Kalmegh水提物(穿心莲香)叶子绿色抑制剂盐酸溶液中低碳钢

文摘

的抑制腐蚀的低碳钢在盐酸溶液提取Kalmegh (穿心莲香)叶提取物进行了研究使用减肥,电化学阻抗谱、线性极化和potentiodynamic极化技术。抑制了提取物的浓度增高而增强。温度的影响,浸泡时间,酸浓度对低碳钢的腐蚀行为与增加1 M盐酸提取也进行了研究。假设抑制是通过抑制剂分子在金属表面的吸附。分子的吸附提取的低碳钢表面服从了朗缪尔吸附等温式。在金属表面形成的保护膜被红外光谱分析。结果表明,提取Kalmegh (穿心莲香)叶提取物可以作为一种有效的腐蚀抑制剂低碳钢在盐酸介质。

1。介绍

酸的解决方案通常用于去除不良的规模和生锈的金属加工行业,清洗锅炉和热交换器。其中,盐酸是一种使用最广泛的代理在酸洗的过程中。抑制剂的使用是最实用的腐蚀防护方法之一,特别是在酸的解决方案,以防止意外的金属溶解和酸消费(1]。低碳钢腐蚀现象已成为重要的尤其是在酸性媒体因为增加酸的工业应用的解决方案(2]。大多数合成缓蚀剂的有害效应的动机的使用一些天然产物。化学抑制剂的使用是有限的,因为环境威胁,最近,由于环保法规。植物提取物已成为很重要的,因为它们是环境可接受的,便宜的,现成的材料和可再生能源,生态可接受(3]。工厂产品的性质和一些有机成分包括单宁、有机和氨基酸、生物碱、颜料表现出抑制作用。此外,它们可以通过简单的程序中提取低成本(4,5]。

叶子提取物作为常见的腐蚀抑制剂。的防腐活动Meethi楝(九里koenigii),印度醋栗(兰officianilis),黑色诃子(榄仁树属chebula),无患子属植物(Sapindus trifolianus)和Shikakai (Accacia conicianna)调查。腐蚀抑制提取物也被研究过的美丽獐牙菜属(獐牙菜属angustifolia)。类似的结果也表明桉树(桉树sp。叶子,Jambolan尤金尼亚jambolana)、番荔枝(番荔枝属squamosa),假阿拉伯胶树(金合欢阿拉比卡),木瓜(番木瓜),尼姆(Azadirachta indica)和Ironweed (Vernonia amydalina在媒体酸)被用于钢。亚答屋棕榈(Nypa fructicans)wurmb树叶研究了低碳钢在盐酸的腐蚀抑制媒体。Castor (Ricimus普通的)离开了低碳钢的腐蚀抑制酸媒体除了使用草药如香菜,木槿,茴香酒,黑孜然、独行菜的新型绿色的酸性腐蚀抑制剂钢(6- - - - - -11]。

种子是腐蚀抑制研究十分关注的。烟草(烟草)、黑胡椒(Piper初步),蓖麻籽油(蓖麻),金合欢口香糖,可以好的抑制剂对钢铁和木质素酸介质。木瓜,凤凰木pulcherrimaFedegoso (草决明)、曼陀罗属植物(曼陀罗stramonmium)高效缓蚀剂种子对钢铁12- - - - - -14]。

的防腐活动洋葱,大蒜,和苦瓜低碳钢HCl媒体有不错的效果的研究。石油提取生姜、荷荷巴油、丁香酚,acetyl-eugenol艾油和薄荷油(各种pulegium)用于钢的腐蚀抑制酸媒体。小檗碱的生物碱分离Captis研究对其防腐效果对低碳钢腐蚀在H₂所以₄媒介。

削弱了某些植物是非常有用的缓蚀剂。金玉其外(Calotropis procera)Azydracta籼稻,和Auforpio turkialesap是有用的酸腐蚀抑制剂。曼陀罗属植物的提取是用作低碳钢缓蚀剂在酸性介质。奎宁其防腐效果的研究了碳钢在1 M盐酸。蚊子植物的抑制的效果(Occmium冬青)提取的酸腐蚀低碳钢进行了研究。有翼的花椒的抑制效应(Zenthoxylum alatum)提取的低碳钢腐蚀水Orthophosphonic酸研究[15- - - - - -18]。

作为当前利息贡献环保,绿色,腐蚀抑制剂,本研究调查Kalmegh叶提取物的抑制效应(穿心莲香),一个绿色的阿育吠陀的Kalmegh抑制剂,这是一个勃起的一年生草本极为苦涩的味道在每一个植物体的一部分。工厂在印度东北部被称为“Maha-tita”,字面上的“苦味药之王”由于其苦味。动能和激活参数控制金属腐蚀评价。

2。实验

2.1。制备Kalmegh(穿心莲香)叶萃取精华

Kalmegh(穿心莲香树叶和地面干粉末形式)。干(5克)粉浸泡在双重蒸馏水(500毫升)和回流5 h。溶液过滤,集中到100毫升。这个提取用于研究腐蚀抑制特性。腐蚀测试进行的低碳钢结构百分比如下:铁99.30%、0.076%,如果0.026%,锰0.192%,P 0.012%,铬0.050%,镍0.050%,0.023%,和0.135%铜,抛光从600年到1200年先后用细金刚砂论文评分等级。标本和双重蒸馏水清洗彻底,最后与丙酮脱脂,在室温下干燥。激进的解决方案1 M盐酸被稀释分析年级准备盐酸(37%)和双重蒸馏水和所有的实验都是在没有被搅动的解决方案。

2.2。减肥方法

减肥低碳钢进行了测量样本大小2.5厘米的长方形形式2.0厘米0.025厘米一摩尔HCl溶液有和没有添加不同浓度的种子中提取的。每个样本被一个电子天平称重,然后放入酸溶液(100毫升)。浸入式的持续时间是3 h在从308年到338 K温度范围内。浸泡后,试样的表面被双重蒸馏水清洗后用丙酮冲洗和示例又重了为了计算抑制效率(E%)和腐蚀速率()。对于每一个实验,一个刚做好的解决方案是使用和溶液温度恒温控制的期望值。

激进的解决方案(1 M盐酸)被稀释的盐酸分析年级准备双重蒸馏水。表面覆盖()和抑制效率(E%)测定使用以下方程

表面覆盖()和抑制效率(E%)决定通过以下方程 在哪里和是减肥的价值观存在和缺乏抑制剂的情况下,分别。

腐蚀速率(低碳钢的计算使用以下关系: 在哪里w是低碳钢腐蚀减肥(毫克),一个优惠券的面积(),t是曝光时间(h),D低碳钢的密度()。

2.3。电化学测量

电化学研究了在室温下使用三电极电池组装。1的低碳钢工作电极,铂电极作为辅助电极,甘汞电极标准(SCE)作为参比电极。工作电极与不同等级的金刚砂抛光论文,用水洗,用丙酮脱脂。所有电化学测量进行了使用GamryPotentiostat /恒流器模型(g - 300)与EIS软件Gamry仪器有限公司、美国。Gamry应用包括软件300 105直流腐蚀和EIS EIS测量和Echem分析师5.50版本软件包进行数据拟合。电化学测试前,30分钟的稳定时间是允许的,是足以达到一个稳定值。

线性极化研究进行了从阴极−20 mV与潜力阳极的潜力20 mV与扫描速率0.125 mV⁻¹确定极化电阻()。从极化电阻测量值,抑制效率一直是计算使用以下关系: 在哪里和是没有的极化电阻在抑制剂的存在,分别。塔菲尔曲线获得通过改变电极电位自动从250−250 mV与腐蚀电位()的扫描速率1 mV⁻¹。EIS测量进行了0.00001 kHz的频率范围从100 kHz 10 mV峰使用交流信号的振幅。所有实验测量在1 M盐酸浸泡30分钟后,没有添加抑制剂。阳极和阴极曲线的线性塔费尔段外推到腐蚀电位获得腐蚀电流密度()。的抑制效率评估测量值使用以下关系: 在哪里和在没有腐蚀电流和抑制剂的存在,分别。价值观的电荷转移电阻从尼奎斯特图的半圆形的直径。抑制剂的抑制效率被发现从价值观的电荷转移电阻使用以下方程: 在哪里和在没有电荷转移电阻在抑制剂的存在,分别。

电化学测量都是在没有被搅动的完成和nondeaerated解决方案。

2.4。傅里叶变换红外光谱学

那些时光- 5700红外光谱光谱被记录在一个热nicolet FTIR光谱仪(美国)。低碳钢标本大小2.5厘米2.0厘米0.025厘米是如上所述。这些标本被移除后浸泡3 h 100毫升1 M盐酸溶液包含1200 ppm的抑制剂,和标本是用水洗,然后晒干。然后红外光谱反射率配件应用于研究低碳钢表面。

3所示。结果与讨论

3.1。减肥的研究

3.1.1。抑制剂浓度的影响

图1(一)代表了抑制剂浓度对抑制盐酸的效率的影响。提取显示最大抑制效率98.09%的盐酸和最佳的浓度1200 ppm。进一步增加提取浓度并没有造成任何重大变化提取的性能。百分比的值抑制效率(E%)和腐蚀速率()获得减肥方法在不同浓度的Kalmegh (穿心莲香在308 K)叶萃取精华总结在表1。

3.1.2。浸泡时间的影响

为了评估禁止的行为的稳定的时间尺度上提取,减肥进行测量在1 M盐酸提取在1200 ppm的缺失和存在浓度为2 - 8 h沉浸在温度308 K。抑制效率是对浸泡时间为从图绘制1 (b)。这个数字表明,抑制提取效率提高随着浸泡时间从2到8 h(给值)。抑制效率高达8 h的增加反映了选民的强烈吸附在提取在低碳钢表面,导致更多的防护层形成于低碳钢/盐酸溶液界面。因此,Kalmegh (穿心莲香)叶萃取精华有效抑制低碳钢腐蚀mol / l盐酸溶液。

3.1.3。酸浓度的影响

与酸浓度的增加抑制效率的变化从0.5米到2米的酸如图1 (c)。HCl的降低抑制效率很低,也就是说,从98.6%降至64.7%。这在减少E%可以归因于增加侵略性的解决方案与酸浓度的增加。

3.1.4。温度的影响

评估的稳定性在低碳钢表面吸附层/膜抑制剂以及钢的腐蚀过程的激活参数在酸性介质,减肥进行了测量的温度范围308 - 338 K的提取在最佳浓度的缺失和存在3 h浸泡时间。获得的结果,因此,在图所示1 (d)。从这个图很明显,抑制效率随着温度增加而减小。这是由于增加的速度溶解低碳钢和抑制剂的部分解吸的过程从金属表面温度(19]。

日志的腐蚀速率是温度的线性函数(阿仑尼乌斯方程)20.- - - - - -22]: 在哪里是明显有效的活化能,是一般气体常数,是阿伦尼乌斯pre-exponential因素。阴谋的日志减肥得到的腐蚀速率测量和1 /T给了一条直线,如图2(一个)的斜率。活化能的值在表列出2。

数据显示,活化能()腐蚀的低碳钢在1 M盐酸溶液提取的存在是高于游离酸的解决方案。低碳钢的表观活化能增加溶解在抑制的解决方案可能被解释为物理吸附发生在第一阶段23),活化能的增加可以归因于一个明显的减少抑制剂在低碳钢表面的吸附温度的增加。

阿仑尼乌斯方程的另一种配方是24] 在哪里是板材的常数,阿伏伽德罗常数,是活化熵,是激活的焓。一个阴谋的日志与给一条直线(图2 (b))的斜率和一个拦截的,的值和计算和列在表吗2。在这两个系统,焓变的积极迹象()反映溶解过程的吸热特性。熵的转向积极的价值()意味着活化络合物离解速率决定步骤代表而不是协会,这意味着对从反应物到增加无序化活化络合物(25]。

3.2。EIS测量

阻抗谱的低碳钢1 M盐酸Kalmegh不同浓度的缺失和存在(穿心莲香)叶萃取精华所示奈奎斯特图(图的形式3)。尼奎斯特图包含一个“抑郁”半圆电容回路和抑郁半圆中心在实轴。这种行为是固体电极和特征通常被称为频率色散和归因于固体表面粗糙度和其他的非均质性(26,27]。尼奎斯特图显示抑郁电容回路在高频(HF)范围和一个电感回路的低频(LF)的范围内。高频电容循环可以归因于电荷转移反应和时间常数的双电层和表面结构的不均匀性或界面,如发现在吸附过程中(28]。低频电感回路可能归因于吸附物种得到的弛豫过程和在电极表面29日,30.]。

尼奎斯特图分析的阻抗谱拟合等效电路模型(图4),这是在其他地方使用来描述铁/酸接口(31日,32]。在这个等效电路,解决方案是阻力,电荷转移电阻,CPE元素是一个常数阶段。电容值计算使用以下方程(33,34]: 在哪里CPE的大小,虚数单位,是角频率(,赫兹的频率)相移的细节程度的表面不均匀性。当,这是相同的方程,对电容器的阻抗,在那里。理想化的电容(从CPE)值计算参数值和n使用下面的关系(35,36]: 阻抗参数如溶液电阻(),电荷转移电阻(),,n,推导出双层电容(),抑制效率(E %)表中列出3。的值E %使用以下公式计算: 在哪里和在存在和电荷转移电阻没有抑制剂,分别。很明显从表3通过增加抑制剂浓度,价值观倾向于减少和抑制效率增加。的减少值可以归因于当地减少介电常数和/或双电层的厚度增加,这表明Kalmegh(穿心莲香)叶萃取精华软钢/溶液界面的吸附行为(37]。另一方面,的值减少与提取物浓度的增加。这种情况是增加的结果表面覆盖的抑制剂,导致增加抑制效率。相移的值表明合理的信心值是极限。任何重大变化的相移值,n没有观察到在没有和Kalmegh的存在(穿心莲香叶萃取精华。预测解散机制的价值n可以作为一个指标(38]。的值n介于0.827和0.880,表明电荷转移过程控制的溶解机理低碳钢在一个摩尔HCl溶液没有提取的存在。保护层的厚度,是相关的由以下方程(39] 在哪里真空介电常数和吗的介电常数是抑制剂。这在减少下降,从而造成的局部介电常数和/或双电层的厚度增加,建议Kalmegh(穿心莲香)树叶提取函数通过吸附在金属/溶液界面。因此,的变化值是由水分子的逐步替代有机分子在金属表面的吸附,降低金属溶解的程度(40]。

从尼奎斯特图很明显,低碳钢的阻抗响应抑制盐酸溶液中添加Kalmegh后显著地改变了(穿心莲香)叶提取物在酸溶液的阻抗抑制衬底抑制剂的浓度增加而增大。尼奎斯特图显示,增加Kalmegh(穿心莲香叶子)浓度、电荷转移电阻增加和双层电容减少。从表中3,很明显,最大的效果是Kalmegh观察到1200 ppm(穿心莲香)叶萃取精华值为262.4厘米²分别在1 M盐酸。发现抑制效率增加抑制剂浓度的酸。获得的数据从EIS吻合良好的减肥方法。

3.3。偏振测量

极化曲线Kalmegh的低碳钢在不同浓度(穿心莲香)叶提取物在充气方案如图5。塔费尔直线外推的允许腐蚀电流密度的计算()。的值腐蚀电位()、阴极和阳极塔费尔斜坡(,),抑制效率(E%)给出了表4。(E%)计算使用以下方程: 在哪里和腐蚀电流密度值没有抑制剂,分别。作者提出以下的一些钢铁的腐蚀机制在酸溶液41- - - - - -43]: 阴极氢进化

的变化和值如表所示4表明吸附Kalmegh(穿心莲香)叶萃取精华修改阳极溶解的机制以及阴极氢进化。从图5,很明显,阴极和阳极反应抑制,抑制抑制剂浓缩的增加。增加酸媒体,但阴极极化。从表中4,很明显,没有明确的趋势的转变值,在不同浓度的Kalmegh(穿心莲香)在1 M盐酸溶液叶萃取精华。这个结果表明Kalmegh(穿心莲香)叶萃取精华可分为混合型的抑制剂1 M盐酸溶液。

3.4。吸附等温式

基本信息抑制剂和低碳钢表面之间的交互可以提供的吸附等温式。为此,表面覆盖的值(在不同浓度的Kalmegh)(穿心莲香)叶子提取物在酸性介质温度范围(308 - 338 K)被用来解释最好的等温线确定吸附过程。的有机吸附物吸附metal-solution接口是由一个置换吸附捐赠水溶液中的有机分子之间的过程水分子在金属表面(44), 在哪里和水溶液中的有机分子和吸附在金属表面,分别是水分子在金属表面,是代表数量的水分子大小比例取代了一个分子的有机吸附物。

试图以适应这些价值观不同等温线包括Frumkin、朗缪尔和Temkin。根据这些等温线,有关抑制剂浓度(): 在哪里指定的吸附系数(16),分子间相互作用参数,吸附过程的平衡常数(17)。The best fit was obtained with Langmuir isotherm as in Figure6。的价值表明Kalmegh(穿心莲香)叶提取物强烈吸附在钢铁表面。这是在良好的协议与阻抗光谱和偏振测量的结果。第一阶段在媒体酸抑制剂的作用机理是吸附在金属表面45]。在大多数的抑制研究,亲水表面之间的配合物的形成π电子的抑制剂和金属的空d轨道是假定46]。

3.5。傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析

成熟,红外光谱分光光度计是一个功能强大的工具,可以用来识别键的类型特别是官能团(s)在有机化合物。由于提取包含有机化合物,这些有机化合物吸附在金属表面提供防锈保护。所以,金属表面的红外光谱分析可以用于预测是否有机抑制剂吸附在金属表面吸附。在目前的研究中,反射红外光谱光谱被用来支持这一事实的低碳钢腐蚀抑制酸媒体由于缓蚀剂分子的吸附在低碳钢表面。给出了著名的山峰在桌子上5。从表中数据5,我们得出这样的结论:反射红外光谱谱支持Kalmegh抑制性能好(穿心莲香)叶提取物对低碳钢腐蚀mol / l盐酸溶液。

4所示。抑制机制

Kalmegh的主要组成部分(穿心莲香)叶萃取精华Andrographolide的结构给出图7,有多个债券通过吸附在低碳钢表面。Kalmegh的高性能(穿心莲香)叶萃取精华成分也可能是由于大尺寸的覆盖广泛领域的分子在金属表面,从而阻碍腐蚀47]。Kalmegh(穿心莲香)叶提取物是由众多的天然有机化合物。Kalmegh的抑制的作用(穿心莲香)的叶子中提取的酸腐蚀钢可以归因于Kalmegh的吸附(穿心莲香)叶萃取精华组件固定在钢表面。红外光谱表明,树叶提取物中含有氧原子的官能团(地,C = C, C = O,碳氢键,切断)和芳环,符合典型的一般考虑腐蚀抑制剂。nonbonded电子杂原子的质子化了的,因此他们会吸附在带负电荷的金属表面。由于静电作用,使质子化成分的分子吸附(物理吸附)和高抑制。Kalmegh(穿心莲香)叶萃取精华分子还可以吸附在金属表面的基础上亲水之间的相互作用π电子的芳环和铁空d轨道。当质子化了的Kalmegh(穿心莲香)叶萃取精华吸附在金属表面,形成配位键可能部分转移的电子从极地原子(O原子)金属表面。

这种假设可以通过红外光谱的结果进一步证实了Kalmegh(穿心莲香)叶提取物可能吸附在钢表面形成致密的和更严格的保护膜覆盖阴极和阳极反应网站和,因此,阻碍腐蚀现象。

5。结论

(1)的吸附Kalmegh(穿心莲香)叶萃取精华听从朗缪尔吸附等温式。(2)Kalmegh(穿心莲香)叶提取物作为混合型缓蚀剂。(3)CPE的增加价值指数,相移(n)随着抑制剂浓度表示,表面粗糙度随缓蚀剂浓度增加而降低。(4)红外光谱表明,抑制由于电影的形成在金属/酸溶液界面通过吸附Kalmegh(穿心莲香)叶萃取精华分子。

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