评估腐蚀抑制低碳钢在1 M盐酸溶液Mollugo cerviana

文摘

methanolic提取物的抑制效果Mollugo cerviana植物低碳钢腐蚀的1 M盐酸溶液中研究了不同的技术像potentiodynamic极化,电化学阻抗谱和减肥方法对五种不同浓度的植物提取物从25到1000 mg / L。结果表明,腐蚀抑制效率提高植物提取物浓度增加到500 mg / L和进一步提高浓度下降。最佳的提取是一个混合型抑制剂抑制浓度potentiodynamic 500 mg / L的极化。植物提取物的吸附在低碳钢表面被发现服从朗缪尔吸附等温式。面分析也发现表面形态进行低碳钢的抑制剂的存在和没有找出它的效率。结果表明,Mollugo cerviana提取作为良好的腐蚀抑制剂的低碳钢在1 M盐酸溶液。

1。介绍

缓蚀剂被广泛研究在许多行业,降低金属表面的腐蚀速率与腐蚀介质接触的(1- - - - - -3]。酸性溶液中常用的各种行业和应用程序包括酸洗、工业清洗、酸重新调节,油井酸化和石化过程(4]。在酸解,盐酸是一种最广泛用于金属的酸洗过程。

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,以防止金属溶解和酸消费(5]。低碳钢在酸溶液是广泛应用于各种工业过程和低碳钢腐蚀发生在这个环境中。防止腐蚀的有效方法之一是使用有机抑制剂(6]。大量的科学研究已经致力于对低碳钢腐蚀抑制剂的主题在酸性介质2,7- - - - - -14]。

植物提取物被视为环保和生态环境可接受的抑制剂。工厂产品低成本、可用和可再生能源的材料。提取从它们的叶子,叫、种子、水果、和根组成的混合物含氮的有机化合物,硫,氧原子和一些(15- - - - - -20.)已报告作为有效的金属腐蚀抑制剂在不同的积极的环境。一般来说,植物提取物的抑制的效果是由于吸附在金属表面的有机物质,阻止活跃的网站,甚至形成了一个保护屏障。

近年来,天然化合物如草本植物作为抑制剂为了开发新的清洁化学品的绿色环境。几项研究已经报道天然产物作为缓蚀剂的使用在不同的媒体21- - - - - -30.]。

m . cerviana(l)爵士。(Molluginaceae)被广泛用作一盆草,提高视力,减少人体气味,充当一个好的防腐剂,用于治疗咳嗽。的气生植物Mollugo cerviana收集Sathankulam附近杜蒂戈林,泰米尔纳德邦,印度,2010年7月。植物被诉Chelladurai博士识别和验证,研究官(rt),植物学家,和植物学、标本放置在部门Vellore Auxilium学院。

本研究的目的是评估methanolic提取物的抑制的效果m . cerviana作为一个绿色缓蚀剂在低碳钢1 M盐酸溶液。腐蚀性能进行了研究使用不同的技术像potentiodynamic极化,电化学阻抗谱(EIS),和减肥方法。使用扫描电子显微镜(SEM)对其形态学研究。

2。材料和方法

2.1。植物提取物的制备

新鲜的空中的部分m . cerviana(500克)用水洗,风干,粉和提取甲醇(默克公司)24小时。methanolic解决方案进一步过滤和回流浓缩液。清晰的深棕色methanolic浓溶液在真空下干燥得到半固体的液体,这是存储在气密容器和进一步研究保存在冰箱里。

2.2。准备样品

低碳钢标本有名义组成0.023% P;如果0.04%;0.017%的镍;0.37%的锰;0.078% C;0.02%的年代;密苏里州的0.002%;铁的平衡。标本的维度3×3×0.1厘米,1×1×0.1厘米是用于减肥和电化学研究。标本被嵌入在环氧树脂离开工作区域1厘米²。机械磨损的表面处理标本进行了使用不同等级的碳化硅砂纸(1200粒),并随后用重蒸馏的水与丙酮清洗和冲洗每个实验都做过。

2.3。电解液

1 M盐酸溶液的电解液是由稀释37%盐酸(默克公司)使用重蒸馏的水用作腐蚀性溶液。的五个浓度m . cerviana从25到1000 mg / L提取不同。

2.4。电化学测量

电化学测量,包括potentiodynamic极化曲线和电化学阻抗谱(EIS),进行传统的三电极电池使用计算机控制的稳压器/恒流器(Autolab PGSTAT 302 n从Eco-Chemie稳压器,荷兰)。铂电极作为对电极,Ag / AgCl,和3 M氯化钾作为参比电极,和低碳钢试样被用作工作电极(我们)。我们暴露在解决方案的面积大约是1厘米²。

在每个potentiodynamic极化(塔费尔)和电化学阻抗谱(EIS)研究中,电极被允许自由腐蚀和开路电位((OCP)记录20分钟作为时间的函数,这是足以达到一种稳定状态。在这之后,(OCP对应的稳态腐蚀电位()的工作电极。potentiodynamic测量开始从阴极向阳极方向()10 mVs的扫描速度⁻¹。电化学阻抗谱的测量进行了使用交流信号的振幅10 mV和测量(OCP kHz-10 100 mHz的频率稳定。新鲜的解决方案和软钢样本每次扫描后使用。

2.5。减肥方法

一式三份钢标本沉浸在100毫升的电解质和没有m . cerviana提取1、24和72小时在室温下。清理标本浸之前和之后重入腐蚀性溶液。标本被移除,与水和丙酮冲洗,干燥。钢样品的重量的损失确定使用分析天平的精度毫克。体重的测量进行了根据ASTM标准G 31 - 72。抑制效率百分比(IE)得到以下方程: 在哪里和低碳钢的重量是在没有和抑制剂的存在。

2.6。表面分析

沉浸在低碳钢表面形态的标本1 M盐酸在没有和500 mg / L的存在m . cerviana研究了提取液在室温下2小时使用徕卡S440i,扫描电子显微镜(SEM)操作与调查20千伏的电压电流100 pA。

3所示。结果与讨论

3.1。Potentiodynamic极化

potentiodynamic阳极和阴极极化图1 M盐酸溶液中低碳钢标本和植物提取物m . cerviana在五个不同浓度给定图1。各自的电化学参数包括腐蚀电流密度的值(),腐蚀电位()、阴极塔费尔斜率(),阳极塔费尔斜率()、抑制效率(IE)和表面覆盖率(θ)表1。随着缓蚀剂浓度的增加,低碳钢的腐蚀电流密度降低到500 mg / L的植物提取物(25,26]。这种行为是由于吸附抑制剂存在的植物提取物在低碳钢/接口的解决方案。在这项研究中,低碳钢的最大腐蚀电位转移到20 mV cathodically的空白。从potentiodynamic极化曲线(图1),很明显,阳极和阴极反应是抑制。所以,m . cerviana提取作为混合型缓蚀剂与主要阴极的效果。

极化电阻增加明显增加m . cerviana浓度和IE的百分比值也与抑制剂浓度增加。IE的抑制效率百分比(%)计算从potentiodynamic极化曲线根据以下方程: 在哪里的腐蚀电流密度没有抑制剂和腐蚀电流密度的抑制剂的存在来自塔费尔情节。所选的植物提取物显示的最大89%即500 mg / L。的抑制效率高是由于焊接抑制剂在钢铁表面的吸附膜(31日]。没有重大改变腐蚀电位与添加不同浓度的提取。表面覆盖是大约0.84作为腐蚀抑制剂。

3.2。电化学阻抗谱

低碳钢的奈奎斯特图1 M盐酸溶液没有的存在m . cerviana在不同浓度提取作为抑制剂在室温浸泡20分钟的时间在图2。图中的抑郁的特点是金属表面的腐蚀(非均质32]。电容回路的直径代表的抵抗腐蚀,可以看出直径减少的阻力明显下降。考虑到阻抗图,电容的大小循环增加了抑制剂的浓度增加。尼奎斯特分析了阻抗图的拟合实验数据图中给出一个简单的等效电路模型3。

在这个等效电路(图3),解决方案是阻力,电荷转移电阻,CPE元素是一个常数阶段,这是放置在平行于电荷转移电阻元件。因此,在这些情况下,纯粹的双层电容器由传递函数更好的描述与固定相元素(CPE)给一个更准确的满足(33)及其阻抗是由 在哪里比例系数,是角频率,是虚数,是一个指数相关的相移,可以用作衡量表面的不规则性。

理想的电极,当,CPE可以被认为是一个真正的电容器。电荷转移电阻()值计算基于阻抗较低和更高频率的差异。根据亥姆霍兹,CPE的减少可以归因于增加双电层的厚度(34]。在EIS研究中,抑制效率计算使用(4) 在哪里和电荷转移电阻的存在和缺乏抑制剂经电化学阻抗图。阻抗测量的定量结果表2。从表中结果,很明显,通过增加抑制剂浓度、CPE值会减少的值增加。极化电阻增加从50.1到839.7Ω厘米²和双层电容减少从0.092到0.046μF /厘米²的增加m . cerviana提取液浓度。解决电阻大约是常数。这个电容值的减少可以归因于在电极表面形成保护层(35]。极化电阻的增加导致的增加抑制效率。结果还表明,电荷转移电阻的增加与减少的双层电容500 mg / L。逆转效果与浓度的进一步增加提取的结果。随着植物提取物的浓度的增加超过500 mg / L,耐蚀性降低了。事实上,抑制效率最高达到500 mg / L的植物提取物被认为是一个最佳的抑制剂浓度。表面覆盖是大约0.95发现作为防腐剂。从EIS方法获得的结果与线性极化和好的协议体重测量。

3.3。减肥方法

低碳钢的体重数据1 M盐酸缺失和不同浓度的抑制剂的存在。这个物理测量是一个直接的答案找出腐蚀环境和平均腐蚀速率。抑制效率在不同浸泡时间的变化1、24和72小时在室温下在1 M盐酸表所示3。已经观察到500 mg / Lm . cerviana提取被认为是一个最佳的浓度对低碳钢腐蚀展品更高效率。从表中结果3也表明,腐蚀速率随缓蚀剂在盐酸的浓度和最大表面覆盖0.926在500毫克/升。有相当大的减少,抑制效率高于500 mg / L。低效率高于500 mg / L可能是由于metal-inhibitor相互作用的弱化,导致更换水或氯离子抑制剂的抑制效率下降(36]。增加抑制效率和减少腐蚀速率是归因于缓蚀剂在金属表面的吸附。从这个结果,很明显,提取吸附在低碳钢表面的腐蚀网站负责防腐活动。低碳钢被阻塞,吸附膜抑制剂作为物理屏障低碳钢和腐蚀介质之间的关系。

抑制增加增加72小时后的浸泡时间和稳定的抑制率为92.6%。从减肥获得测量结果吻合良好的电化学方法。

3.4。吸附等温式

抑制剂之间的交互所描述的和低碳钢表面可以吸附等温式。得到的吸附等温式,表面覆盖的程度的计算方程。这是确定在不同缓蚀剂浓度利用朗缪尔吸附等温式,它可以表示为 在哪里吸附平衡常数和吗是抑制浓度。许多研究人员解释了朗缪尔吸附等温式的交互作用在金属表面吸附物种(37,38]。朗缪尔吸附等温式是通过绘制与,考虑到值的减肥方法72小时,potentiodynamic极化,对低碳钢和EIS的测量在室温下1 M在不同浓度盐酸的抑制剂,和图如图4。获得的直线图中清楚地表明,所选的抑制剂遵循朗缪尔吸附等温式。由此,可以得出结论:m . cerviana提取物可以作为好的抑制剂对腐蚀性材料。

3.5。表面分析

表面进行了分析使用SEM对低碳钢表面沉浸在1 M盐酸溶液在没有和500 mg / L的抑制剂的存在。低碳钢的SEM照片,1 M盐酸,与抑制剂在图5。一个重要在低碳钢表面观察损伤,这是沉浸在1 M盐酸溶液(图5 (b))表明表面腐蚀。表面的腐蚀区域的低碳钢(5 b)保护与抑制剂的加入从表面形态(图是显而易见的5 (c))和抑制剂的存在最优浓度表现出指示限制腐蚀表面光滑不像5 b。SEM图像清楚地表明,低碳钢表面免受腐蚀的植物提取物作为缓蚀剂。换句话说,m . cerviana提取抑制腐蚀的低碳钢在1 M盐酸溶液。这些结果与其他方法,如电化学和良好的协议体重测量。

4所示。结论

m . cerviana提取作为一种有效的对低碳钢腐蚀抑制剂1 M盐酸溶液。极化的研究表明m . cerviana提取是一个混合型缓蚀剂及其腐蚀效率与抑制剂浓度增加。从EIS低碳钢的情节,很明显,增加的电荷转移电阻增加m . cerviana提取。抑制效率获得减肥的测量是在良好的协议与极化和EIS的方法。的吸附m . cerviana1 M盐酸溶液中提取的低碳钢遵循朗缪尔吸附等温式和SEM研究显示抑制剂在低碳钢表面膜的形成。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

作者感谢太太安居米皮拉伊,热系统集团,ISRO卫星中心班加罗尔560 017,印度为她宝贵的指导和支持。

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