工业水系统中的金属腐蚀程度，直接影响了生产安全、环境保护、工业节水等方面。缓蚀剂保护技术是最行之有效的防蚀方法之一。工业水中绿色缓蚀剂的评价实验是《水化学与水处理技术》课程的重要组成部分。但由于存在腐蚀试验周期长、实验技术要求高、水质变化难预测、数据记录繁琐、金属腐蚀和防护过程不易观察等特点，因此实际实验教学的效果并不理想。本虚拟仿真实验，本着“能实不虚、虚实结合”的原则，由缓蚀剂理论、腐蚀要因分析、工业水系统腐蚀控制等四模块组成。采用任务驱动式、互动式、研讨式的教授方法，自主式、探究式、团队式的学习方法，通过理论自测、技能考点设置、实验报告等方式对学生进行评价，使学习效果评测更科学准确。

通过本项目实践，强化学生的工业安全、环保和节水理念，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的实践能力。目前，该实验已在本校化学、应用化学专业学生中进行了教学应用，可适用于化学、化工、环境专业的人才培养与相关企业的培训。项目将持续优化实验设计和技术更新，更好的满足人才培养，服务区域经济建设。

① 掌握金属腐蚀的基本理论；

② 掌握缓蚀剂的定义和作用机理；

③ 了解缓蚀剂性能的不同评价方法；

④ 了解影响金属腐蚀和缓蚀剂作用的主要因素；

⑤ 熟悉电化学工作站的使用方法；

⑥ 掌握电化学极化法测试金属腐蚀速率的基本原理；

⑦ 学会判断工业水系统金属设备运行的寿命和安全性。

1.进入实验

在浏览器中输入本虚拟仿真实验项目的网址（http:// http://virtual.chem.njtech.edu.cn），可远程访问并直接在浏览器中打开本实验项目，进行所有实验操作。

2.开始实验

模块一：登陆实验主界面

步骤1：学生登陆系统后通过，首先出现场景，待开场动画结束后，进入工业水中绿色缓蚀剂的评价与应用虚拟仿真实验主界面，正式进入虚拟仿真实验，如图1所示。

步骤2：登陆实验主界面后系统会提示是否需要进行菜单引导，如果选择需要，则用户可以通过点击界面右上方的交互选项，例如“AI机器人”等进行人机交互方式快速掌握与实验操作相关的信息。

模块二：实验简介

步骤3：学生进入实验场景后，首先进行实验相关理论知识的学习。学生通过点击实验背景、实验目的和实验流程等选项，掌握相关的实验理论知识和操作流程

模块三：缓蚀剂理论

步骤4：进行缓蚀剂理论学习。在该步骤中，学生将学习金属腐蚀理论和典型应用情景爆。例如，选择金属腐蚀理论，则学生将进入实验室场景，通过依次点击界面右上方的“缓蚀剂定义”、“缓蚀效率”、“缓蚀剂保护机理”和“线性极化法”选项，学生依次进行相关专业课程知识的学习，进一步了解本虚拟仿真试验项目的背景和目的。

步骤5：在该步骤中，学生将拓展与缓蚀剂理论相关的专业学习。点击“知识角”选项，学生可以阅读与金属腐蚀理论相关的热点资讯、科技前沿和新闻报道视频等

模块四：腐蚀影响要因分析

在学生对实验项目有充分了解的基础上，学生可以正式进入仿真实验。在该模块中，学生将通过“电极预处理”具体实验操作，掌握电化学评价技术的基本原理和操作要求；通过考查“缓蚀剂浓度”和“工业水温度”等变化条件，掌握缓蚀剂评价的关键影响因素

步骤6：在电极预处理和电化学测试过程中，学生首先选择电极材料。学生可以选择碳钢、不锈钢或铜作为工作电极。随后进行工作电极进行除锈处理，将金属电极用金相砂纸(500#、1000#、1500#)逐级打磨至表面光亮

步骤7：将砂纸逐级打磨后的工作电极用丙酮和超纯水依次超声清洗，该操作目标是除去工作电极表面的油脂和打磨留下的废屑

步骤8：将清洗过的工作电极放置于干燥器中常温干燥备用，防止再次吸水

步骤9：确定缓蚀剂浓度、工业水温度和pH以及电极材质后，将经除锈处理后的工作电极与参比电极和辅助电极组装成三电极体系。其中电化学工作站绿色头的电极连接工作电极，红色头的电极连接辅助电极，白色头的电极连接参比电极，组成电解池。学生只有连接正确后，才能进行电化学测试

步骤10：组装好的原电池置于恒温水浴锅中，点击原电池开始进行反应，进行电化学参数的测试

步骤11：考查缓蚀剂浓度对缓蚀效率的影响，首先需要选择金属材质、工业水pH值以及一定的温度（以30℃为例）

步骤12：依次输入缓蚀剂浓度数值(0 ~100 mg/L)，确认后会弹出该条件下的缓释率、工作电极的腐蚀速度和厚度减小值以及缓释率等参数

步骤13：依次输入符合数量要求的缓蚀剂浓度数值后，即可点击“生成曲线”按钮生成实验结果曲线

步骤14：分析生成的实验结果曲线，根据实验结果输入投加缓蚀剂的最佳浓度

步骤15：考查工业水温度(20℃~60℃)对腐蚀速率的影响，首先需要选择金属材质、工业水pH值以及一定的缓蚀剂浓度(以20 mg/L为例)。然后依次输入需要考查的温度数值

步骤16：若输入的实验自变量个数过少，系统会给出报错提示，如图 16所示；只有当依次输入符合数量要求的温度数值后，才可点击“生成曲线”按钮生成实验结果曲线

步骤17：学生可以在模拟的工厂场景中漫游，熟悉管道、反应釜和换热装置的实际工作场景。同时了解工业水流程，感受真实环境

模块六：工业水腐蚀控制

学生通过选择一个工业用水设施(管道、反应釜、壳式换热器或板式换热器等)，在提示的材质、温度、工业水pH值条件下，比较在不加缓蚀剂和加入最佳浓度的缓蚀剂时设备在春夏秋冬四季运行中的使用寿命和安全性。

A. 选择管道

步骤18：学生在提示对话框中选择管道作为研究对象

步骤19：选择不投加缓蚀剂，点击确定

步骤20：点击确定后根据壁厚度的减少量弹出实验结果曲线和预警值曲线比较图

步骤21：点击确定后出现设备运行1年后的状态图，由于没有投加缓蚀剂，管道发生泄漏事故

步骤22：根据模块四的实验结果，选择投加最佳浓度的缓蚀剂，点击确定

步骤23：点击确定后根据壁厚度的减少量弹出实验结果曲线和预警值曲线比较图

步骤24：点击确定后出现设备运行1年后的状态图，由于投加了最佳浓度的缓蚀剂，管道运行正常

并列步骤18：学生在提示对话框中选择反应釜作为研究对象

并列步骤19：选择不投加缓蚀剂，点击确定

并列步骤20：点击确定后根据壁厚度的减少量弹出实验结果曲线和预警值曲线比较图

并列步骤21：点击确定后出现设备运行1年后的状态图，由于没有投加缓蚀剂，反应釜发生爆炸事故

并列步骤22：根据模块四的实验结果，选择投加最佳浓度的缓蚀剂，点击确定

并列步骤23：点击确定后根据壁厚度的减少量弹出实验结果曲线和预警值曲线比较图

并列步骤24：点击确定后出现设备运行1年后的状态图，由于投加了最佳浓度的缓蚀剂，反应釜运行正常

并列步骤18：学生在提示对话框中选择板式换热器作为研究对象

并列步骤19：选择不投加缓蚀剂，点击确定

并列步骤21：点击确定后出现设备运行1年后的状态图，由于没有投加缓蚀剂，壳式换热器发生爆炸事故

并列步骤22：根据模块四的实验结果，选择投加最佳浓度的缓蚀剂，点击确定

并列步骤23：点击确定后根据壁厚度的减少量弹出实验结果曲线和预警值曲线比较图

并列步骤24：点击确定后出现设备运行1年后的状态图，由于投加了最佳浓度的缓蚀剂，壳式换热器运行正常

模块七：仿真实验结束，提交实验报告

步骤25：学生根据理论学习、实验结果和数据分析，点击“实验报告”选项，生成实验报告