Физико-химическое исследование механизма ингибирования коррозии стали имидазолами

DOI: 10.32743/UniChem.2021.81.3-2.38-40

АННОТАЦИЯ

Изучено ингибирующие свойства производных имидазола в среде 1 М соляной кислоты для стали Ст.1 и анализом электрохимические анализы. Ингибирование имидазола для стали Ст.1 полностью анализом электрохимическим методами анализа при различных температурах и концентрациях.  Полученные результаты показывают, что степень эффективности составляет более 95-97 %.

ABSTRACT

The inhibition of imidazole for steel was full characterised in a 1 M hydrochloride acid environment at various inhibitor concentrations and temperatures by the electrochemical analyses. The obtained results confirmed that the inhibition efficiency of imidazole was over 95-97 %.

Ключевые cлова: Ингибитор коррозии, сталь, соляная кислота, электрохимические анализы.

Kеуwоrds: Corrosion inhibitor, steel, hydrochloride acid, electrochemical analyses.

В химической промышленности углеродистая стали является доминирующим металлическим материалом, поскольку это недорогой и широко используются во-всех отраслях народного хозяйства. При использовании углеродистой стали в некоторых технологических процессах ее поверхность покрывают солевыми отложениями и другие продукты процессах коррозии. Как известно 1 М раствор соляной кислоты используется для удаления осажденных солей с поверхности металла; примеры включают процессы кислотного травления и кислотной очистки металла нефтяных скважин. Соляная кислота серьезно повреждает поверхность углеродистой стали, и этот ущерб несет ответственность за дорогостоящую экономическую и экологические проблемы. Наиболее очевидным способом борьбы с разрушением углеродистой стали является использование ингибиторов коррозии, которые защищают металлы от агрессивного коррозионного воздействия в среде соляной кислоты. В настоящее время разработка эффективных и экологически чистых ингибиторов на основе местного сырья является острым вопросам во-всех странах.

Нами исследовано изменение потенциала разомкнутого контура для углеродистой стали в 1 М растворе депассиватора с различными концентрациями ингибитора за 10 мин при 313 К (Рис. 1 (а)). Из этих данных, ясно, что потенциал разомкнутой цепи оставался стабильным во всех экспериментах. Это показывают, что оксиды металлов, гидроксиды и другие адсорбированные соединения растворяются на поверхности металла и что ингибитор адсорбируется на поверхности металла. Потенциал разомкнутой цепи в 1М соляной кислоты без ингибитора кривые оставалась стабильной на уровне около -0.435 мВ. При добавлении ингибитора в эту агрессивную среду потенциала разомкнутой цепи смещалось к более отрицательным значениям (катодный участок).

Кривые потенциал разомкнутой цепи со временем оставались стабильными вокруг отрицательного потенциала, это говорит о том, что ингибитор образуются пассивные пленки на поверхности стали. Как видно, из полученных данных равновесный потенциал смещается в сторону более отрицательных потенциалов. Причина смещения в сторону отрицательных потенциалов связана со структурой молекул ингибитора и ориентацией на поверхности электрода. Молекула ингибитора состоит из не поделённых электронных пар гетеро атомов так, как азота, серы и π-электронами бензольного кольца. Таким образом, при наличии ингибитора потенциал разомкнутой цепи смещается в отрицательную сторону.

Для изучения электрохимической кинетики катодной и анодной коррозионной активности на поверхности углеродистой стали в среде 1 М HCl без ингибитора и с ингибиторами при различных концентрациях. А также, исследованы ингибирующие свойства ингибитора катодная и анодная кривые потенциодинамические поляризованных кривых и полученные результаты приведены на Рис. 1 (б). Как было отмечено что, катодные и анодные кривые Тафеля для образца металла в среде 1 М HCl, показывают на более положительных потенциал. Это указывают на то, что в результате агрессивного разрушения поверхности электрода ионы H⁺ и Cl^- способствуют анодным и катодным электрохимическим полу реакциям на поверхности металла.

Рисунок 1. Изменение потенциала разомкнутой цепи (а) и кривых Тафеля (б) для углеродистой стали Ст.1 с ингибиторами и без ингибитора (313 К)

На Рис. 1 (б) показано, что органический ингибитор TTHIIDT является как ингибиторами катодного тока и так анодного тока Наблюдаемые кривые Тафеля свидетельствуют о том, что органическая молекула TTHIIDT является ингибитором смешанного типа и что ее антикоррозийная активность зависит от концентрации. Из полученных данных кривые Тафеля были смещены в сторону более отрицательных потенциалов с ростом концентрации ингибитора, поскольку степень адсорбции молекул TTHIIDT зависит от концентрации; следовательно, более высокая концентрация ингибитора отвечает за большую адсорбцию, и многие молекулы ингибитора занимают большую площадь поверхности углеродистой стали. В результате адсорбции молекулы ингибитора значительно уменьшается оба полуреакции электрохимических процессах коррозионно-активных центров на поверхности металла рабочего электрода.

Известно, что, органические ингибиторы классифицируются на катодный, анодный и смешанного типа. В соответствии с разницей потенциалов между свободной и ингибированной системой означает, что при значении ниже 85 мВ смещение потенциала указывает на смешанное поведение исследуемого ингибитора. В то время как при разности потенциалов выше 85 мВ ингибитор может быть классифицирован как катодный так и анодный. Полученные измерения потенциал кривых показывают, что потенциальное смещение составляло при 50 мг/л 71 мВ. Это свидетельствуют, что поведение ингибитора производных имидазола эффективно влияют на катодные процессы, так и на анодные электрохимические коррозионные реакции.

Список литературы:

1. N. K. Kikanme, A. O. James and N. C. Ngobiri, Vigna unguiculata Coat Extract as Green Corrosion Inhibitor for Steel Pipeline in HCl, Journal of Materials Science Research and Reviews 5(1): 7-20, 2020.
2. Elyor Berdimurodov, Abduvali Kholikov, Khamdam Akbarov, Guobao Xu, Aboubakr M. Abdullah, Morteza Hosseini, New anti-corrosion inhibitor (3ar,6ar)-3a,6a-di-p-tolyltetrahydroimidazo[4,5-d]imidazole-2,5(1h,3h)-dithione for carbon steel in 1 M HCl medium: Gravimetric, electrochemical, surface and quantum chemical analyses, Arabian Journal of Chemistry (2020) 13, 7504–7523.
3. E. Berdimurodov, A. Kholikov, K. Akbarov, et al., Inhibition properties of 4,5-dihydroxy-4,5-di-p-tolylimidazolidine-2-thione for use on carbon steel in an aggressive alkaline medium with chloride ions: Thermodynamic, electrochemical, surface and theoretical analyses, Journal of Molecular Liquids (2020), https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.114813
4. E. Berdimurodov, A. Kholikov, K. Akbarov, et al., A gossypol derivative as an efficient corrosion inhibitor for St2 steel in 1M HCl + 1M KCl: An experimental and theoretical investigation, Journal of Molecular Liquids (2021), https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.115475
5.          Berdimurodov, E., Akbarov, K., Kholikov, A., 2019. Electrochemical frequency modulation and reactivation investigation of thioglycolurils in strong acid medium. Adv. Mater. Res. 1154, 122–128.
6. Berdimurodov, Elyor, Wang, J., Kholikov, Abduvali, Akbarov, Khamdam, Burikhonov, Bakhtiyor, Umirov, Nurbik, 2016. Investigation of a new corrosion inhibitor cucurbiturils for mild steel in 10% acidic medium. Adv. Eng. Forum, Trans Tech Publ. 18, 21.
7. Berdimurodov, Elyor, Kholikov, Abduvali, Akbarov, Khamdam, Nakhatov, Innat, Kh Jurakulova, Nigora, Umirov, Nurbek, 2017. Adsorption isotherm and SEM investigating of cucurbit [n]urils based corrosion inhibitors with gossypol for mild steel in alkaline media containing chloride ions. Adv. Eng. Forum, Trans Tech Publ. 23, 13.
8.          Berdimurodov, Elyor, Kholikov, Abduvali, Akbarov, Khamdam, Nuriddinova, D., 2018. Polarization resistance parameters of anti-corrosion inhibitor of cucurbit [N] urils and thioglycolurils in aggressive mediums. Adv. Eng. Forum, Trans Tech Publ. 26, 74.
9. E. Berdimurodov, A. Kholikov, K. Akbarov, et al., A gossypol derivative as an efficient corrosion inhibitor for St2 steel in 1M HCl + 1M KCl: An experimental and theoretical investigation, Journal of Molecular Liquids (2021), https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.115475
10. E. N. Khurramov, A. K. Abdushukurov, D. M. Buriyeva, E. T. Berdimurodov, & I. Nakhatov, Synthesis of new amides based on the n-hydroxyacetylation of ptoluidine, International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development, Vol. 10, Issue 3, Jun 2020, 6001–6016.
11. Bakhtiyor Burikhonov, Tursinali Kholikov, Elyor Berdimurodov, Habibulla Tajimuhamedov & Shahabuddin Memon, Synthesis of new quaternary ammonium salts based on monochloroacetic acid esters, International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development, Vol. 10, Issue 3, Jun 2020, 6017–6034.
12. Jamshid Chuliyev, Feruzabonu Yusupova, Abduakhad Kodirov, Kambarali Turgunov, Elyor Berdimurodov, Synthesis, X-Ray Characterization, IR Vibrational Frequencies, NMR Chemical Shifts and DFT Properties of 2,7-Dimethyl-2,7-Dicyanide-3,6-Diazaoctane, International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering (IJITEE), Volume-9 Issue-3, January 2020, Pages: 396-404.