活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　在使用银浸渍活性炭作为吸附剂的液体处理系统由316L不锈钢制成的吸附塔缝隙发现了腐蚀情况。通过电化学实验研究了银浸渍活性炭对316L不锈钢的缝隙腐蚀敏感性和自发电位的影响。发现在与活性炭接触的样品中观察到缝隙腐蚀。另一方面，在pH 7.4和pH 12溶液中没有活性炭时没有缝隙腐蚀。通过与活性炭接触，观察到自发电位的明显增强，这明显高于缝隙腐蚀的再钝化潜力。因此，活性炭的存在显着增加了316L不锈钢的自发电位，并且这导致通过电化效应增加的缝隙腐蚀敏感性。

　　发现腐蚀情况的先进液体处理系统主要用于从冷却循环中使用的污染水中去除除氚之外的所有物质。在第一个过程中，通过铯去除设备去除铯。在第二个过程中，由铯去除设备处理的溶液被送到海水淡化设备。在最后的过程中，所有类型的污染物从通过液体处理系统的脱盐设备的反渗透浓盐水中除去。液体处理系统由16个吸附塔组成，有8种吸附剂。通过反渗透处理增加盐水的Cl-浓度，这导致对局部腐蚀的敏感性增加。在液体处理系统的吸附塔中，用于管道的316L不锈钢的缝隙腐蚀发生在装有银浸渍的活性炭的吸附塔中，其中存在中性和碱性溶液(参见图1)。高Cl-浓度和活性炭促进缝隙腐蚀。

　　图1：在活性炭吸附塔中观察到的缝隙腐蚀的例子。

　　测试评估活性炭对缝隙腐蚀敏感性

　　为实验准备了两种类型的样品，无裂缝标本和带裂缝的标本。样品的尺寸为20×20×4mm。使用丙烯酸板形成裂缝。使用椰壳制备的载银活性炭(活性炭+0.1%AgCl)，并使用氯化银实现银的浸渍。尽管粉末粒度具有宽的尺寸分布，但250-500μm的颗粒占约90%的颗粒。图2显示了活性炭表面结构的扫描电子显微镜(SEM)图像：发现其表面是多孔的，并且在大孔内部观察到几个中孔。在实验期间使用恒电位仪在两种条件下测量样品的开路电位：与活性炭接触和不接触活性炭。在实验之后，使用光学显微镜观察样品表面。测量在开路条件下进行近40小时(在中性溶液中)和24小时(在碱性溶液中)。

　　图2：载银活性炭表面结构的SEM图像。

　　活性炭对缝隙腐蚀敏感性的影响

　　使用光学显微镜观察实验后样品的表面形态，如图3所示。在中性和碱性溶液中未与活性炭接触的样品中未观察到缝隙腐蚀。另一方面，在中性和碱性测试溶液中与活性炭接触的样品上发生缝隙腐蚀。这些结果清楚地表明，当样品与活性炭接触时，缝隙腐蚀敏感性增加。在中性测试溶液的情况下，最大腐蚀深度为130μm并且缝隙腐蚀传播以覆盖样品的几乎所有褶皱区域。在碱性测试溶液的情况下，最大腐蚀深度为25μm并且腐蚀区域远小于中性溶液的情况。这些结果表明，在中性溶液的情况下腐蚀区域和深度更大，这表明在吸附塔中发生实际腐蚀。在碱性溶液的情况下腐蚀面积和深度较小的原因被认为是Fe(OH)2的溶解速率的事实碱性溶液减少，这导致腐蚀速率降低。基本上，在阳极部位的pH降低至去钝化pH是缝隙腐蚀开始和传播所必需的。考虑到这个方面，还可以解释缝隙腐蚀行为的差异。

　　图3：缝隙腐蚀实验后样品的表面形态。(a)没有用银浸渍的活性炭，(b)用银浸渍活性炭(在中性溶液中)，和(c)用银浸渍活性炭(在碱性溶液中)。

　　中性和碱性溶液中试样的开路电位随时间的变化如图4所示。与银浸渍活性炭接触的样品的开路电位在最初阶段是高的，然后在中性和碱性溶液的实验开始时急剧下降。根据这些结果，认为在实验开始时发生缝隙腐蚀，当样品与银浸渍活性炭接触时开路电位降低。结果表明“电化学效应”是严重缝隙腐蚀的主要原因。

　　图4：在中性和碱性溶液中的缝隙腐蚀实验期间，样品的开路电位随时间的变化。(a)中性溶液和(b)碱性溶液。

　　如果在上述实验中发生电偶腐蚀，则载银活性炭的表面应作为阴极部位。对比了测量的阴极极化曲线。在测量开始时，与活性炭接触的不锈钢的电流密度显着高于未与活性炭接触的样品的电流密度。从结果可以得出结论，大部分阴极电流来自载银活性炭表面的阴极反应。从这些结果可以看出，由于载银活性炭的大表面积上的附加阴极反应，促进了316L不锈钢的阴极反应。

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