3.5% NaCl溶液对碳钢的缓蚀作用白蚁提炼

摘要

缓蚀剂是添加到腐蚀介质中以抑制腐蚀速率的物质。有机抑制剂优于无机抑制剂，因为它们对环境友好。一种很少被报道为缓蚀剂的有机化合物是白蚁．有机化合物可被吸附在金属表面上并阻止有源表面以减少腐蚀速率。在这项研究中，所使用的管是碳钢API 5L B级用3.5％的NaCl溶液作为腐蚀介质。这项研究的目的是分析与抑制机制白蚁适用于碳钢在腐蚀介质中的腐蚀。提取物浓度变化白蚁0 - 500 ppm。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其进行化学表征白蚁. 极化和电化学阻抗谱（EIS）用于测量腐蚀速率和行为。通过电化学测量，发现添加400 mg/L抑制剂的抑制效率最高。白蚁在金属表面形成一层薄薄的缓蚀剂。

1.介绍

腐蚀是由与其它材料和/或环境[化学反应的材料降解1.］．这个过程往往发生在材料的石油和天然气行业。在工业领域，碳钢是通常用于各种应用的类型的材料。一个其通常在工业领域中使用的那些类型的碳钢的是API 5L钢牌号B的API 5L钢在水中运输，石油和天然气的应用中使用的钢的一个。一个经常发生在原油的分布过程中的问题是沉积物的存在称为地壳（刻度）。地壳是从沿着与油和气体[产生的水形成衍生矿物质沉淀的结果2.］．这种钢在酸性溶液环境中很容易腐蚀。事实上，腐蚀不能被防止，但可以通过添加缓蚀剂来控制腐蚀速度。缓蚀剂是一种能够抑制或降低金属随环境腐蚀速率的物质[1.］．它也可以说，该抑制剂由溶液和腐蚀金属表面[之间的反应形成所述金属表面上的保护层3.］．

在这种情况下，为了寻找新的缓蚀剂来源，人们做了很多研究，主要是从天然材料中寻找缓蚀剂。选择天然材料作为替代，因为它们具有安全、容易获得、可生物降解、廉价和生态环境的特点[4.–6.］．

作为抑制剂的有机物质可以通过一定的机理阻止所含黄酮元素的物质氧化反应[5.］．类黄酮的工作原理是将电子提供给氧化化合物，从而氧化化合物的活性可以被抑制。其中一种含有类黄酮的有机物质是白蚁植物 [7.]. 结果白蚁此前对提取物进行了分析，显示其含有类黄酮，可用于绿色抑制剂的制造过程[8.–11］．

根据之前的研究，白蚁在NaCl浓度为0-500 mg/L的3.5%溶液中，采用极化法对API 5L B级碳钢进行有机缓蚀剂的应用[9］．因此，本研究调查的机制白蚁作为缓蚀剂。有人认为白蚁作为腐蚀抑制剂可以是黄酮类化合物之间的物理和化学相互作用白蚁及API 5L B级碳钢表面作为试样[11］．为了观察该机制，所有的样品进行分析，并通过极化法，其特征在于系统，电化学阻抗谱（EIS）和傅立叶变换红外（FTIR）光谱。

2.实验性

2．1.抑制剂制备

白蚁在印尼的许多地方市场都能买到从原汁到粉末的奶粉。采用浸渍法提取。100克的白蚁将粉末溶于1升80%的乙醇中24小时。然后，它被滤纸过滤得到白蚁摘录溶解过程进行了三次[9］．最后,白蚁通过旋转蒸发器在±50°C下蒸发提取物4小时，以使白蚁该提取物可作为生物抑制剂。

２.２.解决方案准备

将35.24克NaCl与1000ml蒸馏水混合，得到3.5%的NaCl溶液。

２.３.电化学测量

电化学测量是使用三电极装置进行的，包括电极(石墨棒)，一个工作电极(碳钢表面面积1厘米^2.其背面由树脂覆盖）和参比电极（饱和甘汞电极）。使用500–1000级砂纸打磨样品表面。然后，用丙酮和蒸馏水清洁样品表面，并在室温下干燥，然后浸入腐蚀溶液中。

扫描速率为0.1 mV/s进行极化测试。电化学测量前达到平衡电位的时间限制为30分钟。用1 mV的信号幅值测量阻抗，频率范围为10000 ~ 0.1 Hz。然后，利用Zview软件对阻抗数据进行分析，由电路等效确定参数;同时，计算恒相元(CPE)和电荷转移电阻()用奈奎斯特图计数。

3.结果与讨论

3．1.电化学测量

施加到分析的抑制剂效率偏振塔菲尔方法白蚁．数字1.在含不同浓度的3.5% NaCl溶液中显示了动态电位的Tafel图白蚁提取物。电化学参数，如腐蚀电位()、电流密度()，塔菲尔斜率阴极和阳极(和)、缓蚀剂效率抑制(EI)由表可见1.．

抑制剂效率(EI)公式为 电流密度是否无抑制剂和是带抑制剂的电流密度。

从表中可以看出1.使得偏振结果表明白蚁在3.5% NaCl溶液中，萃取物对腐蚀过程有影响。结果表明，缓蚀剂的加入量越大，缓蚀剂的效率越高白蚁提取液浓度。这一结果与El-Etre和Abdallah一致[12］．添加浓度可得到最高的缓蚀剂白蚁提取液400 mg/L，含量为91.41%。

从极化曲线可以看出，随着抑制剂的增加，极化向正极(阳极)方向移动。但是加上白蚁extract concentration of 200 mg/L shifts it to the negative side (cathodic). According to the literatures [13,14，据说如果值的差(=−with inhibitor) is higher than 85 mV, the inhibitor can be classified as cathodic or anodic inhibitor. Then, if the difference in value小于85 mV时，可划分为缓蚀剂混合物。本研究观察到3.5% NaCl溶液中存在一些变异结果的差异．价值差异高于85 mV的浓度为100、400和500 mg/L，而值的差异浓度为200和300 mg/L时，小于85 mV。

每增加一个浓度就决定了抑制剂的类型。正如我们所看到的，这种差异体现在价值上at concentrations of 400 and 100. The addition of 500 mg/L indicates that the白蚁萃取物起阳极抑制剂的作用。这是由曲线移动到正极(阳极)支持的。同时，200和300 mg/L的添加量表明白蚁作为混合抑制剂。另外，提取液浓度为200 mg/L白蚁以混合抑制剂为主，而加入300 mg/L浸膏白蚁作为一种混合缓蚀剂主导阳极效果。极化曲线向负极一侧(阴极)移动至浓度为200 mg/L，向正极一侧(阳极)移动至浓度为300 mg/L。

当白蚁萃取物起着阳极抑制剂的作用，抑制过程在存在的情况下发生白蚁提取钢表面吸附物。这发生在添加100、300、400和500 mg/L时。侯赛因和卡西姆[14当…时说钩藤棕儿茶萃取液可作为阳极缓蚀剂，缓蚀剂可吸附在钢表面，形成一薄层阻挡层。然后，当添加浓度为200mg /L时白蚁提取物起到阴极抑制剂的作用，白蚁萃取剂作为阳极的作用，它比钢容易氧化。这与Kurniawan和Madurani的研究一致[15]，谁使用阴极保护，其中capsicol第一作为与钢相比阳极建议capsicol包钢。

这个和值减小时，添加白蚁提取物浓度从100增加到400 毫克/升。但是，添加的浓度为500 mg/L会增加和．这是因为所形成的层是在移动阴极反应[破碎如此之快15,16]. 电位腐蚀发生在阳极和阴极的随机移动中，而不是电流密度的变化。当添加白蚁提取物起抑制剂的作用。在没有抑制剂的情况下，电流密度值为323.257μA / cm.^2.．当添加抑制剂，电流密度变低。这发生在白蚁摘录200 当电流密度为56.624时，添加mg/L μA / cm.^2.．当加入浓度为400 mg/L达到19.222时，电流密度降低μA / cm.^2.．这种现象的发生是由于金属表面的吸附过程[14］．电流密度的大小影响腐蚀速率的大小。无缓蚀剂时腐蚀速率为95.93 mpy，添加缓蚀剂时腐蚀速率为95.93 mpy白蚁提取物400 mg/L降至5.704 mpy。

数字2.显示了在3.5% NaCl溶液中，在不存在或存在不同浓度的木霉提取物时API 5L B级的Nyquist图。当API 5L B级浸在3.5% NaCl溶液中，EIS将检测NaCl溶液并形成电阻溶液(）.一旦过了这个阶段，金属就会形成一层钝化层，以保护铁和官能团之间的键白蚁．无源层越厚，其厚度越高．在3.5％NaCl溶液试验电化学电阻的结果可在表中可以看出2.．

表格2.说明缓蚀剂浓度的增加对溶液的电荷转移电阻值(）将增加，容量的价值将下降。无抑制剂时为27.27 Ω，而抑制剂添加量为500 mg/L时取值为120.5 Ω。最大值occurs when adding the extract concentration of 400 mg/L, which is 134.3 Ω. With the addition of inhibitor concentration in the solution, the resulting value增加。

表格2.结果表明，添加的提取物浓度值降低了双层膜的容量。这表明和是成反比的。这是由于局部介电常数降低或电双层密度增加而产生的现象。的存在白蚁萃取物通过在金属与溶液的界面上吸附抑制剂分子来修饰双电层的结构。吸附缓蚀剂在金属表面形成阻挡层，防止传质。再加上萃取物浓度的值价值增加了，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作用。当添加400浓度的提取物时，出现最大值 mg/L为0.00211 μF /厘米^2.．

达到了400毫克/升的最大值值有所下降。这是由于在金属表面形成的一层薄层可能被腐蚀溶液磨损造成的。一种官能团化合物的存在，其目的是结合离子，与金属发生腐蚀反应。当浓度为500 mg/L时，超电阻值降低。在400mg /L的浓度下添加是一个有效的浓度白蚁在3.5% NaCl溶液中吸附在API 5L B级3.5%钢表面。这与动电位极化试验结果一致，即添加400 mg/L的蚁巢提取物的抑制率最高。

３．２．红外光谱测量

极化和EIS结果表明，添加白蚁在3.5% NaCl溶液中萃取至API 5L B级钢，可降低电流密度。保护过程是通过形成一层薄薄的吸附过程进行的白蚁提取在钢表面上。该层是由复杂的化合物形成。FTIR测试的目的是找出当腐蚀发生新的结合是否存在。

FTIR结果来自白蚁摘录如图所示3.．距离波数3261厘米^−1.结果表明，存在N-H键（胺基）；C=C-H（烯烃基）；≡C-H（炔烃基）和-OH（酚基）。N-H键发生在1695和1457相 厘米^−1.．烷烃基团H-C-H键出现在波数2913、1500和1457 cm处^−1.，而芳香族C-C=C则出现在1500和1457 cm^−1.．波数1500和1349发生在N=O键上，属于硝基。具体数据见表3.．

红外光谱分析结果表明，用缓蚀剂改性后，金属表面有较好的耐蚀性白蚁提取液在3.5% NaCl溶液中，官能团的估计如图所示4.和表4.．

From the result of immersion, the metal in the solution and the corrosion inhibitor showed a stretch occurring in some organic functional groups such as OH changed from 3261 cm^−1.到3574厘米^−1.. 这些变化发生在活性化合物与铁结合形成新化合物的过程中^２＋以及在金属表面的吸附[17–19］．From FTIR testing, it also indicates the Fe-O bond at 675 cm^−1.．这意味着吸附过程形成了一层薄薄的保护层。不仅如此，另一组Fe-N-H在882厘米处产生^−1.也会发生。这与Li等人的研究一致[20.］．含有官能团的内容白蚁提取物，可以得出结论，提取物具有形成复合物形式的保护层的能力。

３．３．吸附等温线

等温吸附提供了缓蚀剂与碳钢表面相互作用的基本信息[21]. 在屏蔽金属表面上，形成薄的保护层。该层可以表示为表面覆盖率．其与缓蚀效率的相关性如下: 现有的Langmuir吸附数据如图所示5.. 这与抑制剂浓度有关()，并覆盖地面()，这是一个近似线性相关系数()即0.994。

朗缪尔模型方程为 在哪里是表面覆盖。是吸附-解吸平衡常数。是抑制剂的浓度。吸附的自由能（)可由朗缪尔截留图根据公式计算 根据文献[22]如提取物形式的抑制剂，值为1000 毫克/升。理想的供气量是8.314 J/mol吗K和298°K。这与图中直线的朗缪尔方程是一致的5.为了获得和价值观数值如表所示5.．

吸附的自由能一般在−20 kJ/mol以上，说明这是物理吸附过程。当自由能值大于或等于−40 kJ/mol时，吸附作用为化学吸附。表格5.表明，物理吸附型吸附自由能大于- 20 kJ/mol时发生吸附。这是由于官能团抑制剂(可能是电负性的O或N原子电子对)与金属之间的相互作用。它们在金属表面的薄保护层从而阻止了金属和腐蚀性介质之间的相互作用。非极性的性质白蚁提取液可以形成一层非极性分子，可以阻止腐蚀溶液的极性攻击表面。

4.结论

电化学测试和傅里叶变换红外光谱结果表明白蚁提取物在3.5% NaCl溶液中具有抑制作用。的特点白蚁提取物是无毒的，便宜的，容易获得的，并且容易地提取。这个highest efficiency occurs during additional inhibitor concentration of 400 mg/L. The mechanism of inhibition that occurs through adsorption processes extracts白蚁在金属表面形成一层薄薄的保护层。这一层是由复杂化合物形成的，由新的键如Fe-O和Fe-N-H支持。

相互竞争的利益

作者声明本文的发表不存在利益冲突。

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