基于西兰花残叶酚类化合物的绿色缓蚀剂优化提取及其在碳钢防护中的应用研究

为解决传统缓蚀剂的环境毒性问题，研究人员通过Pareto分析优化西兰花残叶酚类化合物提取工艺（乙醇-水比例0.90 mL/mL，120 min，400 rpm），发现50:50乙醇提取物具有优异抗氧化活性（IC50显著降低）。该缓蚀剂在1700 ppm浓度下对API P110钢在1 M HCl中抑制效率达95.88%，与KI/DMSO协同作用可提升至95.21%（15% HCl环境），为工业酸性环境提供绿色防护方案。

　　

在石油、天然气和 civil engineering 领域，碳钢因其优异的 ductility 和导电性被广泛应用，但其在酸洗（pickling）、工业清洁等酸性环境中极易发生腐蚀。传统缓蚀剂如 chromates 和 thioureas 虽有效却具有高环境毒性，而植物提取物因其可降解性和丰富活性成分成为研究热点。然而，现有研究在提取工艺优化、极端酸性环境适用性方面存在空白，尤其对农业废弃物如西兰花残叶（每年约2亿吨废弃）的资源化利用不足。

中国石油大学（北京）的研究人员通过系统研究，发现西兰花残叶中酚类化合物的最佳提取条件为乙醇-水比例0.90 mL/mL、提取时间120分钟、搅拌速度400 rpm。通过 Folin-Ciocalteu 法测定，该条件下酚含量达4750.69 mg GAE/100 g。研究采用电化学阻抗谱（EIS）、线性极化电阻（LPR）和共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）等技术，证实提取物在303-333 K温度范围内对API P110钢的缓蚀效率高达95.88%，且表面粗糙度（S_q）从2.31 μm降至1.74 μm。

关键实验方法包括：1）两水平全因子设计（2³）优化提取参数；2）DPPH/ABTS法评估抗氧化活性；3）电化学测试（EIS/LPR/PDP）分析缓蚀机理；4）SEM-EDX和CLSM表征表面形貌。

研究结果显示：

1. 提取优化：乙醇比例对酚含量影响最大（贡献度1203.28），50:50乙醇提取物抗氧化活性最优，IC₅₀较其他比例降低30%。
2. 缓蚀性能：1700 ppm浓度下，冻干样品缓蚀效率（95.88%）高于旋转蒸发（89.49%），Langmuir等温线表明其为混合吸附（ΔG_ads=-27.42 kJ/mol）。
3. 协同效应：KI与DMSO组合使缓蚀效率在15% HCl中提升至95.21%，|Z|_0.1Hz值达1015.98 Ω·cm²。

结论指出，该研究不仅为酸性环境碳钢防护提供绿色解决方案，还通过废弃物资源化推动可持续化学发展。未来可通过微胶囊化技术（如 chitosan 封装）解决缓蚀剂长效性问题，其成果发表于《Results in Chemistry》，对工业酸洗和油井酸化领域具有重要应用价值。