CN115894599A - 一种油茶饼粕提取物及其在金属缓蚀中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于缓蚀剂技术领域，涉及一种油茶饼粕提取物及其在金属缓蚀中的应用。通过采用水、乙醇或二者的混合溶液做溶剂，从油茶加工剩余物油茶饼粕中提取出来的固体混合物。因该混合物主要组分茶皂素的分子结构中含有大量的‑OH、‑COOH、‑COOR和C＝C等不饱和共价键，这些杂原子作为吸附中心具有较高的电子密度，使得茶皂素分子与金属之间产生π键与反馈π键，从而覆盖在金属表面形成有效的钝化膜阻断电化学反应的发生，达到减缓金属腐蚀的效果。本发明产品属于从废弃的油茶饼粕中提取的天然植物提取物，具有成本低、环境友好、来源广、无毒害等特点，适用于任何金属及其制品的工业酸洗，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于缓蚀剂技术领域，涉及一种油茶饼粕提取物及其在金属缓蚀中的应用。
背景技术
金属材料在一个国家的发展及其在全球经济中的长期进步中起着至关重要的作用。然而，不管在何种应用中，金属及其制品与周围环境相互作用的后果都不能完全忽略。
由于酸性环境的存在，金属及其制品表现出较高的腐蚀易感性。金属及其制品在酸性溶液中很容易被腐蚀，因为酸可以通过界面反应作用于金属表面，并导致其溶解(释放离子)，这种情况发生在各种工业操作中。酸溶液已被广泛应用于工业清洗单元，如工业酸性除垢、酸性清洗、酸性酸洗和去除金属表面的磨皮等。此外，石油和天然气输送过程中管道的腐蚀可能与原油性质及酸性环境有关，原油中含有的环烷酸和硫、以及酸性环境中的酸等危险成分也会引起腐蚀。一般情况下，腐蚀会导致一些结构的严重故障，如金属部分的快速腐蚀。据报道，缺乏防腐蚀措施导致维修、维护和修复等问题和更换损坏设备的成本在逐年增加。
在防腐蚀科学和工程中，各种各样的方法，如材料选择、电化学方法、涂层沉积以及缓蚀剂应用等。目前，使用缓蚀剂是这些方法中最经济、最方便的一种。各种有机或无机的缓蚀剂被应用到金属及其制品的缓蚀中。例如，无机化学品，特别是铬酸盐及其衍生物，因其强烈的抑制特性而得到认可。然而，由于它们的毒性和对人类生活和生态环境***的有害影响，限制了它们的使用。另一方面，有机合成的化学缓蚀剂也因其本身的毒害作用或其合成过程对环境造成的不良影响而遇到发展的瓶颈。
因此，如何提供一种对环境无毒害，并对金属及其制品具有高效防腐作用的金属缓蚀剂是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种在防止金属及相关制品在酸洗过程中不必要的全面腐蚀和局部腐蚀的天然绿色、价格低廉的酸洗缓蚀剂及其应用。
需要说明的是，天然产物，如植物提取物，来源广泛，并且具有绿色无毒害、成本低廉等特点，因而在绿色化学研究及在缓蚀剂的应用出现了激增。学者们对植物不同部位的提取物进行了大量的缓蚀研究，发现植物提取物中含有的生物活性化学物质与合成的化学缓蚀剂一样有效。因此，从油茶废弃物饼粕中获取茶皂素并用于金属及其制品的缓蚀，既能将油茶加工产业中的剩余物高值化利用，又能获取一类来源广泛、成本低廉、且对环境无毒害作用的绿色环保缓蚀剂。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的目的是提供一种油茶饼粕提取物及其简单高效的制备方法。
具体地，所述油茶饼粕提取物是以水、乙醇或二者的混合溶液为溶剂，从油茶加工剩余物油茶饼粕中提取出来的固体混合物；
所述混合物中含有60～90％的天然表面活性剂-茶皂素，且所述茶皂素的结构式如下：
值得说明的是，本发明通过采用水、乙醇或二者的混合溶液做溶剂，从油茶加工剩余物油茶饼粕中提取出来的固体混合物。该混合物主要含有天然表面活性剂-茶皂素，含量约为60～90％。因主要组分茶皂素的分子结构中含有大量的-OH、-COOH、-COOR和C＝C等不饱和共价键，这些杂原子作为吸附中心具有较高的电子密度，使得茶皂素分子与金属之间产生π键与反馈π键，从而覆盖在金属表面形成有效的钝化膜阻断电化学反应的发生，达到减缓金属腐蚀的效果。
再者，本发明产品属于从废弃的油茶饼粕中提取的天然植物提取物，具有成本低、环境友好、来源广、无毒害等特点，适用于任何金属及其制品的工业酸洗，具有广阔的应用前景。
进一步地，浸提油茶饼粕提取物的具体操作如下：
将油茶饼粕真空干燥、粉碎、过80目筛，然后按照固液比为1：(8-20)将油茶饼粕粉末与混合溶剂充分混合，浸提温度为25℃～65℃，浸提时间为1～4h；离心，将离心得到的上清液旋转蒸发1～2h，静置12h；过滤，将所得滤饼冷冻干燥，得到油茶饼粕提取物；
其中，所述混合溶剂是由水与乙醇按体积比1：(0-100)配制而成。
需要说明的是，本发明所述的油茶饼粕提取物的制备方法具有以下特点：制备方法简单、高效、切实可行，产品绿色环保无毒害，且粗产品即可用作金属缓蚀剂。
本发明的另一目的旨在提供上述油茶饼粕提取物在金属缓蚀中的应用，以实现对金属及其制品的高效绿色防腐。
进一步地，所述油茶饼粕提取物能够抑制金属板材及其制品在酸洗过程中的腐蚀或消耗。
具体操作如下：
1)称取50～500mg如权利要求1所述的油茶饼粕提取物充分溶解于酸洗溶液中，定容至1000mL，得到缓蚀溶液；
2)在10～50℃条件下，在步骤1)制备的缓蚀溶液中进行碳钢挂片失重实验，以评价缓蚀性能。
其中，所述酸洗溶液为浓度为0.01-3M的稀盐酸或稀硫酸溶液；
且，在所述缓蚀溶液中放入待清洗金属板材，浸没0.5-72h。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供的一种油茶饼粕提取物及其在金属缓蚀中的应用，具有如下优异效果：
(1)本发明的金属缓蚀剂产品提取生产工艺简单，条件温和可控，能耗较低，易于工业化生产。
(2)本发明的金属缓蚀剂产品从油茶饼粕中提取，原料来源于油茶加工剩余物，属于固体废弃物的高值化利用，且得到的产品为成本低、对环境友好、无毒无害的绿色缓蚀剂产品，符合金属缓蚀剂绿色发展的趋势，具有广阔的应用前景。
(3)本发明的金属缓蚀剂应用于碳钢、金属铜及其合金等产品的清洗，可有效减缓酸对金属基体的有害腐蚀以及酸的过度消耗，与目前常用的缓蚀剂比较，具有来源广、成本低、用量低、缓蚀效率高、缓蚀效果明显等突出优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为含量为60％茶皂素的红外光谱。
图2为含量为90％茶皂素的红外光谱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例及说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种油茶饼粕提取物及其在金属缓蚀中的应用。
为更好地理解本发明，下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。
下面，将结合具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
(1)将油茶饼粕真空干燥、粉碎、过80目筛，然后按照固液比为1：10将油茶饼粕粉末与80％乙醇溶剂(V乙醇：V水＝4:1)充分混合，浸提温度为50℃，浸提时间为2h；离心，将离心得到的上清液旋转蒸发1h，静置12h；过滤，将所得滤饼冷冻干燥，得到茶皂素含量为90％的油茶饼粕提取物。
(2)用1M的稀盐酸分别配制缓蚀剂浓度为50mg/L、100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L的酸洗溶液。在35℃条件下对碳钢进行缓蚀，浸没20h，而后进行挂片失重实验。
根据公式：
计算缓蚀效率，其中CRO为不加缓蚀剂的金属缓蚀速率，CR为添加缓蚀剂的金属缓蚀速率计算缓蚀效率，其中CRO为不加缓蚀剂的金属缓蚀速率，CR为添加缓蚀剂的金属缓蚀速率。
实施例2
(1)将油茶饼粕真空干燥、粉碎、过80目筛，然后按照固液比为1：10将油茶饼粕粉末与水充分混合，浸提温度为65℃，浸提时间为4h；离心，将离心得到的上清液旋转蒸发2h，静置12h；过滤，将所得滤饼冷冻干燥，得到茶皂素含量为60％的油茶饼粕提取物。
(2)用0.5M的稀盐酸分别配制缓蚀剂浓度为50mg/L、100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L、500mg/L的酸洗溶液。在25℃条件下对碳钢进行缓蚀，浸没10h，而后进行挂片失重实验。
根据公式：
计算缓蚀效率，其中CRO为不加缓蚀剂的金属缓蚀速率，CR为添加缓蚀剂的金属缓蚀速率计算缓蚀效率，其中CRO为不加缓蚀剂的金属缓蚀速率，CR为添加缓蚀剂的金属缓蚀速率。
以上两个实施例制备的油茶饼粕提取物在酸性溶液中对碳钢的缓蚀率如下表：
表1实施例1
表2实施例2
| 缓蚀剂浓度(mg/L) | 缓蚀率(％) |
| 50 | 41.65％ |
| 100 | 62.56％ |
| 200 | 71.89％ |
| 300 | 83.35％ |
| 400 | 90.67％ |
| 500 | 93.43％ |
实施例1和实施例2结果显示，随着油茶饼粕提取物浓度的增加，碳钢在酸洗溶液中的缓蚀效率增加。在实验条件下，本发明油茶饼粕提取物作为金属缓蚀剂的缓蚀效率比大多数其他植物缓蚀剂的效率都好。这可能是归因于油茶饼粕提取物中的主要成分茶皂素，其分子结构中含有大量的活性基团，如-OH、-COOH、-COOR和C＝C等，能与碳钢表面的铁活性位点作用，进而化学吸附在碳钢表面，形成一层钝化膜，进一步阻碍碳钢的全面或局部腐蚀，达到较好的缓蚀效果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种油茶饼粕提取物，其特征在于，所述油茶饼粕提取物是以水、乙醇或二者的混合溶液为溶剂，从油茶加工剩余物油茶饼粕中提取出来的固体混合物；
所述混合物中含有60～90％的天然表面活性剂-茶皂素，且所述茶皂素的结构式如下：
2.根据权利要求1所述的油茶饼粕提取物，其特征在于，浸提油茶饼粕提取物的具体操作如下：
将油茶饼粕真空干燥、粉碎、过80目筛，然后按照固液比为1：(8-20)将油茶饼粕粉末与水、乙醇或二者的混合溶剂充分混合，浸提温度为25℃～65℃，浸提时间为1～4h；离心，将离心得到的上清液旋转蒸发1～2h，静置12h；过滤，将所得滤饼冷冻干燥，得到油茶饼粕提取物；
其中，所述混合溶剂是由水与乙醇按体积比1：(0-100)配制而成。
3.一种如权利要求1所述的油茶饼粕提取物在金属缓蚀中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述油茶饼粕提取物能够抑制金属板材及其制品在酸洗过程中的腐蚀或消耗。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，具体操作如下：
1)称取50～500mg如权利要求1所述的油茶饼粕提取物充分溶解于酸洗溶液中，定容至1000mL，得到缓蚀溶液；
2)在10～50℃条件下，在步骤1)制备的缓蚀溶液中进行碳钢挂片失重实验，以评价缓蚀性能。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述酸洗溶液为浓度为0.01-3M的稀盐酸或稀硫酸溶液。
7.根据权利要求5或6所述的应用，其特征在于，在所述缓蚀溶液中放入待清洗金属板材，浸没0.5-72h。
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| CN103194762A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-10 | 贵州民族大学 | 植物型绿色酸洗缓蚀剂及其制备方法及使用方法 |
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-
2022
- 2022-12-16 CN CN202211624645.3A patent/CN115894599A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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