文摘

在这项研究中,水马郁兰(牛至属植物marjoranal .)提取被评估为缓蚀剂对锌在1.0 M盐酸溶液。偏振测量表明,这种抑制剂作为混合抑制剂对阳极和阴极反应。结果表明,抑制效率是通过增加抑制剂剂量增加,达到最大值500 ppm。马郁兰提取锌表面上的吸附是发现遵守朗缪尔等温线类型。效率得到的阻抗测量是在重量分析的吻合良好,测温,极化技术证明这些收费的有效性的测量检测抑制剂。

1。介绍

缓蚀剂被广泛使用在工业金属和合金的腐蚀速率降低接触积极的环境。大多数的腐蚀抑制剂合成化学物质,昂贵的和非常危险的环境。因此,环境安全是可取的来源抑制剂(1- - - - - -4]。它已经表明,植物来源的天然产物包含不同的有机化合物(如生物碱、单宁、色素和有机和氨基酸,和大多数已知有抑制的作用5,6])。其他作者也表明,一些植物提取物的抑制的效果的解决方案是由于光化学分子的吸附在金属表面上的植物(7],它阻碍了金属表面,因此不允许腐蚀过程。

马郁兰的主要组件(牛至属植物marjoranal .)石油提取麝香草酚(38.4%)和cis-sabinene水合物(25.3%)。其他组件中发现大量石油样品低桧烯和p-cymene(7.4%和13.9%),和alpha-terpinene(13.3%)除了水合萜品等活跃的植物化学物质,黄酮类化合物,rosmarinic酸在大数量(8,9]。当前工作的目的是研究干燥的植物提取物的效果马郁兰作为锌的腐蚀的缓蚀剂在1.0 M盐酸。此外,锌的溶解温度的影响以及提取的化合物的抑制效率也被调查。

2。实验

2.1。媒介

1.0 HCl的酸溶液是由稀释为分析纯盐酸(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。

2.1.1。提取制备

马郁兰植物用于本研究收集和清洗去除杂质如尘埃,然后在一个烤箱干3天在120°C。空气干燥的植物材料在搅拌机与特定尺寸,确保植物粉末一样的大小。10 g的植物粉提取2天用200毫升的水在96°C的thermowater是固定的180 rpm。的样本进行旋转蒸发器underreduced去除水。原油提取在玻璃瓶保存在冰箱里,直到进一步的实验。

提取主要组件有以下公式表示图1。


图1
马郁兰的公式提取主要组件。
2.2。体重的测量

锌条(99.99%纯),大小为每个3.0×2.0×0.05厘米,测量被用于减肥。减肥实验进行描述的其他地方(10]。腐蚀速率(CR)和保护效率即百分比(%)计算按照下列方程(11,12]: 在哪里 (毫克)是质量损失, (dm2)是该地区, (h)是浸没时间,CR相关系数和 锌的腐蚀速率是在没有和提取的化合物。

2.3。测温测量

程序用于确定腐蚀行为通过这种方法被描述在其他地方其他作者(13- - - - - -15]。在这个技术,腐蚀(HCl)浓度保持在1.0米。测试解决方案使用的数量是50毫升。所有实验的初始温度保持在30°C。腐蚀反应进展监控通过确定使用校准温度计温度随时间的变化(0 - 100°C)到最近的±0.05°C。这种方法使反应的计算(RN)被定义为数量 在哪里 和 分别为最大和初始温度,, 是时间(分钟)达到最高温度。抑制效率(%)从百分比减少反应评估使用以下方程: RN在哪里免费的马郁兰的反应数量没有提取(空白解决方案)和 是1.0米的反应数量HCl包含提取的化合物。

2.4。Potentiodynamic极化

Potentiodynamic测量进行了使用three-compartment玻璃细胞和PS远距离稳压器与魔法石第六章软件计算的电化学参数。铂电极被用作反电极(细胞分离解决方案由烧结玻璃熔块)和饱和甘汞电极(SCE)在一个哦的调查作为参考电极。一个圆柱形杆嵌入在环氧树脂的接触表面积0.5厘米2是使用。电极表面与不同等级的砂纸打磨,用丙酮脱脂,用蒸馏水冲洗。

抑制效率(%)计算从极化测量根据下面的关系: 在哪里 和 分别是不羁和抑制腐蚀电流密度。他们是由塔费尔直线外推到各自的腐蚀电位。

2.5。电化学阻抗谱

阻抗测量进行开路电位( )在100 mHz的频率范围从10 kHz信号振幅微扰5 mV通过使用计算机控制potentiostate(瑞士万通汽车实验室30日)。所有实验都使用三电极系统执行。

抑制效率由于比例提取的化合物从电荷转移电阻计算值使用以下方程: (在哪里 )0和( )是放任自流和抑制电荷转移电阻,分别为(16]。

3所示。结果和讨论

3.1。体重的测量

锌的腐蚀速率优惠券在1.0 M盐酸和不同浓度的墨角兰提取测定。总结了结果表1。检查表1,腐蚀速率随着浓度的降低提取的化合物。这表明提取盐酸溶液中抑制锌的腐蚀和腐蚀抑制的程度取决于提取的金额。也显示在表1的计算值是抑制提取效率。可以看出抑制效率IE(%)提取物的浓度增加而增加。观察到的最大抑制效率是91.80%至500 ppm。腐蚀抑制可以归因于主要成分和植物化学物质分子的吸附在金属表面上的墨角兰提取物。由于复杂的化学成分提取,很难以抑制的效应分配给一个特定的组成部分。然而,这些化合物和其他组件的相互影响中提取的可能性不能排除。这些化合物的吸附锌表面减少腐蚀可用的表面积。表面覆盖的值( )不同浓度的墨角兰从体重测量中提取得到的温度303 K测试图形拟合不同等温线。一条直线(图2)获得了策划 与 ,从中可以看出研究提取锌表面上的吸附遵循朗缪尔吸附等温式:

表1
锌腐蚀参数在1.0 M盐酸溶液在不同浓度的缺失和存在的墨角兰提取物减肥测量30°C 1/2 h。

图2
朗缪尔吸附等温式的情节马郁兰提取表面吸附锌在1.0 M盐酸。

3.2。测温的研究

测温技术已被证明是相当大的价值和帮助在研究一些金属和合金的腐蚀行为在不同腐蚀环境(17,18]。这项技术也很有用在评估一系列有机化合物的抑制效率(19]。图3显示温度随时间的变化为1.0 M盐酸溶液中锌的腐蚀反应在没有和不同浓度的提取的化合物的存在。


图3
温度曲线的锌腐蚀1.0含有不同浓度的盐酸溶液马郁兰提取。 0.00 ppm, 100 ppm, 200 ppm, 300 ppm, 400 ppm, 500 ppm。

如图3,系统的温度上升逐渐由于放热腐蚀反应达到最大值, 在很短的时间内获得( 无酸的添加剂)的解决方案。这对应于一个反应(RN) 2.47°C分钟数−1(表2)。它也显示在图3在提取的化合物的最高温度达到降低并达到所需的时间增加。这给表明各种添加剂抑制锌的腐蚀酸溶液,可能被吸附在金属表面20.]。抑制的程度取决于程度的覆盖金属的吸附提取分子。强烈的吸附达到更高浓度的提取所描绘的下降( )获得和增加相应的时间( )到达,导致大量减少系统的RN(表2)。温度的降低对所有系统在达到其最大值可以归因于降低腐蚀速率,因此,在反应过程中产生的热量减少。

表2
计算值反应的数量和百分比减少RN锌溶解在1.0包含马郁兰盐酸提取从测温方法。

从检查结果表2,很明显,反应数量减少的提取的化合物相比,空白的解决方案。同时,减少反应数量比例提取物的浓度增加而增加。这是相同的趋势从体重测量。

3.3。两极分化的研究

添加不同浓度的影响的自然化合物中提取锌的阴极和阳极极化曲线在1.0 HCl溶液30°C(图4)进行了研究。电化学腐蚀电流密度等参数 ),腐蚀电位( )、塔菲尔常数( 和 ),抑制效率即百分比(%)计算从塔费尔块表所示3。很明显从表中,阳极和阴极塔费尔斜坡的加法增加提取化合物表示混合的阳极和阴极影响腐蚀抑制作用的机制21]。同时,观察,腐蚀电位转移到更积极的价值观和 减少抑制剂的浓度增加时指示提取化合物的抑制效应导致的增加抑制效率百分比(%)。

表3
电化学参数缺失和不同浓度的锌马郁兰1.0盐酸溶液中提取30°C从塔菲尔极化曲线。

图4
Potentiodynamic锌电极的极化曲线在1.0含有不同浓度的盐酸溶液马郁兰提取30°C。 0.00 ppm, 100 ppm, 200 ppm, 300 ppm, 400 ppm, 500 ppm。

3.4。温度的影响

温度对腐蚀速率的影响锌的无酸的添加剂和在500 ppm的提取,研究了在303 - 353 K的温度范围内使用potentiodynamic极化测量。

数据表中列出4表明, 转移到更多的负面价值观而的值 温度的增加而增加,但不同数量,表明自然提取的化合物影响锌电解溶解。另一方面,温度的增加导致减少抑制效率和最好的抑制效率获得了在303 K。

表4
温度对锌的腐蚀参数的影响在盐酸盐酸1.0米和1.0米+ 500 ppm的墨角兰提取物。

在考察温度对腐蚀过程的影响存在的提取、使用下面的阿仑尼乌斯方程(22]: 在哪里 是金属溶解反应的速率常数与腐蚀电流密度直接相关吗 (23), 是频率因子, 是绝对温度, 活化能。通过绘制 与 的值 可以计算出从所得直线的斜率(图5)。的值 决定从阿伦尼乌斯图对应9.83 kJ摩尔−1在没有和13.18 kJ摩尔−1在抑制剂的存在。从获得的值 ,观察提取化合物的存在增加了活化能值,从而降低了金属腐蚀速率。这些研究结果表明,提取的化合物作为抑制剂和影响腐蚀过程增加金属溶解的活化能,使电荷和质量传递的障碍的吸附在金属表面上。


图5
日志之间的关系 和锌电极的绝对温度的倒数1.0 HCl缺乏和马郁兰提取包含500 ppm。

另一种Arrehnius方程的配方是过渡状态方程(24,25]: 在哪里 普朗克常数, 阿伏伽德罗常数, 是活化熵, 是激活的焓。

图6显示了一个块 与( )给一个直线的斜率 和一个拦截的 的值 和 计算和列在表吗5。

表5
锌的溶解反应的活化参数在1.0 M盐酸马郁兰500 ppm的缺失和存在的提取。

图6
阿伦尼乌斯的日志 与 锌的溶解在1.0 M盐酸在没有和马郁兰提取的存在。

如图所示,从表5积极的价值观 反映强烈的表面吸附的抑制剂。活化熵的值 在没有和研究提取的化合物是消极的,这表明增加系统顺序活化络合物的速率决定步骤表示[关联而不是分离步骤25]。

3.5。电化学阻抗谱研究

电化学阻抗谱(EIS)进行测量频率范围从10千赫至100 mHz开路的潜力。示例等效反电路如图7获得了锌在1.0 M盐酸和没有抑制剂,在哪里 (Ωcm2)代表了解决方案和腐蚀产物膜;电阻的并联组合, (电荷转移电阻)和电容器, (双层电容)代表腐蚀界面。


图7
电机等效电路( 阻力=无报酬的解决方案, =电荷转移电阻和 =双层电容)。

锌的奈奎斯特图1.0 M盐酸溶液没有和不同浓度的抑制剂在30°C图所示8。电荷转移电阻值( )计算阻抗的差异在更高和更低的频率,所显示Haruyama et al。26]。


图8
尼奎斯特图对锌电极在1.0 HCl马郁兰的缺失和不同浓度的提取: 0.00 ppm, 100 ppm, 200 ppm, 300 ppm, 400 ppm, 500 ppm。

阻抗检测的定量结果列在表中6,这是见过的 值的研究提取化合物随着浓度增加而增加。与此同时, 在相同的浓度范围有相反的趋势。这些观察结果清楚地显示出的腐蚀锌在1.0 M盐酸是由电荷转移控制的过程。的减少 值的提取浓度的增加是由于其吸附在电极表面导致锌表面屏障膜的形成,因此减少溶解反应的程度(27]。检查表1,2,3,6揭示了抑制百分比增加墨角兰提取物的浓度增加对所有使用的方法,但所有浓度的抑制百分比计算出偏振测量提取的方法高于从化学测量获得。类似的观察化学和电化学测量的区别之前报道(28]。观察到的差异可以归因于这样一个事实:化学方法给平均腐蚀速率,而电化学方法给瞬时腐蚀率(29日]。

表6
锌电极的阻抗数据和表面覆盖率1.0 HCl马郁兰提取物不同浓度的缺失和存在。

4所示。抑制机制

天然墨角兰提取物的抑制的作用对金属锌的腐蚀可能归因于其组件的吸附在金属表面。吸附层作为金属表面和激进的解决方案之间的障碍导致腐蚀速率下降。马郁兰检查化学成分的提取,看来这提取可用的许多天然有机成分来源如上所述。这些组件是化学的有机化合物,含有杂原子与自由电子对,因此,可以通过吸附在锌表面杂原子的电子对。这些组件的吸附导致减少锌金属之间的反应和酸媒体(HCl),然后降低腐蚀速率。

5。结论

(1)有一个很好的协议中获得的结果的不同的技术测量。(2)马郁兰提取具有较高的抑制作用在1.0 M盐酸和锌的腐蚀抑制效率提取浓度增加而增加。(3)的抑制作用马郁兰提取的结果通过其富电子基团吸附在金属表面。(4)的吸附马郁兰在锌表面提取遵循朗缪尔吸附等温式。