将过期克拉霉素回收用于盐酸中碳钢的可持续防腐抑制：一种逆向采矿式思路

将废弃药物变为金属保护剂

旧的钢管、储罐和机械是现代工业中不显眼但不可或缺的存在，但在使用强酸清洗或处理时，它们会悄然被溶蚀。同时，药房和家庭每年会丢弃大量过期药物。本研究将这两类问题结合起来，提出一个简单而广泛关心的问题：能否将过期抗生素再利用为保护钢材免受酸侵蚀的屏障，从而同时减少工业损害和药物废弃物？

钢材在强腐蚀性液体中为何失效

碳钢价格低廉且强度高，因此在石油开采、建筑和化工厂中随处可见。许多工序依赖盐酸去除锈蚀、清洁表面或溶解矿物。在此过程中，酸也会侵蚀钢材本身，从表面剥离金属原子并释放氢气泡。作者指出，这种不必要的金属损失有点像一种逆向的采矿：不是为了回收金属而刻意溶解矿石，而是有价值的钢结构被意外地慢慢溶解。

以新方式利用过期抗生素

研究者将重点放在克拉霉素上，这是一种常见抗生素，其分子结构含有多个可与金属相互作用的氧和氮原子。重要的是，他们使用的是刚过期的克拉霉素，将其视为一种化学资源而非废物。将碳钢样品精细抛光后置入盐酸溶液中，分别在有无不同浓度过期药物的条件下进行测试。通过跟踪钢材的失重、释放的氢气量以及表面电流的传导情况，他们可以判断该药物是否减缓了腐蚀。

药物如何形成保护膜

在所有试验中，加入克拉霉素都显著降低了腐蚀速率。在最高剂量下，钢材的质量损失不到未保护样品的十分之一，并且氢气释放量也出现类似下降。电化学测量显示，金属溶解步骤和氢生成步骤都受到了抑制，表明该药物作用于腐蚀反应的两个方面，而不仅仅是其中之一。电子显微镜图像显示，裸露在酸中的钢表面变得粗糙并出现坑蚀，而暴露于含过期药物的酸中的钢则保持更为光滑，表明存在一层薄而保护性的膜。

原子尺度上发生了什么

为更好地理解这层薄膜，团队分析了药物在不同温度和浓度下对钢的吸附行为。数据符合一个简单模型：一层克拉霉素分子像地砖一样铺展在金属表面。能量变化的计算表明，该涂层可自发形成，并通过物理吸附与部分化学键合的混合作用固定在表面。随着温度上升，层的一部分会松动并有分子脱附，这解释了为什么在较高温度下保护效果会略有下降。

从未用药片到更安全的基础设施

通俗地说，这项工作表明对病人已不适用的药物仍可在工业中发挥有用作用。过期的克拉霉素在酸性环境中自组装成一层附着在钢上的屏障，在典型条件下可将腐蚀速率降低约90%。将废弃药物视为有用的化学品而非垃圾，企业既能保护贵重设备，又能减轻废弃药物对环境的负担，提供了分子层面循环利用的实际范例。

引用: Saleh, M.G., Al-Gorair, A.S., Hawsawi, H.M. et al. Sustainable corrosion inhibition of carbon steel in hydrochloric acid using repurposed expired clarithromycin as a reverse of mining. Sci Rep 16, 15339 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47188-0

关键词: 腐蚀抑制, 碳钢, 克拉霉素, 药物废弃物, 盐酸