Характеристики інгібування та адсорбції зеленої корозії екстракту листя Luffa cylindrica на м’якій сталі в середовищі соляної кислоти

О.О. Огунлі

кафедра хімічної інженерії Технологічного університету імені Ладока Акінтола, Огбомосо, Нігерія

А.О. Арінкула

кафедра хімічної інженерії Технологічного університету імені Ладока Акінтола, Огбомосо, Нігерія

c Департамент нафтової техніки Африканського університету науки і технологій (AUST), Абуджа, Нігерія

О.А. Елетта

b Кафедра хімічної інженерії Університету Ілорін, Ілорін, Нігерія

О.О. Агбеде

кафедра хімічної інженерії Технологічного університету імені Ладока Акінтола, Огбомосо, Нігерія

Ю.А. Ошо

кафедра хімічної інженерії Технологічного університету імені Ладока Акінтола, Огбомосо, Нігерія

А.Ф.Моракіньо

кафедра хімічної інженерії Технологічного університету імені Ладока Акінтола, Огбомосо, Нігерія

J.O. Хамед

d Африканський регіональний центр космічної науки та технічної освіти англійською мовою, Університет Обафемі Аволово, Іле-Іфе, штат Осун, Нігерія

Анотація

Інгібування корозії екстракту листя Luffa cylindrica (LCLE) досліджували за допомогою гравіметричних методів, методів глибини атаки та поверхневого аналізу. Вплив концентрації інгібітора (0,50–1,00 г/л), температур (30–60 ° C) та часу занурення (4–12 год) вивчали на ефективність інгібування (IE) екстракту на м’якій сталі (MS), зануреній у 0,5 М розчину HCl. Складові пропонованого інгібітора ідентифікували за допомогою ГХ-МС. Розчини середовища та адсорбована плівка на МС характеризувались за допомогою спектрофотометра FTIR. Для вивчення морфології поверхні та глибини профілю атаки застосовували мікрограм SEM та поверхневий тестер. Отримано оптимальний IE у 87,89%. Адсорбція LCLE на МС слідувала за ізотермою Ленгмюра та кінетикою адсорбції псевдо другого порядку. Енергія активації (28,71 кДж/моль), ентропія (- 0,15 кДж/моль. К), середня ентальпія (-28,00 кДж/моль) та вільна енергія Гіббса (-11,43 кДж/моль), отримані в оптимальних умовах, вказують на екзотермічний процес та фізичну адсорбцію механізм. Результат, отриманий у цьому дослідженні, добре порівнювався з багатьма зареєстрованими зеленими інгібіторами корозії MS.

1. Вступ

У багатьох промислових операціях додавання інгібіторів для обробки рідин для мінімізації швидкості корозії металів є дуже поширеним явищем. Хімічні речовини зазвичай наносять на металеві поверхні як частину остаточних процедур фінішної обробки перед покриттям, фарбуванням або зберіганням (Bentiss et al., 1999). За даними Patricia et al. (2017), хімікати здатні видаляти накипи, ґрунт та легку іржу з металевих поверхонь. Окрім цього, вони часто містять близько 1% органічних інгібіторів корозії за обсягом кислоти, таких як соляна кислота. Синтетичні інгібітори широко застосовуються для захисту металевих поверхонь від корозії (Zhang et al., 2012; Markhali et al., 2013). Однак ці інгібітори токсичні, дорогі з екологією та безпекою. Широко повідомлялося про альтернативні джерела, включаючи натуральні продукти, екстракти з рослин та інші екологічні доброякісні джерела (Sharma et al., 2015).

Корозія металу відбувається, коли відбувається взаємодія двох різних електрохімічних реакцій на поверхні матеріалу. Детально знаючи ці електрохімічні процеси, теорія потенціалу зазвичай застосовується для прогнозування швидкості корозії. У багатьох випадках ці дані відсутні, що з упевненістю обмежує застосування теорії змішаного потенціалу. Тому лабораторні вимірювання проводяться та інтерпретуються з точки зору теорії змішаного потенціалу, такої як опір поляризації, електрохімічна імпедансна спектроскопія (EIS) та електрохімічний шум (Markhali et al., 2013; Ostovari et al., 2009; Kliskic et al., 2000). Ці методи передбачають використання вдосконалених інструментів з порадами експертів, які часто недоступні багатьом дослідникам. Гравіметричний метод, такий як втрата ваги, забезпечує інтегровану інформацію про втрату маси від корозії, яка сталася протягом певного періоду часу. Через простоту та економічну зручність для вимірювання загальної швидкості корозії зазвичай використовують гравіметричні методи (Ogunleye et al., 2018). Однак методи, що базуються на гравіметрії, непридатні для постійного моніторингу швидкості корозії на місцях.

У цьому дослідженні застосовано гравіметричні та якісні методи для оцінки іншого екологічно чистого матеріалу (LCLE) для використання в якості інженерного інгібітора на МС, зануреному в 0,5 М розчин HCl. Встановлено оптимальний стан, кінетику та термодинамічні параметри для максимального гальмування корозії за допомогою LCLE.

2. Матеріали та обладнання

Використовувані металеві купони, хімічні реагенти, витратні матеріали та циліндрична установка Luffa отримувались місцево. Для випробування використовували чутливе обладнання, таке як апарат Сокслета, випарник, сушарка, водяна баня, зважувальний ваг та поверхневий тестер (PCE-RT 11). Характеристика матеріалів та купонів була досягнута за допомогою газової хроматографії, обладнаної мас-спектрофотометром (GC-MS; AGILENT 5789A), інфрачервоного перетворення Фур'є (FTIR; BRUKER TENSOR 27) та скануючої електронної мікроскопії (SEM; обладнання ZEISS).

2.1. Екстракція та аналіз екстракту листя Luffa cylindrica

Луффа циліндрична рослина є членом сімейства кущових з гладкими та округлою формою плодами. Її називають губковою гарбузом, овочевою губкою, губкою для ванни або гарбузовою серветкою (Velmurugan et al., 2011). Рослини Люффа ростуть, піднімаючись на інші фізичні тверді матеріали. Типові листя дозрілої цибулинні рослини Люффа показано на малюнку 1. Висушене листя рослини Luffa cylindrica подрібнювали механічно та просівали приблизно до 20 мкм перед екстракцією. Приблизно 100 г порошку LCEC замочували в 1000 мл етанолу в екстракційному апараті Сокслета. Потім екстракт концентрували у роторному випарнику та зберігали у герметичному стерильному контейнері. Детальний опис процесу видобутку доступний деінде (Noyel et al., 2015). Складова екстракту була ідентифікована за допомогою ГХ-МС. Домінуючі функціональні групи, присутні в екстракті до та після дослідження корозії, були ідентифіковані за допомогою FT-IR.