文摘

低碳钢的腐蚀抑制由合成化合物1 M盐酸溶液(3-benzoylmethyl benzimidazolium锑)研究了电化学和减肥实验。这种抑制剂的浓度范围MM。温度的影响(从303年到343 K)和浓度(M米)。抑制百分比增加与抑制剂的浓度的增加和达到约98%的浓度在303 K。随着温度的增加抑制百分比减少。热力学参数缓蚀剂在金属表面的吸附。这种化合物被发现是一个很好的缓蚀剂由于氮苯并咪唑和苯基环的存在。

1。介绍

金属的腐蚀是一个严重的问题在许多行业,安装,和公民服务,比如水和污水的供应。最为有用的和实用的方法之一,用于控制和保护金属免受腐蚀抑制剂的使用,特别是在酸性介质。不仅成本由于腐蚀迅速增加,而且植物的效率和产品的质量也降低。

大多数抑制剂有机化合物含有极性基团强烈吸附在金属表面1,2]。这些抑制剂,包括有机N, P, S, OH,,类似于催化毒药,因为他们减少金属/溶液界面的反应速率,一般来说,被认为参与了反应。人们普遍认为大多数有机抑制剂通过吸附在金属/溶液界面行为。抑制剂降低腐蚀电流的机理是通过干扰电化学过程的一些步骤。

低碳钢的腐蚀抑制激进的酸性的解决方案被广泛研究。行业,盐酸的解决方案经常为了除去钢铁表面,规模和盐和清洁坦克和管道。这种治疗可能被电镀涂层的先决条件,镀锌或绘画技巧。酸必须被阻止一个广泛的基础金属的溶解。这种治疗需要添加一些有机抑制剂的酸溶液吸附在金属/溶液界面取代水分子在薄膜表面,形成一个紧凑的障碍。

氮含量的化合物是金属腐蚀抑制剂已经被许多作者研究了彻底。这些化合物包括苯并咪唑和咪唑衍生品(3- - - - - -13],bipyrazole [14],stilbazole [15),季铵盐(16- - - - - -23),polyaminobenzoquinone聚合物(24],代替aniline-N-salicylidenes [25],酰胺[26[],杂环化合物27,28],阳离子表面活性剂(29日,30.]。其他作者在浙江工作,含硫抑制剂(15,31日- - - - - -39]。其他的研究涉及的影响的一些离子的抑制效率有机化合物。这些离子包括铬(40碘化),(41- - - - - -43),和氯(10,44]。结构效应的有机化合物缓蚀剂也研究[8,42,43,45- - - - - -47]。在所有这些研究中,氮、磷和硫原子(s)以及不饱和双键的化合物如苯环显示能够很好地吸附在金属表面形成保护层,从而增加了抑制腐蚀抑制剂的浓度的增加,在某些情况下达到99%抑制(15,18,36,37]。

没有研究报道3-benzoylmethyl benzimidazolium锑(BMBI)(计划1),研究电化学和温度影响低碳钢在1.0 M盐酸的腐蚀抑制的解决方案。低碳钢选择在我们的研究中由于高温咄咄逼人的酸是广泛应用于工业有关的温和和低合金钢。

这项工作的目的是(我)合成高百分比收益率的纯3-benzoylmethyl benzimidazolium锑(BMBI);(2)研究中,使用potentiodynamic和减肥测量,温度对腐蚀的影响抑制1.0盐酸溶液的低碳钢BMBI和计算热力学参数。

本研究的目的是成为的输出构件或细胞核组成一个新的家庭或一组咪唑鎓的衍生品在所有腐蚀抑制剂的研究。

2。实验的细节

2.1。锑酸合成3-Benzoylmethyl Benzimidazolium (BMBI)

的3-benzoylmethyl benzimidazolium溴盐(3)是由回流的克分子数相等的混合物1-vinylmidazole和丙酮溴化phenacyl(2)如下。

2.50克(0.021摩尔)苯并咪唑溴化(1),从phenacyl 4.20克(0.023摩尔)(2),在100毫升丙酮回流两个小时。冷却到室温后,晶体盐(3)是由过滤收集然后用多余的乙醚洗净,晒干。

溴化盐(3)被转换为锑酸盐(4)与锑酸钾(KSbF治疗₆)在甲醇/水混合物70/30%体积。搅拌20分钟后,反应产物过滤,用水洗了几次然后用乙醚,在室温下和真空下干燥。溶解在氯仿和添加多余的乙醚给80年纯锑酸盐产量百分比如计划所示2。

3所示。电化学

3.1。电极的制备(电化学)

一块5毫米直径从低碳钢棒(Mn 226含0.18% C, 0.6%,和0.35% Si)提供可靠的钢铁贸易商,沙迦,阿联酋,形成工作电极和安装,使用环氧树脂环氧树脂,玻璃管,适合在电化电池。每个实验之前,工作低碳钢电极磨损使用一系列的金刚砂论文从600年截至1200年,成绩和成绩。电极表面抛光为0.3μ米氧化铝在布上,用去离子的蒸馏水洗净,与纯乙醇冲洗之前转移到包含真空新鲜的电解液的电化学电池。

3.2。仪表(电化学)

电化学电池(图1)由低碳钢工作电极(我们),饱和甘汞电极作为参比电极(SCE) (RE)和铂网对电极(CE)。每次实验之前,电解液真空氮冒泡。细胞被设计以一种氮被允许逃到解决方案,从而排除其在电极表面集合。

为了保护工作从任何可能产生的物质在电极对电极在电化学反应,反电极室是分开工作电极室玻璃熔块。以下电化学仪器使用电脑控制AUTOLAB PGSTAT128N模块化稳压器(电化学工作站)(提供从瑞士万通)能够驱动电流±800 mA输出潜力在±10 V的电池。

3.3。测量过程(电化学)

电化学腐蚀测量(塔费尔情节)进行了低碳钢焊条,像之前描述的那样准备盐酸盐酸1.0米和1.0米的包含各种准备BMBI抑制剂的浓度。抑制剂的浓度范围MM。由于限制溶解度BMBI抑制剂,更高的浓度不能做好准备。

在势之间的电极电位是扫描−100 mV + 100 mV和SCE的扫描速度1 mV·s⁻¹。

3.4。结果和讨论(电化学)

图2显示了阳极和阴极极化曲线(塔费尔情节)低碳钢焊条真空1.0盐酸溶液中有和没有添加不同浓度的3-benzoylmethyl benzimidazolium锑(BMBI)。抑制剂的存在影响阳极和阴极的分支曲线可以清楚地看到,如图2。发现腐蚀电流的增加减少BMBI抑制剂的浓度如表所示1。在缺乏抑制剂盐酸(1.0米),腐蚀电流被发现0.74 mA,大幅降低0.026 mA盐酸米BMBI抑制剂的1.0米(表1)。

BMBI的抑制百分比值在不同浓度盐酸1.0计算根据以下方程(1),结果如表所示1: 在哪里不受约束的解决方案和腐蚀电流是腐蚀电流抑制的解决方案。

图3显示的情节抑制百分比与BMBI的浓度。在这个图中,逐渐从约54%(抑制百分比增加抑制剂)达到约96%M抑制剂。

4所示。温度的影响

4.1。样品制备(温度)的影响

矩形标本(1.0厘米×2.3厘米×0.3厘米)从大表3毫米厚的低碳钢(Mn 226含0.18% C, 0.6%,和0.35% Si)提供可靠的钢铁贸易商,沙迦,阿联酋,测量被用于减肥。钻是一个2毫米直径孔靠近上边缘的标本,用玻璃棒浸没的目的。在每个实验之前,标本和600级砂纸抛光,用蒸馏水冲洗,用丙酮脱脂,烘干,终于在一个精确的分析天平称重精确。

4.2。仪表(温度)的影响

实验装置包括一个250毫升圆底烧瓶装有回流冷凝器和长玻璃棒的标本上,反过来沉浸在热水浴控制。

4.3。测量过程(温度)的影响

瓶充满了100毫升1.0 M盐酸溶液要么有或没有BMBI各种浓度,然后放在水浴。一旦达成所需的工作温度,精确称重的低碳钢试样完全沉浸在解决方案,有6个小时,样本删除后,与蒸馏去离子水冲洗,用丙酮脱脂,烘干,终于在一个精确的分析天平称重精确。这个过程被重复与所有的样品从各种抑制剂的浓度米到在温度从303 K到343 K。

4.4。结果和讨论(温度)的影响

减肥进行腐蚀试验在低碳钢在1 M盐酸(BMBI)的缺失和存在的时间6小时。表2代表了腐蚀速率(mg·厘米⁻²·h⁻¹),和效率百分比(%)研究了抑制剂的浓度不同M在303、313、323、333和343 K。效率计算百分比根据以下表达式(2): 在哪里腐蚀速率没有抑制剂;和腐蚀速率与抑制剂。

数据4和5显示的腐蚀速率的情节(BMBI)浓度的函数在303,313,323,333和343 K从表中提取2。在303 K(表2,图4的腐蚀速率急剧下降),价值0.961 mg·厘米⁻²·h⁻¹盐酸(1米没有抑制剂)为0.363 mg·厘米的值⁻²·h⁻¹抑制(62.3%)M (BMBI)在场的1 M盐酸。这种腐蚀速率继续逐渐降低,线性达到0.018 mg·厘米⁻²·h⁻¹抑制(98.1%)M。在313 K(表2,图4);曲线显示有类似的形状,获得了在303 K。腐蚀速率逐渐减少,而线性从0.686 mg·厘米⁻²·h⁻¹抑制(50.8%)M (BMBI)达到0.052 mg·厘米⁻²·h⁻¹(96.0%)M。

在323 K(表2,图4),腐蚀速率也线性但更多的急剧下降2.673 mg·厘米⁻²·h⁻¹抑制(42.8%)M (BMBI)达到0.256 mg·厘米⁻²·h⁻¹(94.5%)M。

在图5如图所示,相同的行为4。腐蚀速率在333和343 K的函数(BMBI)的浓度。可以清楚地看到,(BMBI)抑制剂的存在作为这些高温缓蚀剂抑制达到百分之一,81.0%和71.5%抑制剂在333 K和343 K,分别。

图6显示%抑制的情节与抑制剂的浓度的温度在- 303,313,323,333,和343 K。这个数字表明,%在同一抑制剂抑制增加温度降低浓度。抑制剂的存在大大增加了%抑制温度。

从体重测量获得的数据(表3)绘制符合阿仑尼乌斯方程(3): 在哪里活化能(千卡·摩尔⁻¹),气体常数(千卡·摩尔⁻¹),绝对温度[K], const。是恒定的。

图7代表的阿伦尼乌斯阴谋的低碳钢腐蚀1 M盐酸溶液(Ln腐蚀速率的函数1 /T有和没有的存在(BMBI)浓度从MM。从这个图中,斜率()的每个决定和用于计算活化能根据(3),并千卡·摩尔⁻¹(表4)。浓度的增加(BMBI)(从M米)的激活能量增加的低碳钢腐蚀1 M盐酸(最初18.27千卡·摩尔⁻¹)(表4)。腐蚀的激活能量的增加是由于降低缓蚀剂在金属表面的吸附随着温度的增加;随后,腐蚀速率的增加将导致更大的接触面积金属表面的酸。

结果在表4表明活化能()的低碳钢腐蚀抑制剂的存在是活化能高于没有抑制剂浓度从M从约33米(约22千卡·摩尔⁻¹、职责)。这可以归因于更高的值的抑制剂相比,它没有物理吸附通常是一致的,而不变或更低的值在抑制的解决方案建议电荷共享或转移有机抑制剂的金属表面形成协调共价键(42,43]。

表5显示了表面覆盖,各种浓度的(BMBI)(从M米)在低碳钢表面作为温度的函数。这些值提取从相应的早些时候报道在表%效率值2。的情节表面覆盖的自然对数浓度、lnC对低碳钢的各种抑制剂浓度如图8。后检查数据,调整不同的理论吸附等温线,得出抑制剂都是根据Temkin低碳钢表面的吸附等温式: 在哪里是分子间相互作用常数,程度的报道,吸附反应的平衡常数,抑制剂浓度。

吸附反应的平衡常数,,相关的标准自由能吸附通过以下方程由Damaskin et al。1]: 在哪里吸附反应的平衡常数,55.5是水的浓度(摩尔·L⁻¹),是标准自由能(千卡·摩尔⁻¹),气体常数(千卡·摩尔⁻¹),而是绝对温度[K]。

根据(4),图中所示的直线8将下面的山坡和拦截: 的组合(6)和(7)会导致以下关系: 吸附反应的平衡常数,可以计算: 标准自由能吸附的抑制剂,从图中的结果,可以计算8用来计算平衡常数,,(5)在不同温度(303 - 343 K)。

吸附焓,的抑制剂可以计算从以下方程: 熵,为抑制剂,可以计算出在不同温度下使用以下方程:

表6,7,8显示的热力学数据获得在抑制剂的存在M。这些热力学量代表值的代数和吸附和解吸。的负面价值表明自发吸附在低碳钢表面的抑制剂。标准自由能,,增加从−19千卡·摩尔⁻¹·K⁻¹在303 K左右−14千卡·摩尔⁻¹·K⁻¹在343 K。吸附过程是放热和关联熵下降(溶质的),而溶剂的情况恰恰相反。伴随着置换吸附过程的熵增加是由于溶剂的熵的增加。这个同意的一般建议值提高效率的增加抑制有机化合物的吸附伴随着解吸的水分子的表面(33,45]。

抑制效率高可以归因于这种化合物的首选平面取向在金属表面。非定域化的发生之间的交互电子的苯并咪唑和苯基环,羰基(C = O), N和O原子上的孤对电子与带正电的金属表面。

5。结论

3-Benzoylmethyl benzimidazolium锑酸被发现低碳钢的高效抑制剂盐酸1.0解决方案,达到98%左右M和室内温度,浓度被认为是非常温和的。

3-Benzoylmethyl benzimidazolium锑是一个潜在的腐蚀抑制剂不仅因为它包含氮原子,而且苯和苯并咪唑环与羰基(C = O)。很明显这种化合物的分子结构会吸附到金属表面通过氮气和氧气的孤对电子和π电子的芳香环(苯和苯并咪唑)和羰基。

存在这种抑制剂的抑制百分比随着温度的增加而减少,表明物理吸附是主要的抑制机制,因为吸附抑制剂的数量随着温度增加而减小。

承认

作者要感谢“学院研究生学习和研究“沙迦财务支持大学的这项研究。