化膜《化工机械材料腐蚀与防护》P62 图3-3 2．金属离子不足型氧化物（P型）
当氧化膜中金属离子不足时，则膜内晶格缺陷是金属离子空位和电子空位，如NiO、FeO、Cu2O、Cr2O3等。在氧化期间，金属离子和电子通过金属离子空位和电子空位向外扩散，并在O2/MO界面与O2反应生成MO。这类半导体氧化膜主要是通过电子空穴（即正空）的运动而导电的，通常称为P型氧化物，如图1-4所示。
图1-4 金属离子不足型氧化膜《化工机械材料腐蚀与防护》P62 图3-4 3．哈菲（Hauff）原子价规律
金属氧化物的半导体性质对于通过合金化来改变金属抗氧化性能有直接的影响，哈菲总结了这一影响，提出了哈菲原子价规律。
①对于N型氧化物，如果加入了少量的更高价的合金元素，比如Zn中加入了Al，某些点阵结点中Zn2+被Al3+所取代，由于整个结构是保持电中性的，因此间隙离子的数量必定减少，移动趋势必定减弱，Zn2+的扩散速度降低，金属的氧化速度变慢。反之，如果加入了较低价的合金元素，如Zn中加入了Li，间隙Zn2+数量增多，扩散速度增大，金属的氧化速度加快。
②对于P型的氧化物，如Ni中加入Cr，为了维持电荷平衡，在NiO点阵中将出现更多的阳离子空穴和电子空穴，Ni2+和它们的换位更方便，促使金属更快氧化。相反，若加入Li，NiO中阳离子空穴和电子空穴相应的减少，Ni2+的扩散速度减小，氧化速度减慢。注：这里只是分析了原子价对金属合金氧化速度的影响，实际上影响金属合金的氧化速度的因素很多，具体的情况还要具体的分析。比如，Ni中加Cr，如果按原子价规律，其抗氧化性能将降低，但是含Cr量10%以上时它的抗氧化性能相当好，主要是形成了具有尖晶石结构的复合氧化物，离子移动需要的能量急剧升高，扩散系数急剧降低。
§ 1—3 金属氧化动力学
金属氧化热力学的目的是研究金属氧化腐蚀的倾向问题，而金属氧化的动力学的目的是研究金属的氧化的速度，实际上也就是金属氧化膜增厚的规律问题。
一、 氧化速度的表示方法
金属的氧化速度的表示方法有多种，主要的有重量变化表示法、氧化深度表示法和氧化膜厚度表示法。
1．重量表示法
该种方法采用单位面积上金属的重量变化来表示氧化速度。具体的又可分为失重法和增重法。
①失重法
用氧化后单位时间内单位面积上的金属重量的减少来表示氧化速度。
))/((210h m g S g g K ?-=-τ
（1 — 9） 式中 0g —— 样品氧化前的重量（g ）；
1g —— 样品氧化后的重量（g ）；
S —— 样品的表面积（m 2）；
τ—— 氧化时间（h ）。
注：此种方法适用于全面腐蚀但必须是氧化物容易清除的场合。
②增重法
用氧化后单位时间内单位面积上的金属重量的增加来表示氧化速度。
))/((202h m g S g g K ?-=+τ
（1—10） 式中 2g —— 包括氧化物在内的样品重量。
注：此种方法适用于全面腐蚀但氧化物不易清除或收集的场合。
2．氧化深度法
用单位时间内腐蚀掉的金属层的厚度来表示，mm/a 。
ρ
ρ-
-?=??=K K K 76.8100036524（mm/a ）（1—11） ρ—— 金属的密度 （Kg/m 3）。
3．氧化膜厚度法
如果金属的腐蚀速度为+K ，金属的密度为D ，x O M 和2O M 分别
为氧化物及氧的相对分子量，那么氧化膜的厚度可以用下式表示：
3102
-+?=x O O M M K y （mm/h ） （1—12）
二、金属氧化的动力学曲线
金属氧化的动力学曲线揭示了金属氧化膜增厚的规律，不同的金属在不同的条件下的氧化，所产生的氧化膜的厚度及其保护性能不同，因而金属的氧化速度有不同的规律。总的来说金属氧化的动力学曲线可分为直线、抛物线及立方、对数、反对数曲线五类。
1．直线规律
如果金属表面上形成的氧化膜多孔、疏松或破裂，氧化膜就没有保护性。氧化速度由形成氧化物的化学反应所决定，金属的氧化速度为常数，可以用下式来表示：
1K d dy =τ
或 C K y +=τ1 （1—13） 式中 y —— 氧化膜的厚度；
1K —— 氧化的线性速度常数；
C —— 积分常数。
碱金属和碱土金属如K 、Na 、Ca 、Ba 、Mg 以及含有这些金属较高合金的氧化都符合这一规律。
2．抛物线规律
如果金属表面上形成的膜具有保护性，即氧化膜完整而致密，那么生成的膜将反应物质隔离开来，金属与介质的进一步作用必须通过膜的扩散进行。显然，金属的氧化速度就由扩散速度决定。随着膜的增厚，氧化速度越来越慢，即金属的氧化速度与膜的厚度成
反比关系：
y
K d dy 2=τ 积分以后为： C K y +=τ22 （1—14） 式中 2K —— 抛物线速度常数；
C —— 积分常数。
此式说明，膜厚度的增加与时间成抛物线关系。很多金属如W 、Fe 、Co 、Cu 、Ni 、Mn 、Zn 、Ti 等，在一定温度范围内，其氧化速度都遵循抛物线规律。如Fe 在高温空气中氧化，Cu 在800℃的空气中的氧化等。
注：⑴ 这种氧化动力学曲线并不能表示氧化膜形成的全过程，尤其是氧化膜形成的初期。由于氧化膜的形成初期主要受化学反应的速度控制，故而应符合直线规律。所以整个氧化动力学曲线应该有初期的直线段、最终的抛物线段以及中间的过渡段组成；在过渡段，化学反应和扩散过程对氧化速度都有影响。
⑵ 实际上许多金属和合金的氧化偏离抛物线规律而符合一般式：
C K y n +=τ （1—15）
当n < 2时，氧化的扩散阻力并不随膜厚增加而正比增长。应力、空洞和晶界可能是使n <2的原因。而当n >2时，更为严重。合金元素氧化的掺杂，阻挡层的形成等原因可能使n >2。
n=3时就出现了立方关系的动力学关系。因此立方关系可以看作是抛物线的特里。
3．对数规律
对有些金属由于PB 比?>1，氧化膜的增厚使压缩应力增大而膜外层变得更加致密，离子扩散的阻力更大，其氧化速度比按抛物线进行得还要缓慢，若不考虑膜成长的初始状态，则金属的氧化速度与膜厚的指数函数成反比，用数学式子可表达如下：
τ3ln K y = 或
y e K d dy 3=τ （1-16） 此式表明膜的厚度与时间成对数关系。当形成很薄的膜时，就能强
烈地阻滞金属继续氧化，随着膜的增厚，膜的成长所受到的阻滞作用要比抛物线关系中的阻滞作用大得多。
实验证明，金属在较低温度以及某些抗氧化性能良好的金属，其氧化速度的规律服从对数关系。例如，Fe在375℃以下的氧化，Zn、Ni、Cu分别在225℃、650℃、100℃以下的氧化，以及Al、Cr、Si和它们的合金都服从此规律。图1-5为氧化速度规律。
图1-5 氧化速度规律《化工机械腐蚀与防护》P66——图3-10
4．金属氧化的综合曲线
⑴同一金属在不同的条件（如温度、时间、介质成分等因素）下，其氧化速度规律往往是不同的。例如Cu在300～1000℃是按抛物线规律氧化，而在100℃以下则按对数规律氧化；Fe在500～1100℃是按抛物线规律氧化，而在400℃以下按对数规律氧化。
⑵抛物线规律或直线规律氧化的金属在氧化初始阶段通常也是按直线规律氧化的。
⑶时间对氧化动力学曲线也有影响。图1-6为Cu在500℃的氧化曲线，由于膜在增厚过程中，几次为内应力作用而遭破坏，曲线有几个线段组成，在每个时间段内，氧化曲线均由直线线段、过渡段和抛物线段组合而成，使得在总的试验过程中趋于直线规律。
因此金属或合金的氧化曲线往往是包括了不同规律的综合曲线。
图1-6 Cu在500℃的氧化曲线 P14 教材图1-5
§1—4 常见的化学腐蚀
化学腐蚀虽然没有电化学腐蚀那么普遍和严重，但是在生产实际中，由于许多机器和设备都是在高温条件下操作的，因此金属的化学腐蚀在高温环境中是个不可忽视的问题，对其的研究具有十分重要的现实意义。以下简要介绍几种常见的化学腐蚀。
一、 高温气体腐蚀
在生产实践中，许多的机械设备处于高温气体的环境中工作，比如单质气体O 2、Cl 2、S 2、H 2等，以及气体化合物H 2O 、CO 2、SO 2、H 2S 和HCl 等，此时设备材料会发生化学腐蚀。例如金属在冶炼、轧
制与热处理过程中的氧化剥落；合成氨工业中高温高压的氢、氮、氨等气体对设备的腐蚀；乙烯工业中高温裂解炉管及核工业设备的氧化破坏等，这些都属于金属的高温气体腐蚀。
1．钢铁的高温氧化
钢铁在空气中加热时，在较低的温度（200～300℃）下表面已经开始出现可见的氧化膜。随着温度的升高，氧化速度不断加快，600℃以前的氧化速度相对较慢，800℃以上钢铁的氧化速度剧增。钢铁在高温氧化中生成的氧化膜结构是十分复杂的，它有三种氧化物组成，即由内到外为FeO 、Fe 3O 4和Fe 2O 3。
图1-7 高温氧化时氧化物的形成《化工机械腐蚀与防护》 P68图3-11
由图1-7可见，钢铁在600℃以上氧化膜的增长机理：FeO 是P 型半导体，具有高浓度的Fe 2+空位。致使Fe 2+快速向外扩散，在FeO/Fe 3O 4界面与O 2-结合成FeO ，并以非常高的速度使其增厚；Fe 2O 3是具有阴离子空位的N 型半导体，O 2-通过空位向内扩散，在Fe 2O 3/ Fe 3O 4界面与Fe 2+结合成，Fe 3O 4中P 型半导体占优势，它的电导率比
FeO 低的多，有时也表示为32O Fe FeO 。这层膜的成长是由于导电的80%是Fe 2+向外扩散，20%是O 2-向内扩散。
在这些氧化物中，FeO 结构疏松，易于破裂，保护作用较弱，而Fe 2O 3和 Fe 3O 4结构较致密，有较好的保护性。因此，在600℃以
下，钢铁在空气中仅生成Fe 2O 3和 Fe 3O 4，相对说来它们有保护作用，
氧化速度较低。而当温度超过600℃时，氧化层中出现大量有晶格缺陷的FeO ，使Fe 2+易于扩散，氧化速度就大大增加。
2．钢铁的脱碳
钢铁在气体腐蚀过程中，通常总是伴随着“脱碳”现象的发生。脱碳是指在腐蚀过程中，除了生成氧化皮之外，与氧化皮相毗连的
未氧化的钢层表面发生渗碳体（Fe 3C ）减少的现象，结果使材料表
层的含碳量降低，使材料的力学性能发生恶化。这主要是由于钢表面的渗碳体与介质中的O 2、H 2、CO 2和H 2O 蒸汽等作用的结果。发生
的化学反应如下：
CO Fe O C Fe +→+32
123 CO Fe CO C Fe 2323+→+
2233H CO Fe O H C Fe ++→+
42332CH Fe H C Fe +→+
脱碳作用生成的气体，使表面膜的完整性受到破坏，从而降低了膜的保护作用，加快了腐蚀的进行。同时，由于钢表面的渗碳体减少，因而使表面层的硬度和强度都降低，这对于必须具有高强度和高硬度的重要零件是极为不利的。由于脱碳，使得淬火的工具切削刃失去硬度，曲轴的疲劳极限明显降低。
3．铸铁的肿胀
铸铁的肿胀实际上是一种晶间气体腐蚀的形式。铸铁制件发生气体腐蚀，是由于腐蚀性气体沿着晶粒边界、石墨夹杂物和细微裂缝渗入到铸铁内部发生了氧化作用。由于所生成的氧化物体积较大，因此不仅引起铸件机械强度大大降低，而且铸件的尺寸也显著增大。
实践证明，当高温氧化是周期性进行的，而且加热的最高温度超过铸铁的相变化温度时，肿胀现象就会大大加强。
4．氢蚀
钢材受高温高压的氢气作用而变脆甚至破裂的现象称为氢腐蚀。随着石油、化学工业的发展，出现了设备大型化和高温高压化的倾向。如合成氨、合成甲醇、合成橡胶、石油加氢裂化等等，许多反应过程都是在高温高压的氢气介质中进行的，因此，钢制设备均可能遭受严重的氢腐蚀。
钢材发生氢腐蚀可以分为两个阶段：氢脆阶段和氢侵蚀阶段。 ⑴氢脆阶段
当温度和压力比较低，或者温度、压力虽不低，但钢材与氢气
接触时间不长时，钢的氢腐蚀不严重，只是韧性降低，材料变脆。这是因为钢材与氢气接触后，氢被吸附在钢材表面上，然后被分解为氢原子并沿晶粒边界向钢材内部扩散。尤其当钢材受力变形时，会剧烈地加速氢原子的扩散，高速扩散的氢原子在滑移面上转变为分子状态，而分子氢不具有扩散能力，在晶间积聚产生内压力，使钢材进一步变形受到限制而呈现脆性。处于氢脆阶段的钢材，由于内部未与氢气发生化学作用，组织结构并未发生破坏，而溶解在钢中的氢往往可以用低压下加热或常温下静置的方法使之从钢中逸出，则钢材的脆性可以部分消除，甚至可以恢复钢材原来的韧性。由于处于氢脆阶段，钢材并未破坏，所以也常称为氢腐蚀的孕育期。孕育期的长短与温度、压力有关，压力升高，溶解的氢原子增多；温度升高，氢原子在钢材内部的扩散速度加快，因此，温度和压力都使孕育期缩短。
⑵ 氢侵蚀阶段
当温度和压力较高，或者钢材与氢气接触的时间很长，则钢材将由氢脆阶段发展成为氢侵蚀阶段，溶解在钢中的氢将与钢中的渗碳体发生脱碳反应生成甲烷：
↑+→+42332CH Fe H C Fe
?????
?→++→42323CH H C C Fe C Fe
随着反应的不断进行，钢中的Fe 3C 不断脱碳变成铁素体，并不
断生成CH 4，而CH 4在钢内扩散困难，积聚在晶界原有的微观空隙内，
随着反应的不断进行而愈聚愈多，产生很大的内应力，形成局部高压，造成应力集中，使细微的空隙开口、扩大、传播，引起钢材中出现大量细小的晶界裂纹和起泡，这就使钢材的强度和韧性大为降低，甚至开裂，导致设备破坏。钢内裂纹的产生，除了上述甲烷积聚形成局部高压、钢材脱碳强度降低以外，有人认为还由于渗碳体（Fe 3C ）转变为铁素体以后，体积缩小了0.7%，因而使钢材内部产
生裂纹。
注：产生氢腐蚀的钢材，由于裂纹很小而且数目非常多，从外观上又很难凭
肉眼直接观察到明显的痕迹，往往设备突然出现破裂。所以氢腐蚀是一种很危险的腐蚀。
⑶ Nelson曲线
氢在常温常压下不会使钢材遭受明显的腐蚀，只有当温度和压力达到一定数值以后，氢腐蚀才会发生。在一定氢气压力下，渗碳体与氢发生反应有一最低温度，称为氢腐蚀的起始温度，它是衡量钢材抗氢腐蚀的性能指标。低于这个温度时氢腐蚀反应极慢，可以认为对钢材无害。
渗碳体与氢反应生成甲烷是一个体积缩小的反应，氢的压力升高将加速氢腐蚀的进行，所以存在一个产生氢腐蚀的最低氢分压，低于这一压力时，不管温度多高，氢腐蚀均不会发生。这是因为氢分压很低时，氢原子向钢材内部的扩散深度很小，所产生的甲烷压力也很低，而且生成的甲烷可能又从钢内逸出，残存的甲烷不足以产生高压而引起钢材裂纹。所以钢材在高温低压下并不发生氢腐蚀，只发生表面脱碳反应。
经过大量的工程实践，人们把几种钢材发生氢腐蚀的起始温度和压力的组合条件表示在Nelson曲线中，如图1-8所示。线图上的曲线为安全—危险的临界线，每条曲线的下方为不发生氢腐蚀的区域；上方为氢腐蚀区。并且从图上可以看出：温度比压力对氢腐蚀的影响更大。实际上该图主要根据许多加氢设备中的损伤事例和使用成功的事例而制成的，并且经受了实际的检验。目前世界各国在炼油、化工临氢设备的设计中，广泛应用Nelson线图来选用抗氢腐蚀的钢材。
图1-8 Nelson曲线图《化工机械腐蚀与防护》P70 图3-12 5．高温硫化
气体中含有的S蒸气、SO
2或H
2
S等成分在高温下可起氧化剂的
作用。金属与含硫气体（S蒸气、SO
2或H
2
S等）接触，反应生成硫
化物，使金属不断腐蚀的现象，称为硫化。硫化是广义的氧化，它比氧化作用更严重。我们说硫化比氧化更严重，主要是由于金属硫
化物的一系列特性造成的。与金属氧化物相比，硫化物具有以下更特殊的性能：
⑴ 金属硫化物的PB 比更大，因而生成硫化物膜有更大的内应力，易于使膜破裂。比如，FeS 、NiS 、MnS 、CrS 和CuS 等的体积与其相应的金属的体积之比，一般在2.5～3.0之间。
⑵ 金属硫化物的晶格缺陷浓度比相应的氧化物高得多，使各种离子在膜中扩散更容易。例如FeO 的过剩O 2-为9～10%，800℃时FeO 的精确分子式为Fe 0.89O ，而FeS 中S 2-
的过剩达15%，800℃时FeS 的
精确分子式为Fe 0.8S 。也就是说，FeS 中的Fe 2+空位浓度比FeO 的Fe 2+
空位浓度要高得多，因而Fe 2+通过Fe 2+空位向外扩散的速率也就大得多。
⑶ 金属硫化物的熔点比对应的氧化物低得多，特别是金属-金属硫化物的共晶点更低，容易出现液相而失去保护性，加剧腐蚀进程。
⑷ 硫对金属氧化物有很强的破坏能力。硫可能以先溶解后渗透的方式或直接渗透的形式穿过金属氧化物，导致硫在金属-氧化物的界面聚集，并沿着金属的晶界渗透，促使内硫化、氧化；同时使氧化膜疏松、开裂、剥落，或生成夹杂硫化物的输送氧化物，瓦解氧化物的保护功能。
6．烟气的露点腐蚀
在石油化工工业中，由于各种加热炉所用的一般燃油或燃气中均含有少量的硫，硫燃烧后全部生成SO 2，由于燃烧室中由过量的氧
气存在，所以又有少量的SO 2进一步再与氧化合形成SO 3。在通常的
过剩空气系数条件下，全部SO 2中约有1～3%转化成SO 3。在高温烟
气中的SO 3不腐蚀金属，但当烟气温度降到400℃以下，将与水蒸气
化合生成稀硫酸，其反应式如下： ↑?→?↑+↑4240023SO H O H SO
烟气的温度继续下降，当降至150～170℃时，已达到硫酸的结露温度，这时稀硫酸就会凝结到加热炉的受热面上从而发生低温硫酸腐蚀。由于这种腐蚀发生在硫酸的结露温度以下，所以又称作露
点腐蚀。在发生低温硫酸腐蚀的同时，凝结在低温受热面上的硫酸液体，还会粘附烟气中的灰尘形成不易清除的积垢，使烟气通道不畅甚至堵塞。
在工程实际中，露点腐蚀已经引起广大工程技术人员的广泛注意。因为，要想提高加热炉的热效率，就要降低烟气的排放温度，而降低烟气的排放温度，又会引起严重的露点腐蚀。因此实践中往往在加热炉的低温部分，尤其是烟囱选用高规格的材料来预防露点腐蚀。
总结：以上我们主要讲了钢铁的氧化、钢铁的脱碳、氢蚀、铸铁的肿胀、高温硫化以及露点腐蚀等几种重要的高温气体腐蚀现象和它们的腐蚀机理。
二、液态金属的高温腐蚀
液态金属中高温腐蚀的机理和金属的高温气体腐蚀不同，主要取决于液态金属和固态金属之间的相互作用。不同的相互作用导致不同的腐蚀机理。
1．态金属从热端将固态金属溶解，并将其从热端传导到冷端沉积出来。这种方式属物理溶解过程，大多发生在用液态金属做导热物质且存在冷、热端温差的场合。
2．态金属与固态金属发生化学反应，在固态金属表面生成金属间化合物。
3．态金属向固态金属扩散，在固态金属表面组合成新的合金或化合物。
固态金属中的合金元素和液态金属中的杂质对液态金属中发生的腐蚀影响很大；液态金属中若含有氧、碳、氮、氢等非金属杂质时，会在固态金属表面生成氧化物、碳化物、氮化物、氢化物。如果这些生成物与固态金属附着性差，容易剥离，则腐蚀加速进行。所以在液态金属存在的场合，对固态金属的选材和液态金属中的杂质含量都应该慎重考虑。
三、熔盐腐蚀
金属材料与熔融的盐类接触常会发生严重的腐蚀，称作熔盐腐
蚀。这种腐蚀的机理与液态金属的腐蚀机理相似。从腐蚀的性质来讲，可能有两种不同的腐蚀：
1．熔盐化学腐蚀：即金属与熔盐间发生化学反应，或者溶于熔盐中的氧之间化学反应的结果。
2．熔盐电化学腐蚀：熔盐属于离子导体，具有良好的导电性，熔盐中的金属会发生与水溶液腐蚀相似的电化学腐蚀过程。
最可能发生熔盐腐蚀的工业设备是热处理用的盐浴炉，使用不当，被处理的工件会发生氧化、脱碳以及腐蚀麻点。同时炉子的电极或坩埚发生的腐蚀更为严重，这些构件的腐蚀或烧损往往是炉子发生报废的主要原因。
金属的电化学腐蚀与防护测试题(含答案)
金属的电化学腐蚀与防护测试题(含答案) 《金属的电化学腐蚀与防护》 一、选择题 1. 为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是 A. 在精密机床的铁床上安装铜螺钉 B. 在排放海水的钢铁阀门上用导线 连接一块石墨，一同浸入海水中 C. 在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里 D. 在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极 2. 以下现象 与电化学腐蚀无关的是 A. 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B. 生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈 C. 铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈 D. 银制奖牌久置后表面变暗 3. 埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下被腐蚀的速度最慢的是 A. 在含铁元素较多的酸性土壤中 B. 在潮湿疏松透气的土壤中 C. 在干燥 致密不透气的土壤中 D. 含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中 4. 下列各方法中能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是①金属表面涂抹油漆②改变金属的内部结构③保持金属表面清洁干燥④在金属表面进行电镀⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜 A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．全部 5. 下列对金属及其制品的防护措施中，错误的是 A. 铁锅用完后，用水刷去其表面的油污，置于潮湿处 B. 通过特殊工艺，增加铝制品表面的氧化膜 C. 对于易生锈的铁制品要定期刷防护漆 D. 把Cr、Ni等金属加入到普通钢里制成不锈钢 6. 为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时现象描述不正确的是 A．装置Ⅰ左侧的液面一定会上升 B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低 C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 7. 下列关于金属腐蚀正确的是： A. 金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是：M + n H2O === M(OH)n + n/2 H2↑ B. 金属的化学腐蚀的实质是：M ?C ne- ＝ Mn+ ，电子直接转移给氧化剂 C. 金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D. 在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 8. 随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提上议事日程，其首要原因是 A．利用电池外壳的金属材料 B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C．不使电池
常用食品防腐剂及使用安全比较资料
常用食品防腐剂及使用安全比较 化学与环境科学学院 10材料化学王珊 20101103962 指导教师王喜贵教授 摘要：食品的腐败变质会引起巨大的经济损失, 如何防止腐败是食品科学工作者最为关注的一个问题。目前,常用的防腐措施是添加食品防腐剂, 食品防腐剂分为化学防腐剂、天然防腐剂和复合型防腐剂, 其中使用最为广泛的是化学防腐剂。但随着人们对健康的重视, 天然防腐剂和复合型防腐剂的应用会越来越广泛。本文将对食品防腐剂分类和对防腐剂安全使用进行阐释。 关键词：天然防腐剂化学防腐剂复合型防腐剂 防腐剂的定义 防腐剂(preservative)是天然或合成的化学成分，用于加入食品、药品、颜料、生物标本等，抑制微生物生长繁殖或或化学变化引起的腐败。 防腐剂主要作用是抑制微生物的生长和繁殖，以延长食品的保存时间，抑制物质腐败的药剂。食品防腐剂能抑制微生物活动，防止食品腐败变质，从而延长食品的保质期。绝大多数饮料和包装食品想要长期保存，往往都要添加食品防腐剂。防腐剂是用以保持食品原有品质和营养价值为目的的食品添加剂，它能抑制微生物活动、防止食品腐败变质从而延长保质期。规定使用的防腐剂有苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙等25种。 1. 化学合成防腐剂 凡能抑制微生物的生长活动, 延长食品腐败变质或生物代谢的化学制品都是化学防腐剂。目前常用的主要有苯甲酸(钠)、山梨酸(钾)、对羟基苯甲酸酯、丙酸盐、亚硫酸及其盐类、硝酸及亚硝酸盐类。 1.1苯甲酸和苯甲酸钠 苯甲酸又名安息香酸，是各国允许使用而且历史比较悠久的食品防腐剂。苯甲酸为白色鳞片状或针状结晶，无臭或微带安息香气味, 味微甜有收敛性, 在空气中稳定，难溶于水，易溶于乙醇。苯甲酸钠易溶于水，生产上使用较为广泛。防腐机理：苯甲酸钠亲油性大，易穿透细胞膜进入细胞体内，干扰细胞膜的通透性，抑制细胞膜对氨基酸的吸收，并抑制细胞的呼吸酶系的活性，从而达到防腐的目的。 1.2山梨酸和山梨酸钾 山梨酸又名花楸酸，为无色针状或白色粉末状结晶，无臭或稍有刺臭，耐光耐热，但在空气中长期放置易被氧化变色，防腐效果也有所降低。山梨酸难溶于水而易溶于乙醇等有机溶剂。山梨酸钾极易溶于水，也易溶于高浓度蔗糖和食盐
金属防腐蚀的方法
防止金属腐蚀的方法和途径很多，主要有以下几种： 一、提高金属材料内在耐蚀性能 采用不易与周围介质发生反应的金属及合金材料来加工产品，是有效的防腐办法。例如，有些金属及合金在空气单不易氧化，或能生成致密的钝化薄膜，可以抵抗酸、碱、盐腐蚀，如不锈钢，就是在钢中加入定量的铬、镍、钦等元素，当铬元素含量超过12%时，就可以起到不锈的作用。有些在高温高压时性能稳定，如耐热不起皮钢;有些在空气中不易腐蚀，如铝、锌等。获得这种金属材料的途径卞要是采用冶炼方法来改变金属的化学成分，例如在碳钢中加入镍、铬、硅、锰、钒等元素炼成耐蚀合金钢。不锈钢就是含有较多铬、镍、钛等元素的高合金钢。耐蚀低合金钢就是在钢中加入微量的钒、钛、稀土等元素炼成的低合金耐蚀钢。此外，对于某些金属材料，还可以通过热处理方法，改变金属的金相组织，提高耐蚀性能。 二、涂、镀非金属和金属保护层 在金属表面上制成保护层，借以隔开金属与腐蚀介质的接触，从而减少腐蚀。根据构成保护层的物质，可以分为以下几类：(1)非金属保护层把有机和无机化合物涂覆在金属表面，如油漆、塑料、玻璃钢、橡胶、沥青、搪瓷、混凝土、珐琅、防锈油等。在金属表面涂覆非金属保护层，用得最广泛的是油漆和塑料涂层。油漆是千百年来的传统方法，但油漆在造漆和涂装过程中有环境污染现象，正在变革工艺，向水溶性方向发展。塑料涂层是近几十年来发展最快的防腐方法，尤其是把有机树脂做成粉末涂料，采用各种方法在金属表面形成优良的涂层，获得了空前的发展。(2)金属保护层在金属表面镀上一种金属或合金，作为保护层，以减慢腐蚀速度。用作保护层的金属通常有锌、锡、铝、镍、铬、铜、镉、钛、铅、金、银、钯、铑及各种合金等。获得金属镀层的方法也有许多。①电镀用电沉积的方法在金属表面上镀上层金属或合金。镀层金属有
第一章化学绪论分析
第一章绪论 教学要求：1、了解分析化学的任务和作用；2、了解各种分析方法的特点 §1-1 分析化学的任务、作用 分析化学在英文中为Analytical Chemistry，Analytical一词本意为分析的，解析的，分解的，也就是意味着分析化学与（样品）的分解，（成分、结构）的分析有关。 分析化学研究的对象是物质的化学组成和结构。解决的问题是(1)物质中含有哪些组分，这些组分可以是离子、元素、化合物、官能团；(2)这些组分在物质中如何分布?(存在形式?分子结构？晶体结构?); (3)各组分的相对百分含量多少？ 1、任务： 到这里我们可以回答分析化学的主要任务是：鉴定（identification）物质的组分和结构以及测定（detection）有关组分的含量。要完成这样的任务，必须具备两个要求：(1)研究物质的分析方法(2)分析化学的理论。 从而我们可为分析化学下一个定义：分析化学是研究物质的分析方法及有关理论的一门科学。是化学的一个分支。 2、作用： 分析化学是一门工具科学，是其它化学学科的“帮手”。历史上一些化学基本定律（原子论、质量守恒、周期律）的发现都与分析化学的作用密不可分。化学也是一门中心科学，它与社会各方面的需要都有密切关系——[美]Pimentel G C 《化学中的机会——今天和明天》 在国民经济的许多部门，分析化学更是具有很大的实用意义。例如： (1)科学研究中，从月球上取回一些岩石样品，想了解月球和地球的岩石有何异 同。从而推断月球的形成过程与地球有无联系。这就首先用到分析化学的知识，将样品分解或溶解→阳离子分析→阴离子分析→哪些化合物→相对含量？ (2) 工业上，产品的检验，新产品的研制、废水、废渣、废气的处理和利用
化学中的防腐剂
说说化学中的防腐剂 一、什么是防腐剂 防腐剂是用于保持食品原有品质和营养价值为目的食品添加剂，它能抑制微生物的生长繁殖，防止食品腐败变质而延长保质期。 二、防腐剂的防腐原理是什么 防腐剂的防腐原理大致有如下3种：一是干扰微生物的酶系，破坏其正常的新陈代谢，抑制酶的活性；二是使微生物的蛋白质凝固和变性，干扰其生存和繁殖；三是改变细胞浆膜的渗透性，抑制其体内的酶类和代谢产物产物的排除，导致其失活。 三、常见的化学防腐剂有哪些 1．苯甲酸（C 6H 5COOH ）及其盐类 防腐机理：苯甲酸钠（C 6H 5COONa ）亲油性大，易穿透细胞膜进入细胞体内，干扰细胞膜的通透性，抑制细胞膜对氨基酸的吸收，并抑制细胞的呼吸酶系的活性，从而达到防腐的目的。其防腐最佳PH 为2.5~4.0，在PH=5.0以上的产品中，杀菌效果不是很理想。因为其安全性只相当于山梨酸钾（CH 3CH=CHCH=CHCOOK ）的40 1，日本已全面取缔其在食品中的应用。 2．山梨酸（CH 3CH=CHCH=CHCOOH ）及其盐（常见：山梨酸钾）类 防腐机理：主要是通过抑制微生物体内的脱氢酶系统，从而达到抑制微生物和起到防腐的作用。对细菌、霉菌、酵母菌均有抑制作用。防腐效果明显高于苯甲酸类，是苯甲酸盐的5-10倍。产品毒性低，相当于食盐的一半。其防腐效果随PH 的升高而减弱，PH ＝3时防腐效果最佳。PH 值达到6时仍有抑菌能力，但最低浓度不能低于0.2%。毒性比尼泊金酯(C 8H 8O 3)还要小。在我国可用于酱油、醋、面酱类，饮料、果酱类等中。 3． 脱氢乙酸（C 8H 7O 4H ）及钠盐类 防腐机理：对食品中的细菌、霉菌、酵母菌的生长有着较强抑制作用。广泛用于肉类、鱼类、蔬菜、水果、饮料类、糕点类等的防腐保鲜。脱氢乙酸及其钠盐对光和热稳定，在水溶液中降解为醋酸，对人体无毒。 4．尼泊金酯 (C 8H 8O 3)类（即对羟基苯甲酸酯类）， 防腐机理是：破坏微生物的细胞膜，使细胞内的蛋白质变性，并能抑制细胞
设备防腐蚀办法
设备防腐蚀办法引言 防腐蚀的方法总的来说可以分为两大类：一是正确地选择防腐蚀材料和其他防腐蚀措施；二是选择合理的工艺操作及设备结构。严格遵守化工生产的工艺规程，可以消除不应当发生的腐蚀现象，而即使采用良好的耐腐蚀材料，在操作工艺上不腐蚀规程，也会引起严重的腐蚀。目前，化工生产中常用的防腐蚀方法有以下几种。 1 正确选材和设计 了解不同材料的耐蚀性能，正确地、合理地选择防腐蚀材料是最行之有效的方法。众所周知，材料的品种很多，不同材料在不同环境中的腐蚀速度也不同，选材人员应当针对某一特定环境选择腐蚀率低、价格较便宜、物理力学性能等满足设计要求的材料，以便设备获得经济、合理的使用寿命。 2 调整环境 如果能消除环境中引起腐蚀的各种因素，腐蚀就会终止或减缓，但是多数环境是无法控制的，如大气和土壤中的水分，海水中的氧等都不可能除去，且化工生产流程也不可能随意更改。但是有些局部环境是可以被调整的，如锅炉进水先去除氧（加入脱氧剂亚硫酸钠和肼等），可保护锅炉免遭腐蚀；又如空气进入密闭的仓库前先出去水分，也可避免贮存的金属部件生锈；为了防止冷却水对换热器和其他设备造成结垢和穿孔，可在水中加入碱或酸以调节PH值至最佳范围（接近中性）；炼油工艺中常加碱或 氨使生产流体保持中性或碱性。温度过高时，可在器壁冷却降温，或在设备内壁砌衬耐火砖隔热，等。这些都是改变环境且不影响产品和工艺的前提下采用的方法，在允许的前提下，建议工艺中选用缓和的介质代替强腐蚀介质。 3
加入缓蚀剂 通常，在腐蚀环境中加入少量缓蚀剂就可以大大减缓金属的腐蚀，我们一般将它分为无机、有机和气相缓蚀剂三类，其缓蚀机理也各不相同。 1无机缓蚀剂 有些缓蚀剂会使阳极过程变慢，称之为阳极型缓蚀剂，它包括促进阳极钝化的氧化剂（铬酸盐、亚硝酸盐、铁离子等）或阳极成膜剂（碱、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸盐等），它们主要在阳极区域反应，促进阳极极化。一般阳极缓蚀剂会在阳极表面生成保护膜，这种情况下的缓蚀效果较好，但也存在一定风险，因为如果剂量不充足，会造成保护膜不完整，膜缺陷处暴露的裸金属面积小，阳极电流密度大，更容易发生穿孔。另一类缓蚀剂是在阴极反应，如钙离子、锌离子、镁离子、铜离子、锰离子等与阴极产生氢氧根离子，形成不溶性的氢氧化物，以厚膜形态覆盖在阴极表面，因而阻滞氧扩散到阴极，增大浓差极化。除此之外，也有同时阻滞阳极和阴极的混合型缓蚀剂，但加入量一般都需要先通过试验才可确定。 2有机缓蚀剂 有机缓蚀剂是吸附型的，吸附在金属表面，形成几个分子厚的不可视膜，可同时阻滞阳极和阴极反应，但对二者的影响力稍有不同。常用无机缓蚀剂有含氮、含硫、含氧及含磷的有机化合物，其吸附类型随有机物分子构型的不同可分为静电吸附、化学吸附及π键（不定位电子）吸附。有机缓蚀剂的发展很快，用途十分广泛，但是使用它同时也会产生一些缺点，如污染产品，特别是食品类，缓蚀剂可能对生产流程的这一部分有利，但进入另一部分则变为有害物质，也有可能会阻抑需要的反应，如酸洗时使去膜速度过缓，等。 3气相缓蚀剂 这类缓蚀剂是挥发性很高的物质，含有缓蚀基团，一般用来保护贮藏和运输中的金属零部件，以固体形态应用居多。它的蒸汽被大气中的水分解出有效的缓蚀基团，吸附在金属表面，达到减缓腐蚀的目的。另外，它也是一种吸附性缓蚀剂，被保护的金属表面不需要除锈处理。
金属材料的电化学腐蚀与防护
金属材料的电化学腐蚀与防护 一、实验目的 1.了解金属电化学腐蚀的基本原理。 2.了解防止金属腐蚀的基本原理和常用方法。 二、实验原理 1．金属的电化学腐蚀类型 (1)微电池腐蚀 ①差异充气腐蚀 同一种金属在中性条件下，如果不同部位溶解氧气浓度不同，则氧气浓度较小的部位作为腐蚀电池的阳极，金属失去电子受到腐蚀；而氧气浓度较大的部位作为阴极，氧气得电子生成氢氧根离子。如果也有K3[Fe(CN)6]和酚酞存在，则阳极金属亚铁离子进一步与K3[Fe(CN)6]反应，生成蓝色的Fe3[Fe(CN)6]2沉淀；在阴极，由于氢氧根离子的不断生成使得酚酞变红（亦属于吸氧腐蚀）。两极反应式如下： 阳极(氧气浓度小的部位)反应式： Fe = Fe2＋＋2e－ 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) 阴极(氧气浓度大的部位)反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ ②析氢腐蚀 金属铁浸在含有K3[Fe(CN)6]2的盐酸溶液中，铁作为阳极失去电子，受腐蚀，杂质作为阴极，在其表面H＋得电子被还原析出氢气。两极反应式为： 阳极：Fe = Fe2＋＋2e－ 阴极：2H＋+2e－= H2↑ 在其中加入K3[Fe(CN)6]，则阳极附近的Fe2＋进一步反应： 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) （2）宏电池腐蚀 ①金属铁和铜直接接触，置于含有NaCl、K3[Fe(CN)6]、酚酞的混合溶液里，由于?O(Fe2＋/Fe)< ?O（Cu2＋/Cu），两者构成了宏电池，铁作为阳极，失去电子受到腐蚀（属于吸氧腐蚀）。两极的电极反应式分别如下： 阳极反应式： Fe = Fe2＋＋2e－ 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) 阴极(铜表面)反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ 在阴极由于有OH－生成，使c(OH－)增大，所以酚酞变红。
最新材料化学课后题答案第一章
第一章绪论 1.什么是材料化学？其主要特点是什么？ 答：材料化学是关于材料的结构，性能，制备和应用的化学；其主要特点是跨学科性和实践性。 2.新石器时代的标志是什么？ 答：其标志为陶器和农业的出现。 3.材料与试剂的主要区别是什么？ 答：试剂在使用过程中通常被消耗并转化成别的物质，而材料则一般可重复，持续使用，除了正常消耗，它不会不可逆的转变成别的物质。 4.材料按其组成和结构可以分为哪几类？ 答：金属材料，无机非金属材料，聚合物材料和复合材料。 5、简述材料化学的主要研究内容 结构：组成原子、分子在不同层次上彼此结合的形式、状态和空间分布 性能：材料固有的化学、物理及力学方面的性能 制备：将原子、分子聚合起来并最终转变为有用产品的一系列连续的过程 应用 中国农业银行企业文化核心理念 一、中国农业银行使命 面向“三农”，服务城乡，回报股东，成就员工 二、中国农业银行愿景 建设城乡一体化的全能型国际金融企业 三、中国农业银行核心价值观 诚信立业，稳健行远 四、核心价值观指导下的相关理念 （一）经营理念：以市场为导向，以客户为中心，以效益为目标。 （二）管理理念：细节决定成败，合规创造价值，责任成就事业。 （三）服务理念：客户至上，始终如一。 （四）风险理念：违规就是风险，安全就是效益。 （五）人才理念：德才兼备，以德为本，尚贤用能，绩效为先。
中国农业银行企业文化核心理念简要释义 一、中国农业银行使命：面向“三农”，服务城乡，回报股东，成就员工 使命是中国农业银行开展全部活动的根本原因和终极责任的集中反映。中国农业银行致力为中国“三农”事业贡献力量，为最广大城乡客户提供优质金融产品与服务，为股东创造持续一流价值回报，为员工创造良好工作环境、搭建事业发展平台，着力实现与国家、社会、客户、股东以及员工等各利益相关方的和谐相处、繁荣共进。
设备防腐蚀办法
设备防腐蚀办法 引言 防腐蚀的方法总的来说可以分为两大类：一是正确地选择防腐蚀材料和其他防腐蚀措施；二是选择合理的工艺操作及设备结构。严格遵守化工生产的工艺规程，可以消除不应当发生的腐蚀现象，而即使采用良好的耐腐蚀材料，在操作工艺上不腐蚀规程，也会引起严重的腐蚀。目前，化工生产中常用的防腐蚀方法有以下几种。 1 正确选材和设计 了解不同材料的耐蚀性能，正确地、合理地选择防腐蚀材料是最行之有效的方法。众所周知，材料的品种很多，不同材料在不同环境中的腐蚀速度也不同，选材人员应当针对某一特定环境选择腐蚀率低、价格较便宜、物理力学性能等满足设计要求的材料，以便设备获得经济、合理的使用寿命。 2 调整环境 如果能消除环境中引起腐蚀的各种因素，腐蚀就会终止或减缓，但是多数环境是无法控制的，如大气和土壤中的水分，海水中的氧等都不可能除去，且化工生产流程也不可能随意更改。但是有些局部环境是可以被调整的，如锅炉进水先去除氧（加入脱氧剂亚硫酸钠和肼等），可保护锅炉免遭腐蚀；又如空气进入密闭的仓库前先出去水分，也可避免贮存的金属部件生锈；为了防止冷却水对换热器和其他设备造成结垢和穿孔，可在水中加入碱或酸以调节PH值至最佳范围（接近中性）；炼油工艺中常加碱或氨使生产流体保持中性或碱性。温度过高时，可在器壁冷却降温，或在设备内壁砌衬耐火砖隔热，等。这些都是改变环境且不
影响产品和工艺的前提下采用的方法，在允许的前提下，建议工艺中选用缓和的介质代替强腐蚀介质。 3 加入缓蚀剂 通常，在腐蚀环境中加入少量缓蚀剂就可以大大减缓金属的腐蚀，我们一般将它分为无机、有机和气相缓蚀剂三类，其缓蚀机理也各不相同。 1无机缓蚀剂 有些缓蚀剂会使阳极过程变慢，称之为阳极型缓蚀剂，它包括促进阳极钝化的氧化剂（铬酸盐、亚硝酸盐、铁离子等）或阳极成膜剂（碱、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸盐等），它们主要在阳极区域反应，促进阳极极化。一般阳极缓蚀剂会在阳极表面生成保护膜，这种情况下的缓蚀效果较好，但也存在一定风险，因为如果剂量不充足，会造成保护膜不完整，膜缺陷处暴露的裸金属面积小，阳极电流密度大，更容易发生穿孔。另一类缓蚀剂是在阴极反应，如钙离子、锌离子、镁离子、铜离子、锰离子等与阴极产生氢氧根离子，形成不溶性的氢氧化物，以厚膜形态覆盖在阴极表面，因而阻滞氧扩散到阴极，增大浓差极化。除此之外，也有同时阻滞阳极和阴极的混合型缓蚀剂，但加入量一般都需要先通过试验才可确定。 2有机缓蚀剂 有机缓蚀剂是吸附型的，吸附在金属表面，形成几个分子厚的不可视膜，可同时阻滞阳极和阴极反应，但对二者的影响力稍有不同。常用无机缓蚀剂有含氮、含硫、含氧及含磷的有机化合物，其吸附类型随有机物分子构型的不同可分为静电吸附、化学吸附及π键（不定位电子）吸附。有机缓蚀剂的发展很快，用途十分广泛，但是使用它同时也会产生一些缺点，如污染产品，特别是食品类，缓蚀剂可能对生产流程的这一部分有利，但进入另一部分则变为有害物质，也有可能会阻抑需要的反应，如酸洗时使去膜速度过缓，等。
食品防腐剂介绍
食品防腐剂是能防止由微生物引起的腐败变质、延长食品保藏期的食品添加剂。因兼有防止微生物繁殖引起食物中毒的作用，又称抗微生物剂。 食品防腐剂是抑制物质腐败的药剂，即对以腐败物质为代谢底物的微生物的生长具有持续的抑制作用。重要的是它能在不同情况下抑制最易发生的腐败作用，特别是在一般灭菌作用不充分时仍具有持续性的效果。由于在食品中使用防腐剂受到限制，因此多靠干燥、腌制等一些物理的方法。 我国规定使用的防腐剂有苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙等25种。 食品防腐剂应具备如下条件： 1）性质较稳定：加入到食品中后在一定的时期内有效，在食品中有很好的稳定性 2）低浓度下具有较强的抑菌作用 3）本身不应具有刺激气味和异味 4）不应阻碍消化酶的作用，不应影响肠道内有益菌的作用 5）价格合理，使用较方便。 食品防腐剂防腐作用机理如下：· ①能使微生物的蛋白质凝固或变性，从而干扰其生长和繁殖。 ②防腐剂对微生物细胞壁、细胞膜产生作用。由于能破坏或损伤细胞壁，或能干扰细胞壁合成的机理，致使胞内物质外泄，或影响与膜有关的呼吸链电子传递系统，从而具有抗微生物的作用。 ③作用于遗传物质或遗传微粒结构，进而影响到遗传物质的复制、转录、蛋白质的翻译等。 ④作用于微生物体内的酶系，抑制酶的活性，干扰其正常代谢。 食品防腐剂分类如下： 食品防腐剂按作用分为杀菌剂和抑菌剂。二者常因浓度、作用时间和微生物性质等的不同而不易区分。 按性质也可分为有机化学防腐剂和无机化学防腐剂两类。此外还有乳酸链球菌素，是一种由乳链球菌产生、含34个氨基酸的肽类抗菌素。 目前世界各国所用的食品防腐剂约有30多种。食品防腐剂在中国被划定为第17类，有28个品种。 防腐剂按来源分，有化学防腐剂和天然防腐剂两大类。化学防腐剂又分为有机防腐剂与无机防腐剂。前者主要包括苯甲酸、山梨酸等，后者主要包括亚硫酸盐和亚硝酸盐等。天然防腐剂，通常是从动物、植物和微生物的代谢产物中提取。如乳酸链球菌素是从乳酸链球菌的代谢产物中提取得到的一种多肽物质，多肽可在机体内降解为各种氨基酸，世界各国对这种防腐剂的规定也不相同，我国对乳酸链球菌素有使用范围和最大许可用量的规定。 食品防腐剂种类使用范围如下： 苯甲酸及盐：常用于，碳酸饮料、低盐酱菜、蜜饯、葡萄酒、果酒、软糖、酱油、食醋、果酱、果汁饮料、食品工业用桶装浓果蔬汁。 山梨酸钾：用于除以上介绍外，还有鱼、肉、蛋、禽类制品、果蔬保鲜、胶原蛋白肠衣、果冻、乳酸菌饮料、糕点、馅、面包、月饼等。 脱氢乙酸钠：常用于，腐竹、酱菜、原汁桔浆。 对羟基苯甲酸丙酯：常用于，果蔬保鲜、果汁饮料、果酱,糕点陷、蛋黄陷、碳酸饮料、食醋、酱油。 丙酸钙：常用于，生湿面制品(切面、馄饨皮)、面包、食醋、酱油、糕点、豆制食品. 双乙酸钠：常用于，各种酱菜、面粉和面团中。 乳酸钠：常用于，烤肉、火腿、香肠、鸡鸭类产品和酱卤制品等。
水工金属结构防腐蚀工作管理办法
水工金属结构防腐蚀工作管理办法 （2005年7月5日水利部水综合[2005]264号） 第一章 总 则 第一条 水工金属结构是水利水电工程的重要组成部分，其防腐蚀质量对水工金属结构使用寿命和水利水电工程的安全运行有重大影响。为加强对水工金属结构防腐蚀工作的管理，保证水工金属结构的质量，维护水利水电工程安全运行，根据《中华人民共和国产品质量法》等有关规定，制定本办法。 第二条 从事水工金属结构防腐蚀施工的单位，根据自愿的原则，可向水利部产品质量监督总站申请取得《水工金属结构防腐蚀专业施工能力证书》。施工能力分为涂料涂装、金属喷涂、电化学保护三个专业。 第三条 从事水工金属结构防腐蚀工作的人员分为质检员和操作工，质检员和操作工必须经过培训。培训由水工金属结构防腐蚀质检员和操作工考试委员会（以下简称“考试委员会”）组织，也可由本单位自行安排。经考试委员会培训并考试合格的，由水利部产品质量监督总站发给《水工金属结构防腐蚀质检员合格证书》和《水工金属结构防腐蚀操作工合格证书》。 第四条 本办法对从事水工金属结构制造、安装、使用等的单位，具有指导作用。 第二章 管理机构及职责 第五条 水利部产品质量监督总站（以下简称“产品质量监督总站”）负责水工金属结构防腐蚀专业施工能力评定管理工作，其主要职责是： （一）根据国家有关法律、法规及政策，制定和完善管理办法，宣传、贯彻、落实管理办法的有关要求，组织制定《水工金属结构防腐蚀专业施工能力评定细则》和《水工金属结构防腐蚀质检员和操作工培训工作细则》； （二）负责水工金属结构防腐蚀专业施工能力证书申请的受理、评定、备案、公示和颁发专业施工能力证书以及监督管理工作； （三）负责水工金属结构防腐蚀施工质量的监督工作； （四）负责考核、评定水工金属结构防腐蚀质检员和操作工考试委员会，并对其工作进行监督； （五）审查水工金属结构防腐蚀质检员和操作工考试结果，对考试合格人员颁发《水工金属结构防腐蚀质检员合格证书》和《水工金属结构防腐蚀操作工合格证书》。 第三章 申请条件
金属防腐处理方法
金属防腐处理方法 一、金属的防护及保护方法 （一）金属的防护 针对金属腐蚀的原因采取适当的方法防止金属腐蚀，常用的方法有： 1.改变金属的内部组织结构 例如制造各种耐腐蚀的合金，如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。 2.保护层法 在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围腐蚀介质隔离，从而防止腐蚀。如： （1）在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。 （2）用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。 （3）用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜。如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的黑色四氧化三铁薄膜等。 3.电化学保护法
利用原电池原理进行金属的保护，设法消除引起电化腐蚀的原电池反应。电化学保护法分为阳极保护和阴极保护两大类。应用较多的是阴极保护法。 4.对腐蚀介质进行处理 消除腐蚀介质，如经常揩净金属器材、在精密仪器中放置干燥剂和在腐蚀介质中加入少量能减慢腐蚀速度的缓蚀剂等。 （二）电化学保护 将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极，使其不受到腐蚀，所以也叫阴极保护法。这种方法主要有以下两种： 1.牺牲阳极保护法 此法是将活泼金属（如锌或锌的合金）连接在被保护的金属上，当发生电化腐蚀时，这种活泼金属作为负极发生氧化反应，因而减小或防止被保护金属的腐蚀。这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外壳等例如水中钢铁闸门的保护，通常在轮船的外壳水线以下处或在靠近螺旋浆的舵上焊上若干块锌块，来防止船壳等的腐蚀。 2.外加电流的保护法 将被保护的金属和电源的负极连接，另选一块能导电的惰性材料接电源正极。通电后，使金属表面产生负电荷（电子）的聚积，因而抑制了金属失电子而达到保护目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金属设备受到腐蚀。电化学保护的的另一种方法叫阳极保护法，即通过外加电压，使阳极在一定的电位范围内发生钝化的过程。可有效地阻滞或防止金属设备在酸、碱、盐类中腐蚀。
常见饮料中防腐剂及其测定讲课讲稿
饮料中防腐剂 1.防腐剂种类 食品防腐剂是用于防止食品因微生物引起的变质，提高食品保存性能，延长食品保质期而使用的食品添加剂。由于防腐剂能延长食品保质期，我国《食品卫生法》规定，允许食品加入适量的防腐剂。 常用食品防腐剂种类繁多，可以分为化学防腐剂和天然防腐剂两大类。化学防腐剂又分为无机防腐剂和有机防腐剂。有机化学防腐剂主要有苯甲酸（苯甲酸钠）、山梨酸（山梨酸钾）、对羟基苯甲酸脂类、脱氢醋酸、双乙酸钠、柠檬酸和乳酸等；无机化学防腐剂主要包括亚硫酸（亚硫酸钠）、二氧化硫、硝酸盐及亚硝酸盐类、游离氯及次氯酸盐、磷酸盐等。 2.饮料中常见防腐剂 苯甲酸又名安息香酸，稍溶于水，溶于乙醇，酸性条件下对多种微生物（酵母、霉菌、细菌）有明显抑菌作用，对产酸菌作用较弱。在直接饮用的饮料内的最大使用量为0.2克/ 公斤。因为苯甲酸溶解度低，使用不便，实际生产中大多是使用其钠盐，其钠盐的抗菌作用是转化为苯甲酸后起作用的。 山梨酸，又名花楸酸，微溶于水，易溶于乙醇。对光、对热稳定，长期放置易被氧化着色。对霉菌、酵母菌和好气性细菌均有抑菌作用。山梨酸是酸性防腐剂，适用范围在pH 值5.5以下，而毒性为苯甲酸的1/4，所以从国外发展动向看，有逐步取代苯甲酸及其钠盐的趋势。最大使用量:0.6克/公斤。
3.食品防腐剂的检测方法 目前使用的大多数防腐剂对人体都有一定的毒性，一旦过量会对健康产生危害。因此，各个国家对防腐剂的用量和残留量都有严格的规定，防腐剂的准确检测对食品卫生安全具有重要意义。 目前食品防腐剂的检测主要有高效液相色谱法、气相色谱法、紫外光分光光度法、薄层色谱法，滴定法等。其中气相色谱法、高效液相色谱法、紫外光分光光度法准确度高，分析快捷，是目前最常用的检测方法。 高效液相色谱法 原理： 配制苯甲酸钠、山梨酸钾和安赛蜜的标准溶液，以230nm为检测波长，绘制标准曲线；样品经超声波脱气、膜过滤后直接进样，按上述条件进行色谱测定，得到各种组分的回归方程及相关系数。 评价： 高效液相色谱法具有分析速度快，分离效率高，测定结果准确等优点，是检测食品中苯甲酸钠的最常用的方法。现在通用的较佳方法是将样品用乙醚萃取, 再将萃取后的样液在水浴烘干, 然后用甲醇定容, 滤膜过滤后进行HPLC检测。此试验种用超声萃取法，具有样品预处理简单，使操作简单、快速、准确，值得推广。 但是此法仅限于某种食品,应用于多种食品时,常常出现防碍峰干扰。
各类防腐剂特性
迪美RMT 化学组成：2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和3-碘-2-丙炔基-丁基氨基甲酸酯 质量指标： 1.性状：无色至淡黄色透明液体 2.活性物含量：≥7.0% 应用：可用于面霜、乳液、婴儿产品、防晒产品、香波、湿纸巾以及其它停留在皮肤上的产品。 配伍性：可于化妆品中存在的各种组分相配伍，实验结果表明其抑菌能力不受化妆品中的表面活性剂、蛋白质、中草药、ZPT以及Parsol 1789等添加物的影响。 抗菌性能：广谱抗菌活性，能有效地抑制革兰氏阴性菌、阳性菌、酵母菌及霉菌。 用量及特点： 1.一般添加量为0.05~0.2%，用户也可根据自己产品的特点，试验筛选用量比例，在低于45℃最后加入较好。 2.pH值使用范围为：2~12。适用pH值范围广泛，可以覆盖所有化妆品、日化产品的pH值范围。 3.本品使用方便、性能稳定、安全可靠，在使用浓度下对皮肤、眼粘膜均无刺激性，对环境无污染。 4.每一种化妆品均需各自独特的防腐体系来保证其防腐效果，因此，每一种新开发或改进的产品，均需进行挑战性试验，以确保其防腐效果。 对微生物的抑杀效果 微生物菌种最低抑制浓度(ppm) 枯草芽孢杆菌200 表皮葡萄球菌200 肺炎杆菌200 大肠杆菌150 铜绿假单胞菌300 黑曲霉20 桔青霉20 杂色曲霉20 蜡叶芽枝40 绳状青霉20 毒理试验：急性口服毒性试验（大鼠）： L D50 = 1210mg/kg 急性皮肤刺激试验（家兔）：无刺激性（0.1%浓度）
迪美RMB 化学组成：2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇 质量指标： 1.性状：无色至淡黄色透明液体 2.活性物含量：≥19.0% 应用：可用于面霜、乳液、婴儿产品、防晒产品、香波、湿纸巾以及其它停留在皮肤上的产品。 配伍性：可于化妆品中存在的各种组分相配伍，实验结果表明其抑菌能力不受化妆品中的表面活性剂、蛋白质、中草药、ZPT以及Parsol 1789等添加物的影响。 抗菌性能：广谱抗菌活性，能有效地抑制革兰氏阴性菌、阳性菌、酵母菌及霉菌。 用量及特点： 1.一般添加量为0.05~0.2%，用户也可根据自己产品的特点，试验筛选用量比例，在低于45℃最后加入较好。 2.pH值使用范围为：2~12。适用pH值范围广泛，可以覆盖所有化妆品、日化产品的pH值范围。 3.本品使用方便、性能稳定、安全可靠，在使用浓度下对皮肤、眼粘膜均无刺激性，对环境无污染。 4.每一种化妆品均需各自独特的防腐体系来保证其防腐效果，因此，每一种新开发或改进的产品，均需进行挑战性试验，以确保其防腐效果。 对微生物的抑杀效果 微生物菌种最低抑制浓度(ppm) 枯草芽孢杆菌200 表皮葡萄球菌200 肺炎杆菌200 大肠杆菌150 铜绿假单胞菌300 黑曲霉20 桔青霉20 杂色曲霉20 蜡叶芽枝40 绳状青霉20 毒理试验：急性口服毒性试验（大鼠）： L D50 = 1210mg/kg 急性皮肤刺激试验（家兔）：无刺激性（0.1%浓度）
环境化学答案
第一章绪论 4．根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课程？ （1）环境化学的任务、内容、特点：环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，以化 学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。环境化学是 一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。 它既是环境科学的核心组成部分，也是化学科学的一个新的重要分支。 （2）环境化学的发展动向：国际上较为重视元素的生物地球化学循环及其相互耦合的研究；重视化学品 安全评价；重视臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关 的是：以有机物污染为主的水质污染；以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染；工业有毒有害废弃 物和城市垃圾对大气、水和土地的污染等。 （3）学好这门课的观点：环境化学包含大气、水体和土壤环境化学多个分支学科，研究有害化学物质在 大气、水体和土壤环境中的来源、存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法。这就决定了 环境化学研究中需要运用现场研究、实验室研究、实验模拟系统研究和计算机模拟研究相结合的系统研究 方法，主要以化学方法为主，还要配以物理、生物、地学、气象学等其他学科的方法。因此，要求研究人 员具有较广泛的各相关学科的理论知识和实验动手能力。我们在日常学习中应当以开阔的视野，除了环境 化学之外，广泛涉猎各相关学科，并注重培养自己的实验操作，如此才可能学好这门课。 5、环境污染物有哪些类别？当前世界范围普遍关注的污染物有哪些特征？ 答：环境污染物的类别：环境污染物按受污染物影响的环境要素可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物等；按污染物的形态，可分为气体污染物、液体污染物和固体污染物；按污染物的性质，可分为化学污染物、物理污染物和生物污染物；按污染物在环境中物理、化学性状的变化，可分为一次污染物和二次污染物（一次污染物称为原生污染物，二次污染物又称为次生污染物）。当前世界范围最关注的化学污染物主要是持久性有机污染物，具有致突变、致癌变和致畸变作用的所谓“三致”化学污染物，以及环境内分泌干扰物。 第二章大气环境化学 1大气的主要层次是如何划分的？每个层次具有哪些特点？ 根据温度随海拔高度的变化情况划分的：对流层气温随着海拔高度的增加而降低，大约每上升100m，温 度降低0.6℃、密度大；平流层温度随海拔高度的升高而明显增加、空气没有对流运动，平流运动占优势、空气比对流层稀薄得多、有厚约20km的一层臭氧层；中间层温度随海拔增加迅速降低、空气较稀薄、对 流运动非常激烈；热层空气高度电离、更加稀薄、大气温度随海拔高度增加而迅速增加。
水工金属结构防腐蚀规范
中华人民共和国行业标准 水工金属结构防腐蚀规范 SL 105－95 主编单位：水利部水工金属结构质量检验测试中心 批准部门：中华人民共和国水利部 中国水利水电出版社 1995 北京 中华人民共和国水利部 关于发布《水工金属结构防腐蚀规范》 SL105-95的通知 水科技〔1995〕427号 根据1993年水利水电技术标准制定、修订计划，由我部机械局主持、以水工金属结构质量检验测试中心为主编单位编制的《水工金属结构防腐蚀规范》，经审查批准为水利行业标准，并予以发布。标准的名称和编号为：《水工金属结构防腐蚀规范》SL105-95。 本标准自1996年1月1日起实施。在实施过程中各单位应注意总结经验，如有问题请函告部机械局，并由其负责解释。 本标准由中国水利水电出版社出版发行。 一九九五年十一月二日目次
1 总则 2 表面预处理 3 涂料保护 4 金属热喷涂保护 5 验收 附录 A 露点计算 附录 B 涂装前钢材表面清洁度等级 附录 C 涂装前钢材表面粗糙度等级的评定 （比较样块法） 附录 D 涂料配套参考表 附录 E 涂膜厚度检查方法 附录 F 金属涂层的封闭涂料及面漆配套参考表 附录 G 金属涂层厚度和结合性能的检查 附加说明 1 总则 1. 0. 1 为了保证水利水电工程金属结构，包括闸门、拦污栅、启闭机、压力钢管、清污机及过坝通航金属结构等（以下统称水工金属结构）的防腐蚀质量，延长其使用寿命，特制定本规范。 1. 0. 2 水工金属结构设计、制造、安装及验收各阶段的防腐蚀技术、工艺和检测等要求均应符合本规范的规定。 1．0．3 水工金属结构防腐蚀方案应根据结构的使用环境、运行工况、维护管理条件等因素综合考虑，通过技术经济比较论证后选定。 1. 0. 4 为了保证水工金属结构的防腐蚀施工质量，在施工全过程中，应由有一定防腐蚀知识和经验的专业人员负责，对各道工序的施工质量进行监督。 1．0．5 水工金属结构防腐蚀施工的安全、劳动保护及环境保护等除符合本规范的规定外，还应符合国家现行的有关标准。 1. 0. 6 引用标准： GB 8264 涂装技术术语 GB 8923 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级 GB／T 13288 涂装前钢材表面粗糙度等级的评定（比较样块法） GB 1031 表面粗糙度参数及其数值 GB 6484～6487 铸钢丸铸钢砂铸铁丸铸铁砂 GB 9286 色漆和清漆的划格试验 GB 11375 热喷涂操作安全
金属防腐蚀方法
金属防腐蚀方法 防止金属腐蚀的方法和途径很多，主要有以下几种： 一、提高金属材料内在耐蚀性能 采用不易与周围介质发生反应的金属及合金材料来加工产品，是有效的防腐办法。例如，有些金属及合金在空气单不易氧化，或能生成致密的钝化薄膜，可以抵抗酸、碱、盐腐蚀，如不锈钢，就是在钢中加入定量的铬、镍、钦等元素，当铬元素含量超过12%时，就可以起到不锈的作用。有些在高温高压时性能稳定，如耐热不起皮钢；有些在空气中不易腐蚀，如铝、锌等。获得这种金属材料的途径卞要是采用冶炼方法来改变金属的化学成分，例如在碳钢中加入镍、铬、硅、锰、钒等元素炼成耐蚀合金钢。不锈钢就是含有较多铬、镍、钛等元素的高合金钢。耐蚀低合金钢就是在钢中加入微量的钒、钛、稀土等元素炼成的低合金耐蚀钢。此外，对于某些金属材料，还可以通过热处理方法，改变金属的金相组织，提高耐蚀性能。 二、涂、镀非金属和金属保护层 在金属表面上制成保护层，借以隔开金属与腐蚀介质的接触，从而减少腐蚀。根据构成保护层的物质，可以分为以下几类： （1）非金属保护层 把有机和无机化合物涂覆在金属表面，如油漆、塑料、玻璃钢、橡胶、沥青、搪瓷、混凝土、珐琅、防锈油等。在金属表面涂覆非金属保护层，用得最广泛的是油漆和塑料涂层。油漆是千百年来的传统方法，但油漆在造漆和涂装过程中有环境污染现象，正在变革工艺，向水溶性方向发展。塑料涂层是近几十年来发展最快的防腐方法，尤其是把有机树脂做成粉末涂料，采用各种方法在金属表面形成优良的涂层，获得了空前的发展。 （2）金属保护层 在金属表面镀上一种金属或合金，作为保护层，以减慢腐蚀速度。用作保护层的金属通常有锌、锡、铝、镍、铬、铜、镉、钛、铅、金、银、钯、铑及各种合金等。 获得金属镀层的方法也有许多。 ①电镀用电沉积的方法在金属表面上镀上层金属或合金。镀层金属有Ni、Cr、Cu、Sn、Zn、Cd等单金属镀层，也有Zn-Ni、Cd-Ti、Cu-Zn、Cu-Sn等合金镀层。电镀金属保护层除了具有防腐功能外，还有装饰、耐热、耐磨等功能。 ②热镀也叫热浸镀，是将被保护的金属材料或制品浸渍在熔融的金属中，使其表面形成一层保护性金属覆盖层。能形成液态的金属般是相对低熔点、耐蚀、耐热的金属，如Al、Zn、Sn、Pb等。热镀锌的温度在4500C左右，热镀锡的温度在310-3300C。与电镀相比，金属热镀层较厚，在相同环境下，其寿命较长。例如高速公路两侧的波形板一般用热镀锌，而不用电镀锌。 ③喷镀将粉末金属放入喷枪中，通入高压空气或保护气体，粉末金属被火焰或电弧熔化后成雾状喷涂到金属表面，形成均匀的覆盖层。喷镀常用作金属部件的修复，常用的金属喷料有A1、Zn、Sn、Pb、不锈钢、Ni-Al等。 ④渗镀利用金属原子在高温下的扩散作用，在被保护金属表面形成合金扩散层。渗镀层均匀，无孔隙，热稳定性好，用于改善材料的物理化学性能。常见的渗镀材料有Sn、Cr、A1、Ti、W、Mn等。 ⑤化学镀利用氧化-还原反应，使盐溶液中的金属离子在被保护金属上析出，形成保护涂层。化学镀层均匀、致密、针孔小，适用于形状复杂的兹、带、网、竹件内表面。如钢丝化学镀铜等。 ⑥机械镀机械镀是把冲击料（如玻璃球）、表面处理剂、镀覆促进剂、金属粉和被镀
戴树贵-环境化学课后习题及答案
环境化学思考题与习题及答案 第一章 绪论 作业习题： ● 根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课程？ ● 环境污染物有哪些类别？主要的化学污染物有哪些？ 讨论习题： ● 如何认识现代环境问题的发展过程？ 思考题： ● 举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。 第二章 水环境化学 作业习题： ● 请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中*23H CO ????、3HCO -????和23CO -????的表达式，并 讨论这两个体系之间的区别。 ● 请导出总酸度、2CO 酸度、无机酸度、总酸度、酚酞酸度和苛性酸度的表达式作为总碳酸量和分布系数（α）的函数。 ● 在一个pH 为6.5、碱度为1.6mmol/L 的水体中，若加入碳酸钠使其碱化，问需加多少mmol/L 的碳酸钠才能使水体pH 上升至8.0。若用NaOH 强碱进行碱化，又需要加多少碱？（1.07mmol/L ，1.08mmol/L ） ● 具有2.00×10-3mol/L 碱度的水，pH 为7.00，请计算*23H CO ????、3HCO -????、23CO -???? 和-OH ????的浓度各是多少？（*23H CO ????＝4.49×10-4mol/L 、3HCO -????＝ 2.00×10-3mol/L 、23CO -????＝9.38×10-7mol/L 和-OH ????＝1.00×10-7mol/L ） ● 若有水A ，pH 为7.5，其碱度为6.38 mmol/L ，水B 的pH 为9.0，碱度为0.80 mmol/L ，若以等体积混合，问混合后的pH 值为多少？（pH ＝7.58） ● 溶解1.00×10-4mol/L 的()33Fe NO 于1L 具有防止发生固体()3Fe OH 沉淀作用所需最小 H +????浓度的水中，假定溶液中仅形成[]2Fe OH +和[]2Fe OH + ，而没有形成