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

efecte

EFECTE INHIBITOARE DE COROZIE A UNEI BAZE ALE SCHIFF PE OȚELUL MILD ÎN MEDIUL ACID

S-au folosit metode de scădere în greutate și termometrice pentru a studia inhibarea coroziunii oțelului ușor în soluție acidă (HCI și H2SO4) de către bazele Schiff și anume. N- (4-N, N-dimetilaminobenzal) -p-anizidină (SBj), N- (4-N, N-dimetilaminobenzal) -p-toluidină (SB2) și N- (4-N, N-dimetilaminobenzal) - 2,4-dinitroanilină (SB3). Eficiența a fost comparată cu cele ale aminelor părinte din care au fost derivate bazele Schiff. Rezultatele eficienței inhibiției observate din aceste două metode sunt în acord și s-au dovedit a fi dependente de concentrațiile de inhibitori, precum și de cele ale acizilor. Eficiența inhibiției tuturor inhibitorilor crește odată cu creșterea concentrației de inhibitori. Eficiența crește, de asemenea, odată cu creșterea concentrației de acizi. Eficiența inhibiției este mai mult în cazul HCl decât în ​​H2SO4. Eficiența inhibiției a fost găsită maximă până la 95,55% pentru oțelul ușor în soluție de HCI. Eficiența de inhibare a bazelor Schiff sintetizate s-a găsit mult mai mult decât aminele părinte. S-a observat că eficiența inhibării tuturor aminelor crește odată cu creșterea concentrației de amine, dar scade odată cu creșterea concentrației de HCI și H2SO4.

Cuvinte cheie: Coroziune, inhibiție, metodă de scădere în greutate, metodă termometrică, acoperire a suprafeței, rată de coroziune.

INTRODUCERE

Oțelul ușor găsește o varietate de aplicații din punct de vedere industrial, în scopuri mecanice și structurale, cum ar fi lucrarea podurilor, construcția, plăcile cazanelor, piesele motoarelor cu aburi și automobilele. Găsește diverse utilizări în majoritatea industriilor chimice datorită costului redus și disponibilității ușoare pentru fabricarea diferitelor vase de reacție, rezervoare, țevi etc. Deoarece suferă de coroziune severă într-un mediu agresiv, trebuie protejat. Acizi precum HCl și H2S04 au fost folosiți pentru operațiuni de forare, băi de decapare și în procesele de detartrare 1 .

Coroziunea apare de obicei la suprafețele metalice în prezența oxigenului și a umezelii, implicând două reacții electrochimice. Oxidarea are loc la locul anodic, iar reducerea are loc la locul catodic. În mediul acid, predomină reacția de evoluție a hidrogenului. Inhibitorii de coroziune reduc sau previn aceste reacții. Acestea sunt adsorbite pe o suprafață metalică și formează o barieră la oxigen și umiditate prin complexarea cu ioni metalici sau prin îndepărtarea corodanților din mediu. Unii dintre inhibitori facilitează formarea filmului pasivant pe suprafața metalică.

În general, compușii organici care conțin heteroatomi precum O, N, S și, în unele cazuri, Se și P, funcționează ca inhibitori de coroziune foarte eficienți 2-11. Eficiența acestor compuși depinde de densitatea electronilor prezenți în jurul heteroatomilor 12. Eficiența inhibiției depinde, de asemenea, de numărul de centre active de adsorbție din moleculă, de densitatea sarcinii, dimensiunea moleculară, modul de adsorbție și formarea complexelor metalice. Heteroatomii precum N, O, S și, în unele cazuri, Se și P sunt capabili să formeze legătură coordonată-covalentă cu metal datorită perechilor lor libere de electroni. Compușii cu legăturile π prezintă, de asemenea, în general proprietăți inhibitoare bune datorită interacțiunii π-orbitale cu suprafața metalică. Bazele Schiff cu legătură -C = N au ambele caracteristici de mai sus combinate cu structura lor care le fac inhibitori potențiali de coroziune eficienți 13 .

Coroziunea oțelului ușor și a aliajelor sale în diferite medii acide a fost studiată pe larg 14-16. Efectul diferiților liganzi care conțin azot sintetizați din monoamine alifatice și aromatice, diamine și diferite aldehide a fost verificat asupra dizolvării oțelului ușor în soluții de HCl și H2S04.

În prezenta investigație, eficiența de inhibare a trei baze Schiff și anume. N- (4-N, N-dimetilaminobenzal) -p-anizidină (SBj), N- (4-N, N-dimetilaminobenzal) -p-toluidină (SB2) și N- (4-N, N-dimetilaminobenzal) - 2,4-dinitroanilina (SB3) au fost evaluate în diferite concentrații de HCI și H2SO4 cu concentrații diferite de baze Schiff sintetizate. Eficiența de inhibare a bazelor Schiff sintetizate a fost comparată cu aminele lor mamă.

EXPERIMENTAL

Au fost luate specimene dreptunghiulare din oțel moale de dimensiunea 2,0 X 2,0 X 0,03 cm care conțin o gaură mică de aproximativ 2 mm diametru lângă marginea superioară. Compoziția chimică a specimenului a fost de 99,3% Fe, 0,2% C, 0,3% Mg, 0,14% Si și 0,04% S. Probele au fost tăiate dintr-o foaie de oțel și au fost curățate prin polizare pentru a produce un finisaj fără pată și apoi degresate. S-au preparat diferite soluții de HCI și H2SO4 folosind apă dublă distilată. Toate substanțele chimice utilizate au avut un grad de reactiv analitic. Diferite baze Schiff au fost sintetizate prin metode convenționale 17-18 .

Fiecare specimen a fost suspendat de un cârlig de sticlă în formă de V realizat din tuburi capilare și scufundat într-un pahar de sticlă conținând 50cc din soluția de testat la temperatura camerei. După un anumit timp de expunere, probele au fost scoase, spălate bine cu benzen și apoi uscate cu uscător de aer cald și apoi s-a luat greutatea finală a fiecărui specimen. S-a calculat pierderea în greutate. Procentul de eficiență de inhibare (η%) al inhibitorilor a fost calculat utilizând următoarea formulă 19:

Unde uMu și ΔMi sunt pierderea în greutate a metalului în soluție neinhibată și respectiv în soluție inhibată.

Ratele de coroziune în mmpy (milimetri pe an) sunt exprimate ca 20:

Unde ΔM este pierderea în greutate a eșantionului în mg, A este aria de expunere a eșantionului în cm pătrat, T este timpul în ore și d este densitatea eșantionului în gm/cm 3 .

Gradul de acoperire a suprafeței (9) poate fi calculat ca:

Unde ΔMu și ΔMi. sunt pierderea în greutate a metalului în soluție neinhibată și respectiv în soluție inhibată.

Eficiențele inhibiției au fost, de asemenea, calculate folosind metoda termometrică. Aceasta implică imersiunea unui singur eșantion de măsurare 2,0x2,0x0,03 cm într-o cameră de reacție izolantă având 50cc de soluție la o temperatură inițială a camerei. Schimbările de temperatură au fost măsurate la intervale regulate folosind un termometru cu o precizie de 0,1 C. Inițial creșterea temperaturii a fost lentă, apoi rapidă, atingând o valoare maximă și apoi scăzută. S-a notat temperatura maximă. Eficiența procentuală de inhibare (η%) a fost calculată ca 21:

Unde RNf = Număr de reacție în soluția gratuită.
RNi = Număr de reacție în soluția inhibată.
Numărul de reacție, RN (Kmin -1) este dat ca:

Unde Tm = Temperatura maximă a soluției.
Unde Ti. = Temperatura inițială a soluției.
t = timpul necesar (în minute) pentru a atinge temperatura maximă.

REZULTATE SI DISCUTII

Metoda de slăbit

Pierderea în greutate, eficiența procentuală de inhibare, rata de coroziune și acoperirea suprafeței pentru diferite concentrații de HCI și inhibitori sunt date în Tabelul 1 și pentru diferite concentrații de H2SO4 și inhibitori sunt date în Tabelul 2. Din ambele tabele se poate observa că eficiența inhibiției inhibitorului crește odată cu creșterea concentrației inhibitorului. Eficiența inhibiției crește, de asemenea, odată cu creșterea concentrației de acid și toți inhibitorii prezintă o eficiență maximă de inhibare la cea mai mare concentrație de acizi utilizați 2,0 N HCI și 2 ON H2SO4. Eficiența maximă de inhibare a fost obținută pentru N- (4-N, N-dimetilaminobenzal) -p-anizidină (SBj) la o concentrație de inhibitor de 0,7% în HCI 2,0N și în H2SO4 2,0N, adică 95,55%, respectiv 90,93%. Aceste rezultate arată că bazele Schiff prezintă o eficiență de inhibare mai mare în HCI decât în ​​H2SO4. Variația eficienței procentuale a inhibiției cu concentrațiile inhibitorilor este prezentată grafic în Fig.1 pentru HCI și în Fig.2 pentru H2SO4. Figurile arată o curbă liniară a eficienței procentuale a inhibiției cu concentrația inhibitorului, indicând faptul că eficiența inhibiției crește odată cu creșterea concentrației inhibitorului.





Metoda termometrică

Eficiența inhibiției a fost, de asemenea, determinată folosind metoda termometrică. Modificările de temperatură ale oțelului ușor în 1.0N, 2.ON, 3.ON HCl și 1.0N, 2.ON, 3.ON H2SO4 au fost înregistrate atât în ​​prezența, cât și în absența concentrațiilor diferite de inhibitori. Cu toate acestea, nu s-au înregistrat modificări semnificative ale temperaturii în concentrațiile 0. IN și 0.5N ale ambilor acizi. Rezultatele rezumate în Tabelul 3 pentru HCI și în Tabelul 4 pentru H2SO4 arată un acord bun cu rezultatele obținute prin metoda pierderii în greutate. Eficiența maximă de inhibare a fost obținută cu cea mai mare concentrație (0,7%) de inhibitor și cu cea mai mare concentrație de HCI (3.ON) și H2SO4 (3.ON). Variația numărului de reacție (RN) cu concentrația inhibitorului este prezentată grafic în Fig.3 pentru HCI și în Fig.4 pentru H2SO4. Figurile arată o deviație liniară a numărului de reacție cu concentrația inhibitorului, ceea ce indică faptul că numărul reacției scade odată cu creșterea concentrației inhibitorului.




Mulți investigatori au folosit izoterma de adsorbție Langmuir pentru a studia caracteristicile inhibitorului. Hoar și Holliday 22 au arătat că izoterma Langmuir ar trebui să dea o linie dreaptă a gradientului unității pentru graficul log [θ/(1- θ)] versus logC, A este constantă la temperatură independentă, C este concentrația masivă a inhibitorului și Q este căldura eliberată în reacția electrochimică.

Graficele corespunzătoare prezentate în Fig. 5 pentru HCI și Fig.6 pentru H2SO4 sunt liniare, dar gradienții nu sunt egali cu unitatea, așa cum s-ar fi așteptat pentru ecuația ideală a izotermei de adsorbție Langmuir. Această abatere de la unitate poate fi explicată pe baza interacțiunii dintre speciile adsorbite de pe suprafața metalică. S-a postulat în derivarea ecuației izotermei Langmuir că molecula adsorbită nu interacționează una cu cealaltă, dar nu este adevărat în cazul moleculelor organice cu atomi polari sau grup care sunt adsorbiți pe siturile catodice și anodice ale suprafața metalică. Astfel de specii adsorbite pot interacționa prin respingere sau atracție reciprocă. Acest lucru este posibil și pentru moleculele inhibitoare care sunt adsorbite pe siturile anodice și catodice, dând abaterea de la gradientul unitar.


S-a făcut o comparație între bazele Schiff sintetizate și aminele părinte ale acestora. p-anizidină, p-toluidină și 2,4-dinitroanilină. Rezultatele pentru aminele părinte au fost rezumate în Tabelul-5 pentru HCI și Tabelul-6 pentru H2SO4. S-a observat din ambele tabele că eficiența maximă de inhibare este de 52,63% în HCI 0,1N și de 45,45% în H2SO4 0,1N. De asemenea, s-a observat că eficiența inhibiției aminelor scade odată cu creșterea concentrației de acizi.



CONCLUZII

Un studiu a trei baze sintetizate ale lui Schiff și anume. N- (4-N, N-dimetilaminobenzal) -p-anizidină (SB1), N- (4-N, N-dimetilaminobenzal) -p-toluidină (SB2) și N- (4-N, N-dimetilaminobenzal) - 2,4-dinitroanilina (SB3) le-a arătat că sunt inhibitori eficienți pentru coroziunea oțelului ușor în HCI și în soluții de H2SO4. Atât metodele de pierdere în greutate, cât și cele termometrice au arătat că eficiența inhibării bazelor Schiff crește odată cu creșterea concentrațiilor de inhibitori în intervalul 0,1 - 0,7% și cu concentrații crescute de acid, 0,1-2.ON pentru HCI și H2SO4. Bazele Schiff sintetizate sunt inhibitori mai eficienți în HCI decât în ​​H2SO4.

De asemenea, s-a observat că izotermele de adsorbție Langmuir se abat oarecum de la comportamentul lor ideal. Acest lucru este atribuit faptului că moleculele adsorbite interacționează între ele provocând abateri în comportamentul izotermei de adsorbție Langmuir.

Compușii investigați au prezentat cea mai mare eficiență de inhibare (până la 95,55% în HCI 2,0N) de N- (4-N, N-dimetilaminobenzal) -p-anizidină (SB1) la o concentrație de 0,7%. O comparație între eficiența de inhibare a bazelor Schiff sintetizate și aminele lor mamă a arătat că bazele Schiff sintetizate sunt inhibitori de coroziune mai buni decât aminele lor mamă.

CONFIRMARE

Unul dintre autori (Taruna Sethi) este recunoscător Departamentului de Chimie Guvern. Colegiul, Ajmer pentru furnizarea de facilități de cercetare în departament.

1. F. Reverdin, Helv. Chim Acta, 10, 34, (1927). [Link-uri]

2. E. Sputnik, Z. Ademovic, Proceedings of the 8th European Symposium on Corrosion Inhibitors (8 SEIC) Ann. Univ. Ferrara, N.S., Sez V, Supliment., 257, (1995). [Link-uri]

3. B.G. Clubby, Inhibitori chimici pentru controlul coroziunii, Royal Soc. Chem., Cambridge, 141, (1990). [Link-uri]

4. M. Gojic, L. Kosec, ISIJ Int.,37 (7), 685, (1997) [Legături]

5. M. Metikos - Hukovic, R. Babic, Z. Grubac, S. Brinic, J.Apl. Electrochimie., 24, 325, (1994). [Link-uri]

6. L. Kobotiatis, N. Pebere, P.G. Koutsookos, Corect. Știință. 41, 941, (1999). [Link-uri]

7. V. Guillamuin, G. Mankowski, Corect. Știință., 41, 421, (1999). [Link-uri]

8. W. Quafsaoui, C.H. Blanc, N. Beberé, A. Srhiri, G. Mankowski, J. Appl. Electrochimie. 30, 959, (2000). [Link-uri]

9. C. Blanc, S. Gastaud, G. Mankowski, J. Electrochem. Soc. 150, 396, (2003). [Link-uri]

10. A. Mozalev, A. Poznyok, I. Mazaleva, A.W. Hassel, Electrochimie. Com. 3,299, (2001). [Link-uri]

11. E. E. Ebenso, P. C. Okafor, U. J. Eppe, Anti Corr. Meth. și Mat. 50 (6), 414, (2003). [Link-uri]

12. I. N. Putilova, S. A. Balizin, V. P. Baranmik, Metallic Corrosion Inhibitors Pergaman Press, Londra, (1960). [Link-uri]

13. G. Bereket, A. Yurt, S. ustun Kandemir, A. Balaban, B. Erk, 5th Advanced Batteries and Accumulators - ABA (2004) [Link-uri]

14. J. Laskawiec, M. Sozanska, B. Trzcionka, J. Sukurczynska, Koroz. 38, 249, (1995). [Link-uri]

15. P. R. Shibad, K. N. Adhe, J. Electrochem. Soc. (India). 30, 103, (1981). [Link-uri]

16. P. R. Shibad, J. Electrochimie. Soc. (India). 27, 55, (1987). [Link-uri]

17. F. E. Anderson, C. J. Duca, J. V. Scudi, J. Am. Chem. Soc. 73, 4967. (1951). [Link-uri]

18. N. K. Jha, D.M. Joshi, Sintetizator. Reacţiona. Inorg. Întâlnit. Org. Chem. 14, 455, (1984). [Link-uri]

19. J. D. Talati, D. K. Gandhi, Indian J. Technol. 29, 277, (1991). [Link-uri]

20. D.A. Jones, Principles and Prevention of Corr., Londra, Prentice-Hall International (UK) Limited, Al 2-lea ed., 34, (1996). [Link-uri]

21. K. Aziz, A.M. Shams EL- DIN, Corros. Știință. 5, 489, (1965). [Link-uri]

22. T. P. Hoar, R. D. Holliday, J. Appl. Chem. 3, 582, (1953). [Link-uri]

(Primit la 12 decembrie 2007 - acceptat la 3 martie 2007)

Tot conținutul acestei reviste, cu excepția cazurilor în care este identificat, este o licență Creative Commons