Page 40 - 腐蚀与防护2024年第十一期

褚栋良, 等: 在含 U 模拟地下水溶液中 p H 对纯铁腐蚀行为和还原沉积 U 的影响
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2mm 的片状试样, 用于浸泡腐蚀试验, 试样表面经 后进行重复鼓气操作, 样品采用稀硝酸酸化保存。
过砂纸逐级打磨后, 用无水乙醇冲洗并吹干, 再置于 1.4 观察与分析

干燥皿中备用。( 2 ) 尺寸为10mm×10mm×2mm 用 0.22 μ m 水系滤膜过滤浸泡试验采集的水
的试样, 用于电化学测试, 用电烙铁在其背面焊上纯 样, 利用 A g ilent5110 型 ICP-OES 检测溶液中 U

铜导线, 再用环氧树脂密封, 工作面积为 1cm ; 用 的含量。将浸泡试验后的纯铁试样用冷风吹干后,
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砂纸逐级打磨电极工作面, 再将其置于 P-2T 金相 利用 A p reoSHivac型 SEM / EDS对腐蚀产物进行

抛光机上用金刚石研磨膏( W2.5 ) 与水抛至镜面; 然 形貌及元素分析。利用 ESCALAB250XI 型高分辨
后, 将电极放入超声清洗仪中清洗, 再用无水乙醇冲 率 XPS光谱仪对不同 p H 含 U 模拟地层水中极
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洗, 吹干后, 置于干燥皿中备用。 化后纯铁表面腐蚀产物的成分结构进行分析。
表1 纯铁试样的化学成分
2 结果与讨论
Tab.1 Chemicalcom p ositionof p ureironsam p les
元素 Fe C S P Si Mn 2.1 动电位极化曲线
图1为纯铁在不同 p H 的含 U 模拟地下水中
质量分数 / % 99.99 0.003 0.002 0.002 0.002 0.001 6+
试验所需的化学试剂均为分析纯, 由国药集团 的动电位极化曲线, 表2为相应的拟合结果。从图
1中可以看出, 在 p H 为5.2和6.2的条件下, 测得
北京化学试剂公司生产。试验溶液为模拟地下水,
的极化曲线形状相似, 阳极极化均表现为活化溶解
含10mmol / LNaCl 、 2mmol / LNaHCO 3 5mmol /
、
的过程。但在 p H 为7.2~9.2的条件下, 阳极极化
, 由超纯水配制而成。往模拟地下水溶液中
LCaCl 2
添加由 UO 2 NO 3 2 6H 2O 配制的含 U 溶液, 制 区域出现钝化区, 这表明纯铁试样表面产生了钝化
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)·
(
膜。从表2的拟合数据可知, 随着溶液 p H 的增大,
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备得到含 U 模拟地下水溶液( 10mmol / LNaCl+
纯铁自腐蚀电位逐渐正移, 腐蚀电流密度逐渐减小。
/
2mmol / LNaHCO 3+5mmol / LCaCl 2+10m gL
这说明随着 p H 的升高, 纯铁在含 U 模拟地下水
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U )。
1.2 电化学测试 溶液中的腐蚀倾向减小, 腐蚀速率减缓。 其原因是, 在
采用 CHI660E 电化学工作站进行电化学测试。
测试选用三电极体系, 其中纯铁试样为工作电极, 铂
网电极为辅助电极, 饱和甘汞电极为参比电极。测
试前, 向溶液中通入高纯氮气 20min , 除去溶液中

和 NaOH 溶液调
的溶解氧。接着分别用稀 HNO 3
节溶液 p H 至 5.2 、 6.2 、 7.2 、 8.2 和 9.2 , 最后再通
5min氮气后作为电解质溶液, 通过水浴控制反应温

度为25℃ 。首先进行开路电位的测试, 待电位稳定
后, 再进行相应的电化学测试。测试电化学阻抗谱 图1 纯铁在不同 p H 的含 U 模拟地下水中的动电位极化曲线
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-2
时, 扰动电压为10mV , 频率范围为10 ~10 Hz 。 Fi g .1 Potentiod y namic p olarizationcurvesof p ureironinsimulated

测试动电位极化曲线时, 电位设置范围相对开路电位 g roundwatercontainin gU atdifferent p H

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为-0.3~+0.8V , 扫描速率为1mV / s 。 表2 纯铁在不同 p H 的含 U 模拟地下水中极化曲线的
1.3 浸泡腐蚀试验 拟合数据

模拟含 U 地下水环境对纯铁进行浸泡腐蚀试 Tab.2 Fitteddataof p olarizationcurvesof p ureironin
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验, 设置两组平行试样。向配制好的含 U 模拟地 simulated g roundwatercontainin gU atdifferent p H
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下水溶液中持续通入高纯氮气鼓气20min除去溶 p H E corr V J corr Acm -2 )
/
/(·
和 NaOH 溶液调节溶 5.2 -0.737 2.500×10 -6
解氧, 接着分别用稀 HNO 3

液 p H 至5.2 、 6.2 、 7.2 、 8.2 和 9.2 , 再通5min氮气 6.2 -0.632 1.989×10 -6
后, 迅速将试样悬挂于反应器内并盖上盖子, 通过水 7.2 -0.602 1.592×10 -6
-6
浴控制反应温度为25℃ , 浸泡时间为336h 。在浸泡 8.2 -0.608 1.076×10

-7
9.2
-0.570

至0 、 24 、 48 、 72 、 168 , 336h时, 分别取水样1mL , 取样 7.611×10

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