Đang tải... (xem toàn văn)
Khảo sát khả năng ức chế của một số dịch chiết được chiết xuất từ thực vật tự nhiên ở việt nam đối với quá trình ăn mòn thép trong môi trường axit
Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp thực Bộ mơn Cơng nghệ Điện hóa Bảo vệ Kim loại, Viện Kỹ thuật Hóa học, trường Đại học Bách khoa Hà Nội Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS TS Hoàng Thị Bích Thủy, ThS Bùi Thị Thanh Huyền, người trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án này, lời cảm ơn sâu sắc đến thầy cô giáo mơn CN Điện hóa & BVKL tạo điều kiện thuận lợi cho em trình làm đồ án Tuy nhiên, thời gian hạn chế thiếu kinh nghiệm chuyên môn nên tránh khỏi thiếu sót q trình nghiên cứu Rất mong nhận nhận xét góp ý thầy cô giáo Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 30 tháng năm 2011 Sinh viên Lý Ngọc Tài Đồ án tốt nghiệp Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL MỤC LỤC Lý Ngọc Tài MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1 Ăn mịn kim loại mơi trường nước .7 1.1.1 Cơ chế ăn mòn 1.1.2 Những yếu tố bên ảnh hưởng đến ăn mịn điện hóa 1.1.2.1 Độ bền vững nhiệt động 1.1.2.2 Thành phần cấu trúc hợp kim .9 1.1.3 Những yếu tố bên ảnh hưởng đến ăn mịn điện hóa (Tác động mơi trường) 1.1.3.1 Ảnh hưởng pH 1.1.3.2 Ảnh hưởng thành phần dung dịch 11 1.1.3.3 Ảnh hưởng nồng độ oxy 13 1.1.3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ 14 1.1.3.5 Ảnh hưởng CO2 .15 1.1.3.6 Ảnh hưởng H2S 15 1.1.3.7 Ảnh hưởng gia công nhiệt 15 1.1.3.8 Ảnh hưởng gradient nhiệt độ 15 1.1.3.9 Ảnh hưởng lắp ráp thiết bị 16 1.2 Các biện pháp bảo vệ kim loại khỏi ăn mịn mơi trường nước 16 1.2.1 Bảo vệ kim loại cách biến đổi môi trường 16 1.2.1.1 Loại trừ cấu tử gây ăn mòn .16 1.2.1.2 Bảo vệ kim loại chất ức chế ăn mòn 17 1.2.2 Bảo vệ kim loại cách thay đổi điện điện cực 18 1.2.3 Bảo vệ kim loại lớp phủ 19 Đồ án tốt nghiệp Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL 1.2.3.1 Lớp phủ kim loại .19 1.2.3.2 Lớp phủ phi kim 19 1.3 Bảo vệ kim loại chất ức chế 20 1.3.1 Chất ức chế thụ động .21 1.3.2 Chất ức chế không thụ động 22 1.3.2.1.Chất ức chế catốt [1] 22 1.3.2.2 Chất ức chế anốt 23 1.3.2.3 Chất ức chế hỗn hợp [1] 24 1.3.3 Chất ức chế xanh 24 PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM .27 2.1 Chiết tách dịch chiết có hoạt tính ức chế từ vỏ bưởi, vỏ cam 27 2.1.1 Nguyên liệu 27 2.1.2 Nguyên tắc chưng cất 27 2.1.3 Hiệu suất chiết tách .28 2.2 Chuẩn bị thí nghiệm .29 2.2.1 Chuẩn bị dung dịch 29 2.2.2 Chuẩn bị mẫu 30 2.3 Chế độ thí nghiệm 30 2.4 Thông số đo phương pháp đo 31 2.4.1 Phương pháp đo đường cong phân cực 31 2.4.2 Phương pháp tổng trở 33 2.4.3 Phương pháp khối lượng .37 PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .37 3.1 Nghiên cứu khả ức chế Urotropin q trình ăn mịn thép môi trường axit HCl 1N .38 3.1.1 Ảnh hưởng Urotropin đến đường cong phân cực thép môi trường axit HCl 1N 38 Đồ án tốt nghiệp Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL 3.1.2 Ảnh hưởng Urotropin đến phổ tổng trở điện hóa thép dung dịch nghiên cứu .40 3.1.3 Ảnh hưởng chất ức chế Urotropin đến tốc độ ăn mòn thép môi trường axit HCl 1N 42 3.2 Nghiên cứu khả ức chế dịch chiết vỏ bưởi Năm roi q trình ăn mịn thép mơi trường axit HCl 1N .43 3.2.1 Chiết tách dịch chiết từ vỏ bưởi Năm Roi (VBNR) 44 3.2.2 Ảnh hưởng dịch chiết vỏ bưởi Năm roi đến đường cong phân cực thép môi trường axit HCl 1N 44 3.2.3 Ảnh hưởng dịch chiết vỏ bưởi Năm Roi đến phổ tổng trở điện hóa thép dung dịch nghiên cứu 46 3.3 Nghiên cứu khả ức chế dịch chiết vỏ cam q trình ăn mịn thép mơi trường axit HCl 1N .48 3.3.1 Chiết tách dịch chiết từ vỏ cam .48 3.3.2 Ảnh hưởng dịch chiết vỏ cam đến đường cong phân cực thép môi trường axit HCl 1N 49 3.3.3 Ảnh hưởng dịch chiết vỏ cam đến phổ tổng trở điện hóa thép dung dịch nghiên cứu .51 3.4.Nghiên cứu khả ức chế tinh dầu cam q trình ăn mịn thép mơi trường axit HCl 1N .52 3.4.1 Ảnh hưởng tinh dầu cam đến đường cong phân cực thép môi trường axit HCl 1N 52 3.4.2 Ảnh hưởng tinh dầu cam đến phổ tổng trở điện hóa thép dung dịch nghiên cứu 54 3.5 Nghiên cứu khả ức chế tinh dầu tiêu đen trình ăn mịn thép mơi trương axit HCl 1N .55 Đồ án tốt nghiệp Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL 3.5.1 Ảnh hưởng tinh dầu tiêu đen đến đường cong phân cực thép môi trường axit HCl 1N 55 3.5.2 Ảnh hưởng tinh dầu tiêu đen đến phổ tổng trở điện hóa thép dung dịch nghiên cứu .57 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 Đồ án tốt nghiệp Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL LỜI MỞ ĐẦU Ăn mịn kim loại q trình tự phá hủy kim loại có kèm theo thay đổi tính chất hóa lý kim loại kim loại tiếp xúc với môi trường xung quanh Thống kê hàng năm cho thấy thiệt hại kinh tế ăn mòn giới vơ lớn có xu hướng tăng Thiệt hại ăn mịn khơng giới hạn vấn đề kinh tế mà liên quan đến vấn đề ô nhiễm môi trường, vấn đề an tồn cháy nổ, an tồn tính mạng người… cố rò rỉ tràn dầu, tai nạn sập dàn khoan, rơi máy bay ăn mịn… Có nhiều phương pháp sử dụng để chống ăn mòn kim loại như: sử dụng lớp phủ kim loại hay phi kim, sử dụng hợp kim bền ăn mòn, bảo vệ kim loại anốt hy sinh dòng ngồi, bảo vệ chất ức chế, … bảo vệ kim loại chất ức chế sử dụng phổ biến Phương pháp thường ứng dụng bảo vệ thiết bị môi trường hữu hạn hay mơi trường dung dịch tuần hồn q trình tẩy gỉ gia cơng xử lý bề mặt kim loại, tẩy cặn nồi hơi, hệ thống trao đổi nhiệt… Cho tới nay, chất ức chế thường sử dụng hợp chất CrO42-, hợp chất nitrit, photphat, benzoat, thioure, pyridin….Chúng có tác dụng ức chế tốt, hiệu kinh tế cao, nhiên khó phân hủy, độc hại người môi trường… Phát triển kinh tế bảo vệ môi trường vấn đề chung tồn nhân loại, vấn đề thu hút quan tâm lớn nhà nghiên cứu giới Việt Nam tìm chất ức chế thân thiện với môi trường hiệu tốt Một số chất ức chế kể đến muối đất LaCl3, CeCl3…, chất ức chế xanh chiết xuất từ thực vật tự nhiên chè xanh, vỏ cam, tiêu đen, xoài, chanh leo… để bảo vệ kim loại môi trường Đồ án tốt nghiệp Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL Nhiệm vụ đồ án là: “Khảo sát khả ức chế số dịch chiết chiết xuất từ thực vật tự nhiên Việt Nam q trình ăn mịn thép mơi trường axit” PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1 Ăn mòn kim loại mơi trường nước 1.1.1 Cơ chế ăn mịn Ăn mịn mơi trường nước q trình ăn mịn điện hóa Cơ chế ăn mịn thép: - Phản ứng anốt: q trình oxy hóa kim loại Fe Fe2+ + 2e - Phản ứng catốt: trình khử điện hóa Trong mơi trường nước chất oxy hóa (Ox) thường H+ O2 Nếu H+ trình catốt là: H+ + e Hhấp phụ Hhấp phụ + Hhấp phụ H2 Trong trường hợp ta gọi ăn mòn với chất khử phân cực hydro Nếu Ox O2 thì: Trong mơi trường axit, trình catốt là: O2 + 4H+ + 4e 2H2O Trong mơi trường trung tính kiềm, q trình catốt là: O2 + 2H2O + 4e 1.1.2 Những yếu tố bên ảnh hưởng đến ăn mịn điện hóa 1.1.2.1 Độ bền vững nhiệt động Đồ án tốt nghiệp Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL Độ bền vững nhiệt động xác định điện cân E cb, catốt trình catốt Ecb, anốt q trình anốt Các phản ứng catốt là: 2H+ + 2e H2 O + 4H+ + 4e 2H2O O2 + H2O + 4e Căn vào điện thuận nghịch điện cực hydro oxy mơi trường trung tính (pH = 7) pH = -0,415V; 0,00V; 0,815V; 1,23V, Tomasov N.D chia kim loại thành nhóm [1]: - Những kim loại có điện cực tiêu chuẩn âm -0,415 V coi khơng bền vững nhiệt động Đó kim loại Na, Al, Zn… chúng bị ăn mịn chí mơi trường nước trung tính khơng chứa oxy chất oxy hóa - Những kim loại có - 0,415 < < 0,00V coi bền nhiệt động Đó kim loại Cd, Mn, Ni, Sn, Pb… chúng bền mơi trường trung tính khơng chứa oxy Cịn mơi trường axit, chúng bị ăn mịn không chứa oxy - Những kim loại có 0,00 < < 0,815V coi có độ bền nhiệt động trung bình Đó Bi, Re, Cu, Rh, Ag chúng bền môi trường axit trung tính khơng chứa oxy chất oxy hóa - Những kim loại có 0,815 < < 1,23V coi bền nhiệt động Đó Pd, Ir, Pt Chúng khơng bị ăn mịn mơi trường trung tính chí có mặt oxy Đồ án tốt nghiệp Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội - Những kim loại có Bộ Mơn CNĐH & BVKL > 1,23V (ví dụ Au) Chúng bền mơi trường axit có oxy bị ăn mịn mơi trường phức chất có chất oxy hóa 1.1.2.2 Thành phần cấu trúc hợp kim Trong cơng nghiệp dùng kim loại nguyên chất mà thường dùng hợp kim chúng Độ bền với ăn mòn kim loại hợp kim thường giảm xuống chúng chuyển từ trạng thái đồng thể sang dị thể Một loại dị thể thường gặp tạp chất catốt nằm anốt (tạp chất catốt có điện dương nền) Trong hai trường hợp đa số trường hợp tạp chất catốt làm tăng nhanh ăn mịn Những tạp chất anốt có điện âm kim loại khơng ảnh hưởng lớn đến độ bền ăn mòn gây ăn mòn cục Trong trường hợp kim loại đồng thể độ bền ăn mịn tăng lên đột ngột tăng thành phần cấu tử có điện dương Đó quy luật n/8 Tamman, n số nguyên tử nguyên tố bền ăn mòn Giá trị n phụ thuộc hệ thống dung dịch rắn độ xâm thực dung dịch Nó có giá trị 1, 2, 3, 4, 5, 6, nguyên tử hợp kim Ví dụ, hợp kim Fe – Cr với tỷ lệ nguyên tử Cr 1/8 (tức khoảng 11,7% Cr) ứng với hợp kim có nguyên tử Cr ngun tử Fe bền ăn mịn axit HNO3 với nồng độ 250C [1] 1.1.3 Những yếu tố bên ảnh hưởng đến ăn mịn điện hóa (Tác động mơi trường) 1.1.3.1 Ảnh hưởng pH a Ảnh hưởng trực tiếp pH Điện phản ứng khử oxy ion H+ phụ thuộc pH dung dịch Phản ứng khử: 2H+ + 2e Đồ án tốt nghiệp H2 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Mơn CNĐH & BVKL có điện cân = -0,059pH – 0,03.lg Khi áp suất khí = 1atm = -0,059pH Các phản ứng: O2 + + 4e O2 + 2H2O + 4e H2O có điện cân giống nhau: = 1,23 – 0,059pH + 0,015.lg Khi áp suất khí oxy = 1atm = 1,23 – 0,059pH Vì pH thay đổi làm thay đổi tốc độ ăn mịn độ bền nhiệt động với ăn mòn kim loại thay đổi b Ảnh hưởng gián tiếp A Ia Satalov chia kim loại thành năm nhóm theo quan hệ tốc độ ăn mịn pH [1] Nhóm a: gồm kim loại bền môi trường axit kiềm Tốc độ ăn mịn khơng thay đổi theo pH (hình 1.1a) Au, Pt, Ag thuộc nhóm Đồ án tốt nghiệp 10 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Mơn CNĐH & BVKL chúng tơi dịch chiết vỏ bưởi Năm roi có tác dụng nghiêng chất ức chế catốt trình ăn mịn thép mơi trường axit HCl 1N Bên cạnh chúng tơi xác định dịng ăn mịn phương pháp ngoại suy Tafel từ xác định hiệu bảo vệ cho thép dung dịch HCl 1N có dịch chiết vỏ bưởi Năm roi với nồng độ khác theo công thức (2.2), kết trình bày bảng 3.4 Bảng 3.4: Hiệu bảo vệ dịch chiết VBNR q trình ăn mịn thép dung dịch HCl 1N với nồng độ khác Nồng độ, g/l Ec, mV Ic, mA ic, mA/cm2 Ηi, % -416 1,492 2,972 -441 0,0906 0,1806 93,9 -451 0,0369 0,0735 97,5 -422 0,0255 0,0507 98,3 Bảng 3.4 cho thấy thêm dịch chiết VBNR làm giảm hẳn mật độ dòng thép dung dịch axit Khi nồng độ dịch chiết tăng mật độ dịng ăn mịn giảm hay hiệu bảo vệ tăng khơng nhiều Khi nồng độ dịch chiết tăng từ đến 3g/l hiệu bảo vệ tăng thêm gần 1% từ 97,5% đến 98,3% Đồng thời với việc đo đường cong phân cực chúng tơi cịn tiến hành đo phổ tổng trở điện hóa dung dịch nghiên cứu để thấy rõ khả ức chế ăn mòn dịch chiết VBNR 3.2.3 Ảnh hưởng dịch chiết vỏ bưởi Năm Roi đến phổ tổng trở điện hóa thép dung dịch nghiên cứu Đồ án tốt nghiệp 46 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL Phổ tổng trở thép dung dịch HCl 1N có dịch chiết vỏ bưởi Năm roi với nồng độ 1, 3g/l tiến hành sau thời gian ngâm mẫu 30 phút dung dịch nghiên cứu Kết đo thể hình 3.7 Hình 3.7: Phổ Nyquist thép dung dịch axit HCl 1N có dịch chiết vỏ bưởi Năm Roi với nồng độ khác Phổ Nyquist (hình 3.7) phân tích theo sơ đồ mạch tương đương hình 3.3 [6, 8] Các số liệu fít mạch trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5: Điện trở dung dịch, điện trở chuyển điện tích hiệu bảo vệ q trình ăn mịn thép dung dịch HCl 1N có dịch chiết VBNR với nồng độ khác Nồng độ, g/l Rdd, Ohm Rct, Ohm H, % 1,44 20,538 1,06 130,322 84,2 1,02 311,790 93,4 1,05 239,96 91,6 Đồ án tốt nghiệp 47 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL Ta thấy rằng, giá trị R ct tăng với tăng nồng độ dịch chiết, tương ứng với giảm tốc độ ăn mòn thép hay tăng hiệu bảo vệ Hiệu bảo vệ đạt tới 93,4% ứng với hàm lượng dịch chiết dung dịch 2g/l Kết cho thấy, hiệu bảo vệ tính theo hai phương pháp khác nhau, nhiên chúng luật: nồng độ chất ức chế tăng tốc độ ăn mịn thép giảm hay hiệu bảo vệ tăng Hiệu bảo vệ cao ứng với nồng độ dịch chiết khoảng từ - 3g/l Sự sai khác hai phương pháp sai số phép đo sai khác phương pháp Như vậy, dịch chiết VBNR có tác dụng ức chế tương đương Uro q trình ăn mịn thép mơi trường axit HCl 1N (~ 98% nồng độ 2g/l) Như coi dịch chiết VBNR chất ức chế xanh có tác dụng ức chế hiệu thép môi trường axit HCl 1N 3.3 Nghiên cứu khả ức chế dịch chiết vỏ cam q trình ăn mịn thép mơi trường axit HCl 1N Theo số nghiên cứu, tác giả cho thấy dịch chiết từ vỏ cam có tác dụng ức chế q trình ăn mịn thép môi trường axit Nguồn vỏ cam tương đối lớn công nghiệp thực phẩm, dược phẩm Trong nghiên cứu này, vỏ cam thu hồi từ quán nước giải khát sau cam vắt lấy nước 3.3.1 Chiết tách dịch chiết từ vỏ cam Quy trình chiết tách đưa mục 2.1 Theo công thức (2.1) tính hiệu suất chiết tách kết trình bày bảng 3.6 Hiệu suất chiết tách dịch chiết mẻ khác nhau, trung bình hiệu suất đạt 3,21% cao hiệu suất chiết tách dịch chiết từ vỏ bưởi Có sai khác mẻ số nguyên nhân: nguồn nguyên liệu, tỷ lệ nguyên liệu/nước Trong q trình chiết có bổ sung thêm nước thời gian chiết khoảng 70 – 80 phút Đồ án tốt nghiệp 48 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL Bảng 3.6: Hiệu suất chiết tách dịch chiết từ vỏ cam Mẻ 10 Khối lượng nguyên liệu, g 535 514 251 506 454 532 510 198 574 638 K.lg dịch chiết, g 11,12 10,69 10,11 10,38 18,85 21,02 9,85 7,69 23,45 24,71 Hiệu suất, % 2,08 2,08 4,03 2,05 4,15 3,95 1,93 3,88 4,08 3,87 3.3.2 Ảnh hưởng dịch chiết vỏ cam đến đường cong phân cực thép môi trường axit HCl 1N Các phép đo tiến hành sau ngâm mẫu 30 phút dung dịch nghiên cứu Trong trình đo nồng độ 1g/l 2g/l chúng tơi nhận thấy dịch chiết vỏ cam khơng có hiệu bảo vệ q trình ăn mịn thép môi trường HCl 1N tài liệu đưa nên khảo sát tiếp nồng độ 10gl Kết đo đường cong phân cực đưa hình 3.8 Hình 3.8 đường cong phân cực thép dung dịch HCl 1N có dịch chiết cam nồng độ 1, 2, 10 g/l Kết cho thấy việc thêm dịch chiết cam vào dung dịch HCl 1N có ảnh hưởng đến hai nhánh đường cong phân cực song không nhiều Tuy nhiên dịch chuyển hai nhánh lại ngược chiều nhau: nhánh catốt dịch chuyển phía bên phải, cịn nhánh anốt dịch chuyển phía bên trái Điện ăn mịn thép dung dịch HCl 1N có thêm dịch chiết cam gần không đổi Đồ án tốt nghiệp 49 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL Hì Hình 3.8: Đường cong phân cực thép dung dịch HCl 1N có dịch chiết cam nồng độ khác Bằng phương pháp ngoại suy Tafel từ đường cong phân cực chúng tơi xác định mật độ dịng ăn mịn từ xác định hiệu bảo vệ cho thép dung dịch HCl 1N có dịch chiết vỏ cam với nồng độ khác theo cơng thức (2.2), kết trình bày bảng 3.7 Bảng 3.7: Hiệu bảo vệ dịch chiết vỏ cam q trình ăn mịn thép dung dịch HCl 1N nồng độ khác Nồng độ d/c cam, g/l Ec, mV Ic, mA ic, mA/cm2 Hi, % -416 1,492 2,972 -427 2,050 4,084 -427 1,713 3,412 -428 0,982 1,956 34,1 10 -426 0,805 1,604 46,0 Bảng 3.7 cho thấy dịch chiết vỏ cam nồng độ nhỏ có khuynh hướng làm tăng tốc độ ăn mòn, nồng độ lớn có khả làm giảm tốc độ ăn mịn thép Đồ án tốt nghiệp 50 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL môi trường axit HCl 1N nhiên hiệu nhỏ Tại nồng độ dịch chiết – 10 g/l hiệu bảo vệ đạt 34,1 – 46,0% Song song với phương pháp đo đường cong phân cực, tiến hành đo phổ tổng trở điện hóa thép dung dịch nghiên cứu 3.3.3 Ảnh hưởng dịch chiết vỏ cam đến phổ tổng trở điện hóa thép dung dịch nghiên cứu Hình 3.9 phổ Nyquist thép dung dịch HCl 1N có dịch chiết cam với nồng độ khác Hình 3.9: Phổ Nyquist thép dung dịch axit HCl 1N có dịch chiết Cam với nồng độ khác Các phổ tổng trở cho thấy, có mặt dịch chiết vỏ cam (trừ trường hợp nồng độ 5g/l) độ lớn cung trịn nhỏ trường hợp khơng có dịch chiết Với dung dịch có nồng độ dịch chiết 5g/l hiệu bảo vệ tính 7% Điều cho thấy dịch chiết vỏ cam gần khơng có tác dụng bảo vệ q trình ăn mịn thép mơi trường axit HCl 1N Ta thấy, tốc độ ăn mịn tính theo hai phương pháp khác tương đối nhiều, sai khác sai số phép đo, sai khác phương pháp ổn định dịch chiết vỏ cam Các kết đo cho thấy dịch Đồ án tốt nghiệp 51 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL chiết cam gần khơng có hiệu bảo q trình ăn mịn thép môi trường HCl 1N Kết nghiên cứu khác với nghiên cứu trước nguồn vỏ cam thu hồi bị tinh dầu có khả ức chế trình vắt Vì vậy, nghiên cứu khả ức chế tinh dầu cam mua cơng nghiệp q trình ăn mịn thép môi trường HCl 1N 3.4.Nghiên cứu khả ức chế tinh dầu cam trình ăn mịn thép mơi trường axit HCl 1N Tinh dầu cam sử dụng nghiên cứu mua cơng ty cổ phần Tinh dầu Hà Nội Các thí nghiệm tiến hành dung dịch axit HCl 1N với nồng độ tinh dầu cam 1, 3g/l 3.4.1 Ảnh hưởng tinh dầu cam đến đường cong phân cực thép môi trường axit HCl 1N Kết đo đường cong phân cực mẫu thép ngâm 30 phút dung dịch nghiên cứu đưa hình 3.10 Từ đường cong phân cực (hình 3.10) xác định điện ăn mòn phương pháp ngoại suy Tafel xác định dịng ăn mịn, từ xác định hiệu bảo vệ cho thép dung dịch HCl 1N có tinh dầu cam với nồng độ khác theo công thức (2.2), kết đưa bảng 3.9 Theo hình 3.10 bảng 3.9 cho thấy điện ăn mòn thép dung dịch HCl 1N có tinh dầu cam dịch chuyển phía âm khơng nhiều từ vài mV đến 20mV so với dung dịch khơng có tinh dầu cam Đồng thời ta quan sát thấy thêm tinh dầu cam vào dung dịch nhận thấy thay đổi hai nhánh đường cong phân cực Cụ thể, nồng độ dịch chiết tăng, hai nhánh anốt catốt dịch chuyển phía trái – phía mật độ dịng nhỏ hơn, nhánh catốt dịch chuyển nhiều Điều cho thấy tinh dầu cam có tác dụng chất ức Đồ án tốt nghiệp 52 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL chế hỗn hợp khống chế trình catốt chủ yếu q trình ăn mịn thép mơi trường axit HCl 1N Hình 3.10: Đường cong phân cực thép dung dịch HCl 1N có tinh dầu cam với nồng độ khác Bảng 3.9 cho thấy thêm tinh dầu cam làm giảm hẳn mật độ dòng ăn mòn thép dung dịch axit Khi nồng độ tinh dầu tăng mật độ dòng ăn mòn giảm hay hiệu bảo vệ tăng Hiệu bảo vệ cao đạt 99% nồng độ 3g/l Bảng 3.9: Hiệu bảo vệ tinh dầu cam q trình ăn mịn thép dung dịch HCl 1N với nồng độ khác Nồng độ, g/l Ic, mA ic, mA/cm2 Ec, mV Ηi, % 1,492 2,972 -416 - 0,0401 0,0799 -422 97,3 0,0591 0,1178 -438 96,0 0,0136 0,0270 -423 99,1 Đồ án tốt nghiệp 53 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL Đồng thời, tiến hành đo phổ tổng trở điện hóa thép dung dịch nghiên cứu để thấy rõ khả ức chế ăn mòn tinh dầu cam 3.4.2 Ảnh hưởng tinh dầu cam đến phổ tổng trở điện hóa thép dung dịch nghiên cứu Phổ tổng trở thép sau 30 phút ngâm dung dịch nghiên cứu thể hình 3.11 Hình 3.11: Phổ Nyquist thép dung dịch axit HCl 1N có tinh dầu cam với nồng độ khác Hình 3.11 cho thấy phổ tổng trở gồm bán vòng tròn hay q trình chuyển điện tích chủ yếu khống chế q trình ăn mịn thép Hiệu bảo vệ tinh dầu cam q trình ăn mịn thép dung dịch HCl 1N xác định theo công thức (2.3) đưa bảng 3.10 Bảng 3.10 ta thấy giá trị điện trở chuyển điện tích (R ct) tăng với tăng nồng độ dịch chiết, điều cho thấy giảm tốc độ ăn mòn thép hay tăng hiệu ức chế nồng độ tinh dầu cam tăng Hiệu ức chế cao, đạt 96,9% dung dịch có 3g/l tinh dầu cam (TDC) Đồ án tốt nghiệp 54 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL Bảng 3.10: Điện trở dung dịch, điện trở chuyển điện tích hiệu bảo vệ q trình ăn mịn thép dung dịch HCl 1N có TDC với nồng độ khác Nồng độ, g/l Rdd, Ohm Rct, Ohm H, % 1,44 20,538 1,23 287,640 92,9 1,07 360,958 94,3 1,10 654,450 96,9 Như vậy, hiệu bảo vệ tính theo hai phương pháp khác Sự sai khác hai phương pháp sai số phép đo sai khác phương pháp Tuy nhiên chúng luật: nồng độ tinh dầu tăng tốc độ ăn mòn thép giảm hay hiệu bảo vệ tăng Hiệu bảo vệ cao đạt 96,9% với nồng độ tinh dầu cam 3g/l Qua cho thấy sử dụng tinh dầu cam làm chất ức chế xanh q trình ăn mịn thép môi trường axit 3.5 Nghiên cứu khả ức chế tinh dầu tiêu đen trình ăn mịn thép mơi trương axit HCl 1N Tinh dầu tiêu đen sử dụng nghiên cứu sản xuất công ty cổ phần tinh dầu Hà Nội Chúng tiến hành khảo sát dung dịch với nồng độ tinh dầu 1, 3g/l 3.5.1 Ảnh hưởng tinh dầu tiêu đen đến đường cong phân cực thép môi trường axit HCl 1N Các phép đo đường cong phân cực tiến hành dung dịch nghiên cứu với thời gian ngâm mẫu 30 phút Kết đưa hình 3.12 Kết đo (hình 3.12) cho thấy tinh dầu tiêu có ảnh hưởng đến đường cong phân cực thép dung dịch HCl 1N không nhiều Điện ăn mòn Đồ án tốt nghiệp 55 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL thép dung dịch nghiên cứu dịch chuyển phía âm nhiên khơng nhiều từ vài mV đến 14mV Đồng thời, thêm tinh dầu tiêu đen vào dung dịch có nhánh catốt đường cong phân cực thay đổi không nhiều Cụ thể, có tinh dầu tiêu đen nhánh catốt dịch chuyển phía trái – phía mật độ dòng nhỏ hơn, nồng độ tinh dầu tiêu tăng nhánh catốt lại dịch chuyển phía trái so với dung dịch có nồng độ tiêu đen thấp Như tinh dầu tiêu đen có tác dụng chất ức chế catốt trình ăn mịn thép axit HCl 1N Hình 3.12: Đường cong phân cực thép dung dịch HCl 1N có tinh dầu tiêu đen với nồng độ khác Bằng phương pháp ngoại suy Tafel từ đường cong phân cực xác định dòng ăn mòn từ xác định hiệu bảo vệ cho thép dung dịch HCl 1N có tinh dầu tiêu đen với nồng độ khác theo công thức (2.2), kết đưa bảng 3.11 Đồ án tốt nghiệp 56 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL Bảng 3.11: Hiệu bảo vệ tinh dầu cam q trình ăn mịn thép dung dịch HCl 1N với nồng độ khác Nồng độ, g/l Ec, mV Ic, mA ic, mA/cm2 Ηi, % -416 1,492 2,972 -430 0,4377 0,864 70,9 -423 0,5672 1,13.10 62,0 -423 0,7756 1,545.10 48,0 Bảng 3.11 cho thấy mật độ dòng ăn mòn thép dung dịch axit lớn dung dịch axit có tinh dầu tiêu đen Nhìn chung có tinh dầu tiêu mật độ dịng ăn mịn giảm hay hiệu bảo vệ tăng nhiên hiệu bảo vệ giảm nồng độ tinh dầu tiêu đen tăng từ đến 3g/l tức từ 71% xuống 48% Đồng thời với phương pháp đo đường cong phân cực tiến hành đo phổ tổng trở điện hóa dung dịch nghiên cứu 3.5.2 Ảnh hưởng tinh dầu tiêu đen đến phổ tổng trở điện hóa thép dung dịch nghiên cứu Đồ án tốt nghiệp 57 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Mơn CNĐH & BVKL Hình 3.13: Phổ Nyquist thép dung dịch axit HCl 1N có tinh dầu tiêu đen với nồng độ khác Hình 3.13 kết đo phổ tổng trở thép dung dịch HCl 1N có tinh dầu tiêu đen với nồng độ nghiên cứu Phổ Nyquist phân tích phù hợp với sơ đồ mạch tương đương hình 3.3 [6, 8] Kết fít mạch điện trở dung dịch, điện trở chuyển điện tích hiệu bảo vệ xác định theo cơng thức (2.3) trình bày bảng 3.12 Bảng 3.12: Điện trở dung dịch, điện trở chuyển điện tích hiệu bảo vệ q trình ăn mịn thép dung dịch HCl 1N có tinh dầu tiêu đen với nồng độ Nồng độ, g/l Rdd, Ohm Rct, Ohm H, % 1,44 20,538 1,45 33,329 38,38 1,09 27,258 24,65 1,59 21,056 2,5 Kết bảng 3.12 cho thấy giá trị điện trở chuyển điện tích (R ct) dung dịch có tinh dầu tiêu đen cao khơng có tinh dầu tiêu khơng nhiều nồng độ tinh dầu tăng từ đến 3g/l R ct giảm Hiệu bảo vệ thấp, đạt 38,38% nồng độ tinh dầu 1g/l giảm cịn 2,5% có nồng độ tinh dầu 3g/l Kết cho thấy, hiệu bảo vệ tính theo hai phương pháp khác Sự sai khác hai phương pháp sai số phép đo sai khác phương pháp Tuy nhiên từ kết cho thấy tinh dầu tiêu đen có tác dụng ức chế q trình ăn mịn thép môi trường axit HCl 1N, hiệu ức chế không cao tinh dầu cam Đồ án tốt nghiệp 58 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL KẾT LUẬN Qua kết thu từ nghiên cứu em rút số kết luận: Trong số dịch chiết tinh dầu khảo sát dịch chiết từ vỏ bưởi Năm roi tinh dầu cam có tác dụng ức chế tốt tương đương Urotropin q trình ăn mịn thép mơi trường axit HCl 1N Tinh dầu tiêu đen có tác dụng ức chế hiệu thấp Dịch chiết vỏ cam gần khơng có tác dụng ức chế q trình ăn mịn thép dung dịch axit Dịch chiết từ vỏ bưởi Năm roi đóng vai trị chất ức chế catốt Thêm dịch chiết Năm Roi vào dung dịch làm cho điện ăn mòn thép dịch chuyển phía âm làm giảm phân cực catốt cách rõ rệt Hiệu bảo vệ đạt tới 98% nồng độ ức chế khoảng – 3g/l Tinh dầu cam thể chất ức chế hỗn hợp khống chế trình catốt chủ yếu Khi thêm tinh dầu cam vào dung dịch làm cho điện ăn mòn dịch chuyển phía âm khơng nhiều hai nhánh anốt catốt dịch chuyển phía mật độ dịng nhỏ Hiệu bảo vệ đạt tới 99% nồng độ tinh dầu 3g/l Tinh dầu tiêu đen có tác dụng chất ức chế catốt ức chế ăn mòn thép dung dịch axit hiệu bảo vệ thấp, đạt tối đa 70% Kết ức chế không ổn định nên cần tìm hiểu nghiên cứu thêm Dịch chiết vỏ bưởi Năm roi, tinh dầu cam coi chất ức chế xanh thân thiện với mơi trường Vì chúng có tiềm để làm ức chế xanh môi trường axit sử dụng q trình cơng nghiệp: tẩy gỉ, tẩy cặn nồi hơi, hệ thống trao đổi nhiệt… Đồ án tốt nghiệp 59 Lý Ngọc Tài Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ Môn CNĐH & BVKL TÀI LIỆU THAM KHẢO Trương Ngọc Liên Ăn mòn bảo vệ kim loại Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội, 2004 Alain Galerie, Nguyễn Văn Tư Ăn mòn bảo vệ vật liệu Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội, 2002 W.A.Schultze, Phan Lương Cầm, Ăn mòn bảo vệ kim loại, trường Đại học Bách khoa Hà Nội, trường Đại Học Kỹ Thuật Delft - Hàlan, 1985 Trịnh Xuân Sén, Ăn mòn bảo vệ kim loại, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Hà Nội, 2006 A.K Satapathy, G Gunasekaran, S C Sahoo, K Amit, and P.V Rodrigues, “Corrosion inhibition by Justicia gendarussa plant extract in hydrochloric acid solution”, Corrosion Science, 2009 M.A Quraishi, Dileep Kumar Yadav and Ishtiaque Ahamad, “Green Approach to corrosion inhibition by Black pepper extract in hydrochloric acid solution”, The Open Corrosion Joirnal, 2009 Janaina Cardozo da Rocha, José Antônio da Cunha Ponciano Gomes, Eliane D’Elia, “Corrosion inhibition of carbon steel in hydrochloric acid solution by fruit peel aqueous extracts”, Corrosion Science, 2010 Ambrish Singh, V K Singh, and M.A Quraishi, “Aqueous extract of Kalmegh (Andrographis paniculata) Leaves as green inhibitor for mild steel in hydrochloric acid solution”, Research Article, 2010 Semra Bilgic, Corrosion inhibition effects of eco friendly inhibitors in acid media, KOROZYON, 13(1), 2005 Đồ án tốt nghiệp 60 Lý Ngọc Tài ... là: ? ?Khảo sát khả ức chế số dịch chiết chiết xuất từ thực vật tự nhiên Việt Nam q trình ăn mịn thép mơi trường axit? ?? Các loại dịch chiết nghiên cứu gồm: - Dịch chiết vỏ bưởi Năm roi - Dịch chiết. .. là: ? ?Khảo sát khả ức chế số dịch chiết chiết xuất từ thực vật tự nhiên Việt Nam trình ăn mịn thép mơi trường axit? ?? PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1 Ăn mịn kim loại mơi trường nước 1.1.1 Cơ chế ăn mịn Ăn mịn... & BVKL Mục tiêu đồ án khảo sát khả ức chế số dịch chiết chiết xuất từ thực vật tự nhiên Việt Nam q trình ăn mịn thép mơi trường axit gồm: dịch chiết vỏ bưởi Năm roi, dịch chiết cam, tinh dầu cam