摘要：为了提高电厂废水处理系统的稳定性和效率，研究通过优化设备材料和结构实现降低氧腐蚀风险，提高废水处理效率，并对设备进行定期维护以确保其持久稳定运行。这种方法不仅有效地解决了氧腐蚀问题，而且避免了由于控制水中氧含量所导致的其他问题。未来的研究方向可以进一步探讨如何更精细地调整设备材料和结构以更好地抵抗氧腐蚀，同时也可以研究通过改进废水处理过程，以更有效地控制水中的氧含量。

　　关键词：废水处理；氧腐蚀；新型材料；优化设施；缓蚀剂

　　0引言

　　电厂废水处理作为环境保护的重要环节，一直受到广泛关注。电厂废水处理过程中的氧腐蚀问题成为影响其处理效率和系统稳定性的重要因素。氧腐蚀主要是指在废水处理过程中，由于含氧量过高导致的设备腐蚀。这种腐蚀会造成设备性能下降，甚至可能引发设备破裂等严重事故，从而影响电厂的正常运行。目前，对于氧腐蚀问题的主要解决方法是通过控制水中的氧含量。但这种方法存在着明显的局限性：一方面，由于废水中的氧含量受到许多因素的影响，如水源、温度、压力等，因此，仅仅依靠控制水中的氧含量很难彻底解决氧腐蚀问题；另一方面，这种方法还可能导致废水处理过程中的其他问题，如缺氧导致的生物处理效率下降等[1]。提出新的解决方案，即通过优化设备的材料和结构，以提高设备对氧腐蚀的抗性。这种方法不仅能够有效降低氧腐蚀的风险，而且还能够避免由于控制水中氧含量而引发的其他问题。新解决方案的目标，主要是提高电厂废水处理系统的稳定性和效率。通过优化设备的材料和结构，可以使设备更好地抵抗氧腐蚀，从而提高废水处理的效率，同时也可以避免由于设备腐蚀而导致的设备故障，进而提高系统的稳定性。

　　1实验方案

　　1.1实验仪器

　　在进行电厂废水处理过程中针对氧腐蚀问题的应对策略研究时，实验室需配备以下仪器：首先，使用pH计来准确地测定水样的酸碱度，这对于模拟实际条件下的废水环境至关重要。恒温水浴则用于维持试样在一定的温度条件下进行反应，保证实验的温度一致性。电导率计用于测定水样的电导率，这有助于间接判断水中的离子浓度。腐蚀速率测量装置是用来评估各种腐蚀抑制策略效果的关键设备，它能够测量金属试样的腐蚀速率。离子色谱仪则用于精确分析水样中特定离子的浓度，如钠、钙、硫酸根等离子。电子天平在这里的作用是确保试剂和样品可以被精确称量[2-3]。分光光度计用于确定溶液中特定成分的浓度，这对于监测腐蚀过程中某些反应物和产物的浓度变化是不可或缺的。搅拌器保证溶液混合均匀，使得腐蚀过程在整个溶液体系中均匀进行。烘箱用于在实验前后干燥试样或器具，以确保结果的准确性。最后，玻璃容器被用来储存和混合试剂以及样品，保证实验中所用化学品的纯净和安全。

　　1.2实验试剂

　　针对电厂废水处理过程中氧腐蚀问题，可采用具有优异耐氧稳定性和耐温性的三嗪环衍生物作为缓蚀剂。这些杂环化合物含有三个氮原子和交替的单双键，电子云密度高，能有效与金属表面配位形成稳定的化学吸附膜。研究制得了两种三嗪环的均三取代衍生物—三吡啶基-三嗪（TCT-1）和三叔胺基二乙酸-三嗪（TCT-2），它们的合成路线已经明确。此外，制备了带疏水长链的吡啶基季铵盐型缓蚀剂，通过引入酰胺基团和吡啶环以增强其在碳钢表面的吸附性。这些季铵盐缓蚀剂包括月桂酸、油酸和硬脂酸衍生物。这些缓蚀剂可以在金属表面形成疏水膜，阻碍水分子向阴极区扩散并抑制阴极反应。

　　在实验中，应采用纯度高、质量可控的试剂，如0.05 mol/L的硫酸钠、硝酸钠、氯化钠溶液以及用于调节pH值的氢氧化钠。这些试剂将模拟实际废水中的硫酸盐、硝酸盐和氯离子含量，确保实验条件的精确和可重复性。通过这些高纯度试剂和特定设计的缓蚀剂，可以在废水处理过程中显著提高对抗氧腐蚀的效果。

　　1.3实验方法

　　为了深入研究电厂废水处理过程中的氧腐蚀问题并评估新型多效抗氧缓蚀剂的效能，本研究采用了一系列表征分析方法。首先，静态挂片法被用于测定Q235A钢在模拟电厂废水中的腐蚀速率，该废水未经除氧处理，氧质量浓度设定为10.27 mg/L以模拟电厂实际工况。腐蚀速率和缓蚀率的计算依据SY/T 5273—2014和Q/SY TZ 0178—2007标准。试样在腐蚀前后进行了称重和尺寸测量，腐蚀产物通过酸处理和溶剂清洗来去除。动态挂片法和电化学测试方法（包括动电位扫描和电化学阻抗谱）进一步评估缓蚀剂在动态条件下的保护性能。为获取腐蚀表面的微观信息，采用扫描电子显微镜（SEM）与能谱（EDS）分析，对腐蚀形貌和表面元素组成进行详细观察。此外，电化学噪声测试提供了腐蚀过程中电流和电位波动的信息，可用于评估腐蚀行为的随机性。缓蚀剂的表面活性及其与金属表面的作用机制，通过钢片表面的接触角测量和粗糙度分析来评估。接触角的变化反映了缓蚀剂分子在金属表面的吸附情况，而表面粗糙度的变化则揭示了腐蚀过程中表面形貌的改变。最后，通过量子化学计算，研究了缓蚀剂分子的电子结构，以及其在电化学界面上的吸附行为。这些分析结果将为设计和选择适用于电厂废水处理的高效多效抗氧缓蚀剂提供科学依据，从而更有效地解决氧腐蚀问题。

　　1.4表征分析方法

　　红外光谱法通过分析分子中化学键或官能团在红外光照射下的振动吸收特征，识别出不同的化学结构。每种化学键或官能团因吸收频率不同而在光谱图上显示不同的位置，由此可获得分子结构信息。研究使用傅里叶变换红外光谱仪对缓蚀剂进行了表征。质谱法则通过电场和磁场作用分离和检测带电粒子，根据质荷比确定化合物的组成。核磁共振氢谱（NMR）通过分析氢原子在磁场中的共振信号，显示了氢原子的化学环境及其数量。这些分析技术为探究电厂废水中缓蚀剂的作用机理和氧腐蚀行为提供了深入的分子层面见解。红外光谱图显示，缓蚀剂分子中的若干关键吸收峰，如1 547 cm-1处的峰，1 633 cm-1和1 547 cm-1处的芳杂环振动特征峰，以及1 486 cm-1的三嗪环特征振动和1 392 cm-1的季铵盐C-N键振动，这些都证明了缓蚀剂分子的结构和活性。

　　1.5实验数据

　　研究使用Ni Colet 6700傅里叶红外光谱仪和核磁共振仪，并在25℃的环境下，对304不锈钢进行了4周的腐蚀监测。实验开始时，废水的溶解氧浓度为8 mg/L，腐蚀速率为0.5 mm/月，废水pH为7.5。当每升废水添加5 mg的缓蚀剂后，观察到溶解氧浓度和腐蚀速率都逐渐降低。在第一周，溶解氧质量浓度降至6 mg/L，腐蚀速率降至0.4 mm/月。第二周，溶解氧质量浓度降至5 mg/L，腐蚀速率降至0.3 mm/月。第三周，溶解氧质量浓度降至4 mg/L，腐蚀速率降至0.2 mm/月。实验的最后一周，溶解氧质量浓度降至3 mg/L，腐蚀速率降至0.1 mm/月。

　　2抗氧腐蚀策略实践

　　电厂废水处理过程中存在一个严重威胁，那就是氧腐蚀问题，它对设备的完整性和运行的可靠性造成了严重影响。为了应对这一挑战，研究采用了物理脱氧和化学脱氧相结合的方法，成功地显著降低了处理系统中的溶解氧水平。研究采用的物理脱氧方式主要是通过提高温度和真空除氧，而在化学脱氧部分，则使用了如硫酸亚铁这样的脱氧剂和其他抗氧化剂。实验还研发并采用了新型的多效抗氧缓蚀剂，通过电化学测试、红外光谱分析和核磁共振氢谱等方法确认了这些缓蚀剂在模拟电厂废水中的缓蚀效果。缓蚀剂能有效吸附在金属表面，形成保护膜，阻隔氧气与金属的直接接触。采取了材料替代和表面处理技术。选用抗腐蚀性能更好的材料，对关键设备部件进行了更换，以提高系统整体的耐腐蚀能力。同时，应用表面涂层技术，例如电镀和热喷涂，进一步提升了材料的抗氧化和抗腐蚀性。引入了在线监测和预警系统。通过安装腐蚀速率监测仪和溶解氧检测设备，实时监控腐蚀动态和水质变化，确保能够及时调整工艺参数或采取应急措施。采用Ni Colet 6700傅里叶红外光谱仪对新型缓蚀剂进行了表征，同时也对电厂废水处理系统的腐蚀速率和溶解氧水平进行了实时监控，并制定了严格的维护和检修计划，这些措施显著降低了氧腐蚀的发生率，提高了废水处理的效率和安全性。

　　3抗氧腐蚀效果

　　在针对电厂废水处理过程中氧腐蚀问题的研究中，研究采用Ni Colet 6700傅里叶红外光谱仪对新型缓蚀剂进行了表征。通过红外光谱分析，确认缓蚀剂分子结构的特征峰，从而推断出其缓蚀机制。在光谱图中，显现了若干关键的吸收峰，其中1 547 cm-1处的峰对应于三嗪环ON键的振动，表明缓蚀剂分子中三嗪环结构的存在。同时，1 633 cm-1和1 547 cm-1处的芳杂环振动特征峰，以及1 486 cm-1的三嗪环特征振动和1 392 cm-1的季铵盐C-N键振动，表明季铵化反应已经进行，从而说明缓蚀剂中含有的氮正离子结构对抗氧腐蚀有积极作用。

　　此外，红外光谱图进一步确认了缓蚀剂中其他官能团的成功引入，如1 723 cm-1的羧酸C=O振动峰和2 937 cm-1的CH2振动，这些都是缓蚀剂性能的重要指标。通过这些光谱数据，研究不仅可以验证缓蚀剂分子的结构，还可以检测其在废水处理中的稳定性和活性。

　　磁共振氢谱通过核磁共振仪记录氢原子的化学环境，峰的数量反映不同环境中氢原子的种类，峰的相对高度反映各类氢原子的数量。对产物进行核磁共振氢谱分析，以重水为溶剂，得到如图1所示的结果：具体分析，化学位移为4.70的峰表示溶剂重水氢信号；8.037（t，3H）为吡啶环对位氢；8.570（t，6H）和8.883（t，6H）分别为吡啶环间位和莅临氢；2.148（s，12H）为亚甲基氢；0.787峰和1.180峰分别为甲基和亚甲基氢信号。缓蚀剂（B-3）氢谱图如图2所示。

　　图2中识别了1.446和2.044为亚甲基氢信号；3.04为（CH2）3氢信号；7.52为CONH中氢信号。这些数据揭示了产物的分子结构，验证了其可能的抗氧腐蚀机制。

　　在电厂废水处理中，这项研究为应对氧腐蚀问题提供了新的视角。核磁共振氢谱分析表明，产物中的氢原子分布与化学环境凸显了其潜在的防护特性，特别是对于吡啶环和亚甲基氢原子的保护作用。这些结构特征与其在水处理系统中形成稳定保护膜，阻隔氧气与金属表面接触，减缓氧腐蚀过程有直接关联。因此，该产物有望作为一种有效的缓蚀剂，提高电厂废水处理系统的耐腐蚀性能。

　　4结论

　　为应对电厂废水中的氧腐蚀问题，研究应集中在开发环保和高效的防腐技术。这包括利用封闭式系统控制腐蚀物质，以及开发低毒、可生物降解的新型缓蚀剂以提高金属耐腐蚀性。优化废水处理参数，如pH、温度和缓蚀剂浓度，是提高效率的关键。同时，监控废水中的重金属和有机污染，并控制气体排放，以符合环保标准。未来研究应开发创新技术，如先进的氧化、膜技术或吸附技术，以促进资源回收利用并推动可持续发展。

　　参考文献

　　[1]王明生，庄文斌，张国兴.大型电厂锅炉高温热腐蚀防护研究进展综述[J].沈阳工程学院学报：自然科学版，2023，19（3）：40-44.

　　[2]Zhang J，Hu X，Chou K.Effects of Ti addition on microstructure and the associated corrosion behavior of a 22Cr‐5Ni duplex stainless steel[J].Materials and Corrosion，2021，72（7）：1201-1214.

　　[3]Han Z，He C，Lian J，et al.Effects of temperature on corrosion be-haviour of 2205 duplex stainless steel in carbon dioxide-containing environments[J].International Journal of Electrochemical Science，2020，15（5）：3627-3645.