过期度洛西汀作为环保型缓蚀剂在API 5L X52碳钢酸性溶液中的应用：实验与计算模拟研究

为解决传统缓蚀剂毒性高、成本昂贵的问题，研究人员创新性地利用过期药物度洛西汀（EDD）作为环保型缓蚀剂，通过WL、PDP、EIS、DFT和MC模拟等多技术联用，证实EDD在1.0 M HCl中对X52-CS的缓蚀效率高达91.3%（300 ppm），其吸附行为符合Langmuir模型，为工业腐蚀控制提供了经济、绿色的解决方案。

　　

在石油、天然气和化工行业中，碳钢（Carbon Steel, CS）因其经济性和机械性能被广泛使用，但其在酸性环境中的腐蚀问题一直是工业界的痛点。传统缓蚀剂如铬酸盐虽有效，但存在高毒性和环境污染风险。随着环保法规日益严格，开发绿色、低成本的替代方案成为研究热点。与此同时，过期药物的处理也面临环境和经济双重挑战。如何将这两大问题结合解决？一项发表在《Results in Chemistry》的研究给出了创新答案——利用过期度洛西汀药物（Expired Duloxetine Drug, EDD）作为环保缓蚀剂。

研究人员通过多学科方法系统评估了EDD对API 5L X52碳钢（X52-CS）在1.0 M HCl中的保护效果。实验采用失重法（WL）测定腐蚀速率，结合电化学技术（动电位极化PDP、交流阻抗EIS）分析界面反应机制，辅以扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和红外光谱（FT-IR）表征表面形貌。理论层面通过密度泛函理论（DFT）计算分子电子结构，并利用蒙特卡洛模拟（MC）揭示EDD与铁表面的吸附构型。

3.1 WL测试
温度与浓度实验显示，EDD在298K、300 ppm时缓蚀效率达91.3%，且随温度升高效率提升至328K时的93.4%。吸附数据符合Langmuir模型，ΔG_ads⁰为-24 kJ/mol，表明混合型吸附（物理与化学）主导，其中化学吸附更显著。

3.2 电化学分析
PDP曲线表明EDD为混合型抑制剂，阴极和阳极反应同步抑制，E_corr偏移仅11 mV。EIS数据中电荷转移电阻（R_ct）随浓度增加而上升，双电层电容（C_dl）下降，证实吸附膜的形成。

3.3 表面形貌
SEM和AFM显示，未处理样品表面粗糙度达657 nm，而EDD处理组降至94 nm，FT-IR证实分子通过N、O原子与Fe形成配位键。

3.4 理论计算
DFT揭示EDD的HOMO能级（-4.813 eV）和低能隙（1.293 eV）利于电子转移，MC模拟显示分子平行吸附于Fe(110)晶面，吸附能高达-4118.7 kcal/mol，稳定覆盖金属活性位点。

这项研究的意义在于：首次将过期药物EDD转化为高效缓蚀剂，不仅解决了药物废弃物处理难题，还为工业腐蚀控制提供了无毒、低成本的新方案。其91.3%的缓蚀效率媲美传统有毒试剂，且温度适应性更优，在石油管道、酸洗工艺等领域具有直接应用潜力。此外，DFT与MC的联合应用为缓蚀机制研究提供了标准化分析框架，推动绿色材料设计的理论发展。