抑制作用的比较研究中提取的罗勒属圣所,Aegle marmelos,茄属植物trilobatum低碳钢在盐酸介质的腐蚀

文摘

植物提取物的抑制作用的比较研究,罗勒属圣所,Aegle marmelos,茄属植物trilobatum腐蚀的低碳钢在1 n的盐酸介质是调查使用的减肥方法,电化学方法,氢渗透的方法。极化法表明植物提取物表现为混合型缓蚀剂。阻抗方法表明,电荷转移过程主要是控制低碳钢的腐蚀。在比较,最大限度抑制效率中被发现罗勒属圣所99.6%的抑制效率在6.0%浓度提取v / v。植物提取物遵守朗缪尔吸附等温式。吸附的SEM形貌在低碳钢表面保护膜已确认的高性能的植物提取物抑制的影响。从氢渗透方法,所有的植物提取物能够降低渗透电流。减少渗透水流的原因存在的抑制剂可能归因于缓慢放电步骤之后,快速电解解吸步骤。结果在所有三个方法的顺序是非常好的协议罗勒属圣所>Aegle marmelos>茄属植物trilobatum。

1。介绍

低碳钢是结构材料广泛应用于汽车、管道和用于大部分的化学工业。低碳钢患有严重腐蚀介质的腐蚀酸和酸洗过程。盐酸广泛用于酸洗除锈,低碳钢和化学清洗过程。90%的酸洗问题可以解决通过引入适当的酸洗缓蚀剂的媒介。一般来说,有机化合物包含O, N, S原子通常用作抑制剂减少腐蚀的低碳钢在盐酸介质(1,2]。全世界的环境问题越来越多,很可能会影响缓蚀剂的选择在现在和未来。环境要求仍在发展,但是已经建立了一些元素。保护金属免受腐蚀的方法之一是增加物种的解决方案在接触表面,以抑制腐蚀速率。不幸的是,许多的抑制剂使用无机盐或有机化合物毒性或有限的溶解度。增加健康和生态风险意识吸引了注意力寻找更合适的抑制剂是无毒的。因此,更大的研究成果已经指向制定环境可接受的抑制剂。

由于其结构的多样性,许多常见的植物提取物被用作材料在酸洗缓蚀剂和清洗过程。植物材料含有蛋白质、多糖、多羧酸的酸、单宁酸、生物碱等。这些化合物是潜在酸缓蚀剂对许多金属(3]。使用绿色抑制剂很低的成本相比,有机抑制剂也需要大量的化学物质和时间的准备。化学抑制剂更昂贵,导致更多的风险的影响。现在由于严格的环境立法,重点是关注使用缓蚀剂的天然产品。最近的和不断增长的趋势是使用植物提取物作为缓蚀剂。最近,许多植物提取物已报告有效的缓蚀剂在印度和印度之外(4- - - - - -20.]。在这项研究中,叶提取三种药用植物,即罗勒属圣所(Tulasi),Aegle marmelos(Vilvam),茄属植物trilobatum(Thuthuvalai),已选定的研究对低碳钢腐蚀的抑制效果1 n盐酸介质使用减肥方法,potentiodynamic极化法、电化学阻抗法和氢渗透的方法。

2。实验的程序

2.1。低碳钢试样的制备

低碳钢带机械切成条的大小4.5厘米×2厘米×0.2厘米含0.14% C的组成,0.35%的锰,0.17% Si, 0.025%, 0.03%, P,和其余菲提供均匀的孔直径促进暂停测试条的减肥方法的解决方案。电化学研究低碳钢带相同的成分,但暴露区1厘米²被使用。低碳钢带和金刚砂抛光机械论文的1/0到4/0的成绩,随后与三氯乙烯或丙酮脱脂,最后与去离子水和存储在干燥器中。准确的重量的样品是使用电子天平。

2.2。植物提取物的制备

植物的叶子罗勒属圣所,Aegle marmelos,茄属植物trilobatum被切成小块,和他们干一个烤箱在80°C 2 h和地面成粉末。由此,10 g的样本在100毫升蒸馏水回流1小时。然后回流的解决方案是仔细过滤,滤液体积是100毫升使用双重蒸馏水即股票的解决方案,和原液的浓度表示的% (v / v)。从股票的解决方案,2 - 10%浓度的提取制备使用1 n盐酸。类似的准备一直在使用水植物提取物研究报道近年来(21- - - - - -30.]。

2.3。减肥方法

使用样本的初始权重指出,沉浸在实验方案的帮助下玻璃钩子在30°C一段3 h。实验解决方案使用的是1 n HCl没有存在各种抑制剂的浓度。三个小时后,采集标本,用蒸馏水,彻底清洗和干燥完全,他们的最终权重。从最初和最终样品的重量,重量损失计算和列表。从减肥,腐蚀速率(mmpy),抑制效率(%)、表面覆盖率(θ使用公式计算)的植物提取物 在哪里(常量)在g减肥,cmm是地区²,是时间在小时,通用汽车/ cmm密度³(7.86): 在哪里和在没有腐蚀速率,抑制剂的存在。

2.4。Potentiodynamic极化法

使用电化学分析仪Potentiodynamic极化测量进行了。偏振测量是评估腐蚀电流,腐蚀电位和塔菲尔斜坡。实验进行的传统三电极电池组装与工作电极低碳钢试样1的平方。厘米面积被曝光,其余被覆盖着红漆,一个矩形Pt反电极箔,南加州爱迪生公司和参比电极。盐桥,而是哦毛细管安排是用来防止SCE接近工作电极,以避免电阻的贡献。10 - 15分钟的时间间隔是给每个实验达到稳态开路的潜力。阴极的极化是潜在−800 mV (vs SCE)的阳极电位−200 mV (vs SCE)扫描速度每秒1 mV。从极化曲线,塔费尔山坡,腐蚀电位和腐蚀电流计算。抑制剂效率计算使用公式 在哪里和腐蚀电流没有和抑制剂的存在。

2.5。电化学阻抗方法

电化学交流阻抗测量也使用电化学分析仪执行。实验进行的传统三电极电池组装,用于potentiodynamic极化的研究。振幅的正弦波10 mV叠加在稳定的开路电位。真正的部分()和虚部()测定在不同频率范围内的100千赫至10 MHz。的一块与。从情节,电荷转移电阻()计算,然后计算使用双层电容 在哪里电荷转移电阻,是双层电容。实验进行了不同浓度的缺失和存在的抑制剂。抑制效率计算使用的百分比 在哪里和的电荷转移电阻的存在和没有抑制剂。

2.6。氢渗透的方法

当金属与酸接触,产生原子氢。结合之前生产氢分子,可能扩散到金属一小部分。在金属内部,氢原子结合成氢分子。因此,建立了很高的内部压力。这导致严重破坏的金属。这就是所谓的“氢脆”。这一现象的氢气进入金属会发生在酸洗等工业过程,电镀、磷化、等等。抑制剂完全可以被认为是有效的只有同时抑制金属溶解和氢渗透到金属(31日]。氢渗透的研究已经被一个想法的筛选抑制剂对减少氢吸收它们的有效性。因此,氢渗透进行研究是使用一个适应性的修改Devanathan-Stachurski两舱制细胞组装(32,33]1 n盐酸介质中提取的最适浓度的缺失和存在。类似的研究报道在Quraishi和Rawat[的作品34]。

2.7。表面检查研究

低碳钢表面检查标本中提取的最适浓度的缺失和存在浸3 h 30°C使用JEOL-Scanning电子显微镜(SEM)研究了1000 x放大的标本。

3所示。结果与讨论

3.1。减肥的研究

1 n的减肥研究盐酸在没有和存在各种植物提取物的浓度从2%到10%不等v / v。使用减肥数据,腐蚀速率,抑制效率,表面覆盖,计算出了提取的最适浓度。获得的腐蚀参数在表中列出的减肥方法1。

从表1,这是发现的植物提取物1 n盐酸,低碳钢的体重下降,腐蚀速率也减少了,而抑制效率增加。的最佳浓度罗勒属圣所被发现6% v / v最大抑制效率为99.6%,Aegle marmelos在8%以最大的抑制效率为97.5%,v / v茄属植物trilobatum在10% v / v最大抑制效率为90.2%的3个小时的浸泡时间。这一结果表明,植物提取物可以作为有效的缓蚀剂低碳钢在1 n盐酸。浸泡时间的影响研究一段3 h - 24 h在表2揭示了植物提取物显示最大效率的3 h浸泡时间为酸洗过程就足够了。的抑制效应三种植物提取物对低碳钢中1 n HCl是发现罗勒属密室> Aegle marmelos >茄属植物trilobatum。

3.2。Potentiodynamic极化研究

potentiodynamic极化参数给出了植物提取物不同浓度的表3,给出了极化曲线如图1。Potentiodynamic极化研究表明,腐蚀电流密度()显著下降的提取和腐蚀电位变化少负的植物提取物。此外,阳极和阴极塔费尔斜坡(的值和)稍有变化,表明这种行为反映了植物提取物的抑制能力的低碳钢腐蚀1 n HCl溶液通过吸附分子在阳极和阴极的网站,和,因此,提取法通过抑制的混合模式(15,16]。这是观察到植物提取物的浓度从2%增加到10%,99.7%是观察到的最大抑制效率罗勒属圣所提取6% v / vAegle marmelos和v / v, 97.5%至8%茄属植物trilobatum90.8%至10% v / v的提取。

3.3。电化学阻抗研究

阻抗测量进行了研究探讨电荷转移电阻()和双层电容(),通过这些参数,抑制效率计算。图2显示了低碳钢的阻抗图1 n与不同浓度的植物提取物,盐酸和阻抗参数来源于这些调查给出了表4。

当注意到从图2,获得的阻抗图几乎是在一个半圆的外表,表明电荷转移过程的主要控制低碳钢的腐蚀。完美的圆形偏差通常被称为界面阻抗的频率色散。这种反常现象可能是由于电极表面的不均匀性引起的表面粗糙度和界面现象。事实上,在植物提取物的存在,的值有增强和双层电容的值也在最大程度上。的减少表明抑制剂的吸附发生在酸性溶液中的金属表面。

为罗勒属圣所提取、最大358.80Ω厘米的价值²和最小值为6.00μF /厘米²得到的最佳浓度为6%在v / v最大抑制效率为97.9%。为Aegle marmelos提取、最大224.80Ω厘米的价值²和最小值为9.62μF /厘米²得到的最佳浓度为8%在v / v最大抑制效率为96.6%。为茄属植物trilobatum提取、最大87.86Ω厘米的价值²和最小值为24.52μF /厘米²得到的最佳浓度为10%在v / v最大抑制效率为91.4%。一个好的协议之间观察到的减肥方法和电化学方法的结果(potentiodynamic极化法和阻抗法)。

3.4。动力学和腐蚀抑制作用的原因

主要的植物化学的成分在罗勒属圣所是β-bisabolene (7.6 - -15.4%),α-bisabolene(9.4 -19.6%)和丁香酚(24.2 - -38.2%)中给出的数字3,4,5,和其他植物化学物质成分是1,8-cineole (5.6 - -11%), E -β-ocimene (4.0 - -4.7%),β石竹烯(1.4 - -2.5%),α蛇麻烯(2.0 - -3.5%),methylchavicol(11.6 - -14.%),和germacrene-D (2.4 -4.5%)。主要的植物化学的成分在Aegle marmelosAegelin(图6),主要出现在植物化学的成分茄属植物trilobatum是Solasodine如图7(35- - - - - -37]。

检查植物化学的成分的化学结构显示,这些化合物很容易hydrolysable和化合物可以吸附在金属表面通过氧原子上的孤对电子的存在,使电荷屏障和传质导致减少金属腐蚀环境之间的交互。因此,金属的腐蚀速率降低。膜层的形成本质上块排放H⁺和金属离子的溶解。酸洗包含有机抑制剂N、S和群体行为同样抑制腐蚀[哦38,39]。

因此,抑制效率(IE)成正比的分数表面被吸附的分子(θ)。因此,(θ)提取浓度指定了吸附等温线来描述系统。吸附等温式给报道的一个接口之间的关系在溶液中吸附物种和物种的浓度。使用吸附等温线的腐蚀抑制作用机制提供有用的见解。表面覆盖(度的值θ)评估在不同浓度的抑制剂1 n HCl溶液。试图去适应θ值不同的吸附等温式。遵守朗缪尔发现抑制剂,如果日志的阴谋θ/ 1−θ与日志是线性的。同样,Temkin情节θ与日志BDM情节(日志- - - - - -日志θ/ 1−θ)与θ^3/2日志,Frumkin阴谋θ/ (1−θC)和θ将线性的。研究不同浓度的吸附罗勒属圣所,Aegle marmelos,茄属植物trilobatum提取物在低碳钢表面发现1 n盐酸遵守朗缪尔吸附等温式。朗缪尔吸附等温式情节的吸附不同浓度的植物提取物在图给出8。

3.5。表面检查研究

低碳钢表面检查标本使用JEOL-Scanning电子显微镜(SEM)的放大1000倍。低碳钢标本1 n HCl溶液浸后三个小时30°C的最佳浓度的缺失和存在植物提取物,晒干,并保存在干燥器。SEM图像的低碳钢沉浸在1 n HCl没有存在的植物提取物的最佳浓度数据所示9,10,11,12。形成的保护膜表面的低碳钢证实了扫描电镜研究。从扫描电镜图像,发现更多的谷物被发现在SEM图像的低碳钢沉浸在1 n HCl溶液没有的抑制剂,而没有发现谷物SEM图像的低碳钢沉浸在1 n HCl溶液在植物提取物的存在,显示的保护膜在低碳钢表面的抑制剂的存在,和保护膜的顺序是一致的:罗勒属密室> Aegle marmelos >茄属植物trilobatum。吸附的SEM形貌在低碳钢表面保护膜已确认的高性能的植物提取物抑制的影响。

3.6。氢渗透研究

抑制剂对氢渗透的行为可以理解当前有无抑制剂通过测量渗透。这些抑制剂减少渗透电流善于抑制氢进入有关金属(31日]。基本上有两种反应计划。常见的两种方案,第一步是几个氢原子得到的扩散到电极表面。水合质子减少形成中性氢原子在这些地区的表面,这是空置的。人能说质子在免费网站上电极放电形成吸附氢原子 M是阴极金属表面的地方。第二步是解吸步骤。两个基本的反应路径(我)放电D,其次是化学解吸,CD, (2)放电D,紧随其后的是电解解吸,艾德

对于过渡金属,据报道,电解解吸速率决定步骤。氢原子在这些流程中解放出来的一部分进入金属,当其余进化为氢气(40]。渗透电流与时间曲线对低碳钢在1 n HCl抑制剂的缺失和存在如图所示13,并给出相应的渗透在桌子上5。

从氢渗透研究低碳钢在1 n HCl没有和抑制剂的存在,这是观察到的所有准备提取相比,能够减少渗透电流控制。减少渗透电流遵循秩序罗勒属密室> Aegle marmelos >茄属植物trilobatum。减少渗透水流的原因存在的抑制剂可以归因于缓慢放电步骤快速电解解吸步骤紧随其后 减少氢的吸收可以归因于吸附的植物化学的成分在植物提取物在低碳钢表面,防止氢渗透到金属。

4所示。结论

(我)的叶提取物罗勒属圣所,Aegle marmelos,茄属植物trilobatum作为良好的和有效的抑制剂的低碳钢腐蚀1 n盐酸。(2)Potentiodynamic极化研究表明,抑制的提取物通过混合模式。(3)在阻抗方法获得的奈奎斯特图显示,电荷转移过程主要是控制低碳钢的腐蚀。(iv)机制参与这项研究是植物提取物,植物化学的成分吸附在低碳钢表面形成一层保护薄膜防止放电的H⁺离子和金属离子的溶解,阻止了小腐蚀表面的金属。(v)植物提取物遵守朗缪尔吸附等温式。(vi)吸附的SEM形貌在低碳钢表面保护膜已确认的高性能的植物提取物抑制的影响。(七)从氢渗透方法,观察到所有的植物提取物能够降低渗透电流比控制。(八)减少吸收氢的氢渗透方法可以归因于吸附的植物化学的成分在植物提取物在低碳钢表面,防止氢渗透到金属。(第九)结果在减肥方法和电化学方法是非常好的协议(potentiodynamic极化法和阻抗法)和氢渗透方法的顺序罗勒属密室> Aegle marmelos >茄属植物trilobatum。(x)在三个植物提取物研究,最大的抑制效率被发现罗勒属圣所显示,99.6%抑制效率在6.0%浓度提取v / v。

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