石榴(石榴）剥皮提取物作为盐酸溶液中温和钢的绿色腐蚀抑制剂

抽象的

研究了石榴皮提取物(PPE)对低碳钢在盐酸(HCl)溶液中的缓蚀作用。采用极化、质量损失和电化学阻抗等方法研究了石榴皮提取物的缓蚀性能。结果表明，PPE在HCl溶液中具有缓蚀剂的作用。抑制率随浸提液浓度的增加而增加。缓蚀作用是由于浸出液中化合物在低碳钢表面的吸附作用。

1.介绍

腐蚀抑制剂广泛用于工业中，以降低与攻击性环境接触的金属和合金的腐蚀速率。大多数腐蚀抑制剂是合成化学品，对环境昂贵且非常有害。因此，需要找到便宜的和环保抑制剂[1- - - - - -3.］．有一些关于无毒化合物对金属腐蚀的抑制作用的报道[4- - - - - -9］．氨基酸对钢铁的抑制作用[1]和铝[10.腐蚀和李子cerasus.果汁(11.已报道过钢在酸性介质中的腐蚀。另一方面，稀土金属被认为是缓蚀剂[12.- - - - - -15.］．一些无毒有机化合物对钢腐蚀的抑制作用也有报道[16.，17.]但它们非常昂贵。

石榴(石榴是土耳其、伊朗、美国、中东、地中海和阿拉伯国家的重要水果之一。它起源于东南亚[18.］．水果的可食用部分含有大量的酸、糖、维生素、多糖、多酚和重要的矿物质[19.，20.］．据报道，石榴汁对人类健康有有效的抗动脉粥样硬化作用，而对小鼠的动脉粥样硬化作用可能是由于石榴汁的抗氧化特性[21］．石榴果皮部分含有羟基、羰基和芳香基团，其中含有相当数量的石榴素[22], punicalin [23， granatin A [24]，granatin b [25]，马来酸[26]，熊糖酸[27]，没食子酸[28]和抗氧化材料[29］．这些具有有效本构化学基团其结构的物质可显示出腐蚀抑制性能。

本研究的目的是研究PPE作为盐酸钢腐蚀的廉价，原始和无毒抑制剂的抑制作用。采用电化学测量和质量损失方法评价和研究石榴剥皮提取物（PPE）的抑制效率。

2.实验的细节

2．1．材料及合金样品

本作品使用的金属基体为低碳钢，其化学成分如表所示1．石榴皮粉是从伊朗大不里士当地市场购买的，用德国默克公司(Merck)生产的37% HCl溶液(1 M HCl)配制而成。作为抑制剂的PPE在1 M HCl中的浓度分别为0.0625、0.125、0.25、0.5和1% v/v。

使用双蒸水制备所有溶液。在用于腐蚀评估的体重损失方法中，将尺寸为2cm×1cm×0.01cm的钢样品在25℃下浸入24小时的测试溶液中。

2．2．用甲醇提取石榴皮

用60目筛过筛后的石榴皮粉配制溶液。然后缓慢搅拌，在30°C烘干约4小时，过滤得到均匀的溶液。此外，用旋转蒸馏法从混合物中提取甲醇[30.］．最后，从100克石榴皮粉中提取13.8克提取物，保存在玻璃瓶中，以备将来使用。

2．3.电化学测量

使用Autolab PotentiostoStat-Galvanostat（PGSTAT 30）进行电化学实验。用于电化学研究的传统三电极系统。工作电极是一种温和的钢板，安装在聚酯中，使暴露区域为一厘米²．试样的测试表面与砂纸编号400至1200级抛光，然后用丙酮清洗，用双蒸馏水洗涤，并在室温下在浸入试验溶液之前在室温下干燥。饱和的Calomel电极和铂片（大约一个厘米²分别作为参比电极和对电极。

在极化测量的情况下，扫描速率是一个MV / s。在每个电化学测量之前实现平衡潜力的浸入时间为40分钟。通过施加10MV正弦波AC电压，在开路电位的频率范围内在10kHz至10MHz的频率范围内进行阻抗测量。此外，使用zview（ii）软件分析阻抗数据，以确定所提出的等效电路模型的参数。

同时，恒相元件(CPE)和电荷转移电阻()根据奈奎斯特图计算，如其他地方所述[30.］．应该指出的是，所有的实验都是在大气环境下进行的。此外，在所有实验中，溶液温度都是使用Memmert恒温器(德国)控制的。

3。结果与讨论

3.1。电化学试验

采用Tafel极化技术评价了PPE的缓蚀性能。数字1显示含有不同浓度提取物抑制剂的盐酸低钢的电位动力学行为的Tafel曲线。

此外，电化学参数包括腐蚀电位，极化电阻,，阴极塔菲尔斜坡，，阳极塔费尔泥浆，，腐蚀电流密度，，由Tafel曲线得到的缓蚀率IE%如表所示2．

采用以下等式来计算偏振测量的抑制效率（即）[2，7]： 在哪里和是通过在抑制和未抵消的溶液中推断阴极和阳极Tafel系来获得的腐蚀电流密度。

由此可以推断，随着PPE抑制剂浓度的增加，缓蚀效率提高。这可能是由于PPE在金属表面吸附性能的提高，从而导致其防腐性能的提高。此外，很明显，在PPE抑制剂存在的情况下，而随着抑制剂浓度的不同，其值变化不大。

众所周知，石榴皮含有含有酚、羟基、羰基的有机酸和抗氧化物质[29，31];其中一些有机化合物已被用作金属的有机缓蚀剂[32］．另一方面，吸附有机分子如酚类化合物(没食子酸和石榴素B，图2)可能是由于氧原子(杂原子)的存在，π.芳香环的电子和电子捐赠组。换句话说，诸如氧的杂原子是有机化合物中的主要吸附中心，其与金属表面相互作用[33］．吸附也可以通过带负电表面之间的静电相互作用发生，这是由特异性吸附的阴离子提供的（)，以及抑制剂的正电荷[34］．此外，根据文献[35有机酸组分本身可在基材表面形成钝化膜。从目前的研究可以推断，缓蚀剂分子通过堵塞金属表面的活性腐蚀位点而吸附在金属表面[17.］．

结果，PPE的存在导致潜在的变化朝向更高的阳性值，表明阳极反应被抑制。我们可以得出结论，降低腐蚀性介质中基材的氧化率是由于保护层的形成。

数字3.和4显示了在没有和存在不同浓度PPE抑制剂时的奈奎斯特图。在奈奎斯特图中，样品出现了一个容性降低的半圆。用Randles电路进行阻抗谱分析，Randles电路是最常见的等效电路。此外,表3.介绍通过zview拟合程序获得的计算数据。和分别为溶液电阻和电荷转移电阻，CPE为双层电容的定相元件。

的如Elkadi等人所建议的，从较低频率的阻抗差异计算值。[36］．得到双层电容(），最大频率（）确定阻抗的虚部分量值由下式计算[36]：

众所周知，在抑制剂和抑制剂存在下显然抑制了低碳钢的腐蚀通过增加PPE抑制剂的浓度，显著改善了该值。的价值从6Ω厘米增加²（在没有PPE抑制剂的情况下）至378Ωcm²(在PPE抑制剂存在的情况下)和相应的值降低来．换句话说，随着抑制剂浓度的增加，值增加，但是价值趋于下降。这主要是由于缓蚀剂在金属表面的吸附[37］．在电化学阻抗光谱的情况下，使用电荷转移电阻计算抑制效率，如下所示[36]： 在哪里和分别为无阻垢剂和有阻垢剂时的电荷转移电阻值。

比较计算结果证实，通过增加其浓度来提高PPE抑制剂的抑制功效（即％）。这种现象与通过极化方法获得的结果一致。因此，在高浓度范围的PPE存在下，从两种电化学方法获得的偏振电阻之间相对较好。

3．2．体重的测量

桌子4在不存在和存在各种浓度的抑制剂的情况下，在1M HCl中显示温和钢的体重减轻数据。腐蚀效率（）根据[38]的公式如下: 在哪里和分别为无缓蚀剂和有缓蚀剂时低碳钢的重量损失。结果表明，缓蚀剂浓度越大，腐蚀效率越高。

这些观测结果验证了极化和EIS测量在高浓度范围内提取的结果。

4。结论

电化学法和失重法的结果表明，石榴皮提取物是一种无毒、廉价、易制备的缓蚀剂，对低碳钢在盐酸介质中的腐蚀具有一定的抑制作用。石榴汁在腐蚀溶液中浓度越大，其缓蚀作用越强。此外，石榴汁的抑制行为可能是由PPE中的组成性有机化合物在金属表面的吸附造成的。

利益冲突

作者声明本文的发表不存在利益冲突。

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