ЕФЕКТИ ІНГІБІТОРІЇ КОРРОЗІЇ ДЕЯКИХ БАЗОВ SCHIFF S НА МІЛОЇ СТАЛІ В КИСЛОТИХ СЕРЕДОВИЩАХ

J. Chil. Хім. Soc, 52, N ° 3 (2007) стор .: 1206-1213

інгібіторії

ЕФЕКТИ ІНГІБІТОРІЇ КОРРОЗІЇ НА ОСНОВАХ НЕКОТОРИХ СКІФІВ НА МІЛОЇ СТАЛІ В КИСЛОТИХ СЕРЕДОВИЩА

Втрата ваги та термометричні методи використовувались для вивчення інгібування корозії м’якої сталі в кислому розчині (HCl та H2S04) на основі Шифа. N- (4-N, N-диметиламінобензал) -р-анізидин (SBj), N- (4-N, N-диметиламінобензал) -р-толуїдин (SB2) і N- (4-N, N-диметиламінобензал) - 2,4-динітроанілін (SB3). Ефективність порівнювали з ефективністю вихідних амінів, з яких були отримані основи Шиффа. Результати ефективності інгібування, що спостерігаються за цими двома методами, добре узгоджуються, і було встановлено, що вони залежать від концентрацій інгібіторів, а також від концентрацій кислот. Ефективність інгібування всіх інгібіторів зростає зі збільшенням концентрації інгібіторів. Ефективність також зростає зі збільшенням концентрації кислот. Ефективність інгібування більша у випадку HCl, ніж у H2S04. Встановлено, що ефективність інгібування максимум до 95,55% для м'якої сталі в розчині HCl. Ефективність інгібування синтезованих основ Шиффа виявлена ​​набагато більше, ніж їх батьківських амінів. Було помічено, що ефективність інгібування всіх амінів зростає із збільшенням концентрації амінів, але зменшується із збільшенням концентрації HCl та H2S04.

Ключові слова: Корозія, гальмування, метод схуднення, термометричний метод, покриття поверхні, швидкість корозії.

ВСТУП

М'яка сталь знаходить широке застосування в промислових цілях, в механічних та конструкційних цілях, таких як мостові роботи, будівництво, котлові плити, деталі парових машин та автомобілі. Він знаходить різне застосування в більшості хімічних виробництв завдяки низькій вартості та простоті для виготовлення різних реакційних посудин, резервуарів, труб тощо. Оскільки він страждає від сильної корозії в агресивному середовищі, його потрібно захищати. Кислоти, такі як HCl та H2S04, використовувались для буріння, травлення ванн та процесів видалення накипу 1 .

Корозія зазвичай виникає на металевих поверхнях у присутності кисню та вологи, що включає дві електрохімічні реакції. Окислення відбувається на анодному ділянці, а відновлення відбувається на катодному ділянці. У кислому середовищі переважає реакція виділення водню. Інгібітори корозії зменшують або попереджають ці реакції. Вони адсорбуються на металевій поверхні і утворюють бар’єр для кисню та вологи шляхом утворення комплексів з іонами металів або виведення корозійних речовин із навколишнього середовища. Деякі інгібітори сприяють утворенню пасивуючої плівки на металевій поверхні.

Як правило, органічні сполуки, що містять гетероатоми, такі як O, N, S, а в деяких випадках Se та P, виконують функції дуже ефективних інгібіторів корозії 2-11. Ефективність цих сполук залежить від електронної густини, присутньої навколо гетероатомів 12. Ефективність інгібування також залежить від кількості активних центрів адсорбції в молекулі, їх щільності заряду, розміру молекул, режиму адсорбції та утворення металевих комплексів. Такі гетероатоми, як N, O, S, а в деяких випадках Se та P, здатні утворювати координатно-ковалентний зв’язок з металом завдяки своїм вільним електронним парам. З'єднання з π-зв'язками також, як правило, демонструють хороші інгібуючі властивості завдяки взаємодії π-орбіталу з поверхнею металу. Основи Шиффа із зв'язком -C = N мають обидві вищезазначені особливості в поєднанні зі своєю структурою, що робить їх ефективними потенційними інгібіторами корозії 13 .

Корозія м'якої сталі та її сплавів у різних кислотних середовищах була широко вивчена 14-16. Вплив різних азотвмісних лігандів, синтезованих з аліфатичних та ароматичних моноамінів, діамінів та різних альдегідів, продемонстровано на розчинення м'якої сталі в розчинах HCl та H2S04.

У цьому дослідженні ефективність гальмування трьох баз Шиффа, а саме. N- (4-N, N-диметиламінобензал) -р-анізидин (SBj), N- (4-N, N-диметиламінобензал) -р-толуїдин (SB2) і N- (4-N, N-диметиламінобензал) - 2,4-динітроанілін (SB3) оцінювали в різних концентраціях HCl та H2S04 з різними концентраціями синтезованих основ Шиффа. Ефективність інгібування синтезованих основ Шиффа порівнювали з їхніми вихідними амінами.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА

Були взяті зразки з м'якої сталі розміром 2,0 X 2,0 X 0,03 см, що містять невеликий отвір діаметром близько 2 мм біля верхнього краю. Хімічний склад зразка становив 99,3% Fe, 0,2% C, 0,3% Mg, 0,14% Si та 0,04% S. Зразки вирізали зі сталевого листа і очищали відшліфовуванням, щоб отримати бездоганну обробку, а потім знежирювали. Різні розчини HCl та H2S04 готували з використанням подвійної дистильованої води. Усі використовувані хімічні речовини були аналітичного класу реагенту. Різні основи Шиффа були синтезовані звичайними методами 17-18 .

Кожен зразок підвішували на V-подібному скляному гачку, виготовленому з капілярних трубок, і занурювали у скляну склянку, що містить 50 куб.см досліджуваного розчину, при кімнатній температурі. Після певного часу впливу зразки виймали, ретельно промивали бензолом, потім сушили сушаркою з гарячим повітрям, а потім відбирали кінцеву масу кожного зразка. Розраховували втрати у вазі. Відсоток ефективності інгібування (η%) інгібіторів розраховували за такою формулою 19:

Де ΔMu та ΔMi - втрата ваги металу у неінгібованому та інгібованому розчинах відповідно.

Швидкість корозії в mmpy (мілі метр на рік) виражається як 20:

Де ΔM - втрата ваги зразка в мг, A - площа експозиції зразка в квадратних см, T - час у годинах, d - щільність зразка в г/см 3 .

Ступінь покриття поверхні (9) можна обчислити як:

Де ΔMu і ΔMi. - втрата ваги металу у неінгібованому та інгібованому розчинах відповідно.

Ефективність гальмування також розраховували за допомогою термометричного методу. Це передбачає занурення одного зразка розміром 2,0x2,0x0,03 см в ізолюючу реакційну камеру, що має 50 см3 розчину при початковій кімнатній температурі. Зміни температури вимірювали через рівні проміжки часу за допомогою термометра з точністю до 0,1 С. Спочатку підвищення температури було повільним, потім швидким, досягаючи максимального значення, а потім зменшуваним. Була відзначена максимальна температура. Відсоток ефективності інгібування (η%) розраховували як 21:

Де RNf = Номер реакції у вільному розчині.
RNi = Номер реакції в інгібованому розчині.
Номер реакції, RN (Kmin -1), дається як:

Де Tm = максимальна температура розчину.
Де Ті. = Початкова температура розчину.
t = час, необхідний (у хвилинах) для досягнення максимальної температури.

РЕЗУЛЬТАТИ І ОБГОВОРЕННЯ

Метод схуднення

Втрата ваги, відсоток ефективності інгібування, швидкість корозії та покриття поверхні для різних концентрацій HCl та інгібіторів наведені в Таблиці-1, а для різних концентрацій H2S04 та інгібіторів - у Таблиці-2. З обох таблиць видно, що ефективність інгібування інгібітора зростає із збільшенням концентрації інгібітора. Ефективність інгібування також зростає із збільшенням концентрації кислоти, і всі інгібітори демонструють максимальну ефективність інгібування при найвищій концентрації використовуваних кислот, тобто 2,0 н. HCl і 2. Максимальна ефективність інгібування була отримана для N- (4-N, N-диметиламінобензал) -р-анізидину (SBj) при концентрації інгібітора 0,7% у 2,0 н. HCl та 2,0 н. H2S04, тобто 95,55% та 90,93%, відповідно. Ці результати показують, що основи Шиффа демонструють більшу ефективність інгібування в HCl, ніж у H2S04. Варіації процентної ефективності інгібування з концентраціями інгібіторів зображені графічно на рис. 1 для HCl та на рис. 2 для H2S04. Цифри показують лінійну криву відсотка ефективності інгібування з концентрацією інгібітора, що вказує на те, що ефективність інгібування зростає зі збільшенням концентрації інгібітора.





Термометричний метод

Ефективність гальмування також визначали за допомогою термометричного методу. Зміни температур для м'якої сталі в 1.0N, 2.ON, 3.ON HCl та 1.0N, 2.ON, 3.ON H2S04 реєструвались як за наявності, так і за відсутності різних концентрацій інгібіторів. Однак не було зафіксовано значних температурних змін у концентраціях 0 IN та 0,5 N обох кислот. Результати, узагальнені в таблиці-3 для HCl та в таблиці-4 для H2S04, показують добру збіг з результатами, отриманими методом схуднення. Максимальна ефективність інгібування була отримана при найвищій концентрації (0,7%) інгібітора та при найвищій концентрації HCl (3.ON) та H2S04 (3.ON). Зміни реакційного числа (РН) з концентрацією інгібітора зображено графічно на фіг.3 для HCl та на фіг.4 для H2S04. На рисунках показано лінійне відхилення числа реакції від концентрації інгібітора, що вказує на те, що число реакцій зменшується із збільшенням концентрації інгібітора.




Багато дослідників використовували ізотерму адсорбції Ленгмюра для вивчення характеристик інгібіторів. Хоар та Холідей 22 показали, що ізотерма Ленгмюра повинна давати пряму лінію одиничного градієнта для графіку log [θ/(1- θ)] проти logC, A - незалежна від температури константа, C - об'ємна концентрація інгібітора та Q - тепло, що виділяється в електрохімічній реакції.

Відповідні графіки, показані на рис. 5 для HCl та рис. 6 для H2S04, є лінійними, але градієнти не дорівнюють одиниці, як і слід було очікувати для ідеального рівняння ізотерми адсорбції Ленгмюра. Це відхилення від єдності можна пояснити на основі взаємодії адсорбованих видів на поверхні металу. При виведенні рівняння ізотерми Ленгмюра було постульовано, що адсорбована молекула не взаємодіє одна з одною, але це не відповідає дійсності у випадку органічних молекул, що мають полярні атоми або групи, які адсорбуються на катодних та анодних ділянках металева поверхня. Такі адсорбовані види можуть взаємодіяти шляхом взаємного відштовхування або притягання. Це також можливо для молекул інгібіторів, які адсорбуються на анодних і катодних ділянках, що дає відхилення від одиничного градієнта.


Було проведено порівняння між синтезованими основами Шиффа та їх вихідними амінами, тобто p-анізидином, p-толуїдином та 2,4-динітроаніліном. Результати для вихідних амінів були зведені в таблицю-5 для HCl та таблицю-6 для H2S04. З обох таблиць видно, що максимальна ефективність інгібування становить 52,63% в 0,1N HCl і 45,45% в 0,1N H2S04. Також було помічено, що ефективність інгібування амінів зменшується зі збільшенням концентрації кислот.



ВИСНОВКИ

Дослідження трьох синтезованих основ Шиффа, а саме. N- (4-N, N-диметиламінобензал) -р-анізидин (SB1), N- (4-N, N-диметиламінобензал) -р-толуїдин (SB2) і N- (4-N, N-диметиламінобензал) - 2,4-динітроанілін (SB3) показав, що вони є ефективними інгібіторами корозії м'якої сталі в розчинах HCl та H2S04. Як втрата ваги, так і термометричні методи показали, що ефективність інгібування основ Шиффа зростає із збільшенням концентрації інгібітора в діапазоні 0,1-0,7% та зі збільшенням концентрації кислоти, тобто 0,1-2.ON для HCl та H2S04. Синтезовані основи Шиффа є більш ефективними інгібіторами в HCl, ніж у H2S04.

Також було помічено, що ізотерми Ленгмюра-адсорбції дещо відхиляються від своєї ідеальної поведінки. Це пов'язано з тим, що адсорбовані молекули взаємодіють між собою, викликаючи відхилення в поведінці ізотерми адсорбції Ленгмюра.

Досліджувані сполуки виявляли найвищу ефективність інгібування (до 95,55% у 2,0 н. HCl) за допомогою N- (4-N, N-диметиламінобензал) -р-анізидину (SB1) у концентрації 0,7%. Порівняння між ефективністю інгібування синтезованих основ Шиффа та їх батьківських амінів показало, що синтезовані основи Шиффа є кращими інгібіторами корозії, ніж їхні вихідні аміни.

ПОДЯКІ

Один з авторів (Таруна Сетхі) вдячний Управлінню хімії. Коледж, Аджмер, для забезпечення науково-дослідних установ у відділі.

1. Ф. Ревердін, Helv. Chim Acta, 10, 34, (1927). [Посилання]

2. Є. Супутник, З. Адемович, Матеріали 8-го Європейського симпозіуму щодо інгібіторів корозії (8 SEIC) Ann. Ун-т. Ferrara, N.S., Sez V, Suppl., 257, (1995). [Посилання]

3. Б.Г. Clubby, хімічні інгібітори для боротьби з корозією, Royal Soc. Chem., Cambridge, 141, (1990). [Посилання]

4. М. Гожич, Л. Косец, ISIJ Int.,37 (7), 685, (1997) [Посилання]

5. М. Метикос - Гукович, Р. Бабіч, З. Грубач, С. Брініч, J.Appl. Електрохім., 24, 325, (1994). [Посилання]

6. Л. Коботіатіс, Н. Пебере, П.Г. Koutsookos, Вип. Наук. 41, 941, (1999). [Посилання]

7. В. Гійомен, Г. Маньковський, Вип. Наук., 41, 421, (1999). [Посилання]

8. В. Квафсауї, Ч.Х. Блан, Н. Бебере, А. Срхірі, Г. Маньковський, J. Appl. Електрохім. 30, 959, (2000). [Посилання]

9. К. Блан, Ш. Гасто, Г. Маньковський, J. Електрохім. Соц. 150, 396, (2003). [Посилання]

10. А. Мозалєв, А. Позньок, І. Мазалєва, А.В. Хассель, Електрохім. Comm. 3,299, (2001). [Посилання]

11. Е. Е. Ебенсо, П. С. Окафор, У. Дж. Еппе, Anti Corr. Мет. і мат. 50 (6), 414, (2003). [Посилання]

12. І. Н. Путілова, С. А. Балізін, В. П. Баранмік, Інгібітори корозії металів Pergaman Press, Лондон, (1960). [Посилання]

13. Г. Берекет, А. Юрт, С. устун Кандемір, А. Балабан, Б. Ерк, 5-й вдосконалений акумулятор та акумулятор - ABA (2004) [Посилання]

14. Й. Ласкавець, М. Созанська, Б. Тшонка, Й. Сукурчинська, Короз. 38, 249, (1995). [Посилання]

15. П. Р. Шибад, К. Н. Адхе, J. Електрохім. Соц. (Індія). 30, 103, (1981). [Посилання]

16. П. Р. Шибад, Дж. Електрохім. Соц. (Індія). 27, 55, (1987). [Посилання]

17. Ф. Е. Андерсон, Ч. Дж. Дука, Дж. В. Скуді, J. Am. Хім. Соц. 73, 4967. (1951). [Посилання]

18. Н. К. Джха, Д.М. Джоші, Синтезатор. Зреагуйте. Інорг. Зустріли. Орг. Хім. 14, 455, (1984). [Посилання]

19. Дж. Д. Талаті, Д. К. Ганді, Індіанець Дж. Технол. 29, 277 (1991). [Посилання]

20. Д.А. Джонс, Принципи та профілактика, Лондон, Prentice-Hall International (UK) Limited, 2-й вид., 34, (1996). [Посилання]

21. К. Азіз, А.М. Шамс EL- DIN, Коррос. Наук. 5, 489, (1965). [Посилання]

22. Т. П. Хоар, Р. Д. Холідей, J. Appl. Хім. 3, 582, (1953). [Посилання]

(Отримано 12 грудня 2007 р. - Прийнято 3 жовтня 2007 р.)

Це також контенідо де еста ревіста, крім того, що є ідентифікаційним, так само, як і Licencia Creative Commons