芦笋在8% H2SO4中对低碳钢的生态友好型天然缓蚀剂

摘要

通过偏振测量，紫外，红外和失重研究，检测到提取物芦笋racemosus在8% H条件下，叶片可作为低碳钢的缓蚀剂₂所以₄解决方案。这些植物在特定浓度的酸下表现出良好的抑制效率。结果表明，植物提取物对提高其浓度有较好的抑制作用。本文主要研究了不同植物提取物的缓蚀作用₂所以₄媒介。

关键字

芦笋racemosus，低碳钢，失重，扫描电镜，极化测量

介绍

在过去的几十年里，缓蚀剂一直是一个可着色的研究领域。酸被广泛应用于工业中的软钢机械领域，用于不同的应用，如清洗、除垢、酸洗等。[1]。利用植物提取物来防止低碳钢的腐蚀是目前最积极的方法之一。动态地使用几种有机缓蚀剂来防止腐蚀，这是最节约的方法。有机抑制剂的抑制作用依赖于其取代水分子对金属的吸附能力[2]。有机化合物也显示出缓蚀效率，有几种有机化合物被告知可以防止腐蚀[3.-7]。但问题是，它们对人道主义和周围环境都是极其有害的。由于这些有机抑制剂的毒性作用，天然无毒的抑制剂是我们环境的要求[1]。含氧和氮的化合物能最有效地抑制低碳钢的腐蚀[8]。在绿色抑制剂中，次级代谢产物O和N通常存在，它们是吸附的活性中心[9，10]。绿色缓蚀剂在钢表面的吸附既可以是物理吸附，也可以是化学吸附，也可以是两者的共同作用[11]。因此，为了克服商业抑制剂的毒性作用，开发天然无毒的防止金属腐蚀的抑制剂是必要和诱人的[12]。天然产品的提取物中含有许多天然可生物降解的化合物。这里我们使用了芦笋racemosus与H₂所以₄对低碳钢起到有效的防腐作用。总状芦笋的提取物由皂苷S生物碱(图1）.研究了该植物提取物在8% H条件下对低碳钢腐蚀速率的抑制作用₂所以₄采用失重研究、红外、紫外和偏振测量进行了研究。

实验

植物提取物的制备

首先，我们收集上面提到的植物进行研究，然后干燥和供电。将粉末浸泡在500ml去离子水中回流5h，用索氏仪过滤浓缩至100ml。然后，我们利用这种浓缩溶液制备了特定浓度的溶液。

4.2.减肥方法

借助失重研究，我们测量了低碳钢带在饱和H溶液中的重量损失₂所以₄与提取。为此，我们选取了由(wt %) Fe 97.60%， C 0.083%， Si 0.39%， Mn 0.43%， P 0.12%， Cr 0.45%， Ni 0.27%和Cu 0.43% [13]。然后用细砂纸(120、600、800和1000)挤压这些条，用蒸馏水清洗并干燥。然后将软钢带精确称重后放入饱和H溶液中₂所以₄与提取。然后将低碳钢条浸入H₂所以₄无提取物和饱和不同浓度的提取物。然后我们离开设置5个小时，在经过时间后，排除低碳钢带，清洗，排水和称重。在浸过H的低碳钢条之间的重量有所不同₂所以₄不含提取物和不同浓度提取物的溶液。这里我们用8% H₂所以₄在实验中。所有减重抑制剂的浓度均按重量在mgL-1中摄取。缓蚀效率和表面覆盖度(θ)可由下式确定:

(1)

(2)

在那里,w_我和w₀分别为存在和不存在抑制剂时的失重值。

电化学测量

采用Gamry界面恒电位器/恒电流/ZRA0300进行电化学研究。所有的技术都是有用的。极化恒电位器测量电流，而恒电位器测量电位。腐蚀电池由三个电极组成。我们使用饱和甘汞电极作为参比电极，铂箔作为对极，低碳钢作为工作电极。在这里，我们将工作电极浸入测试溶液中并稳定30分钟。在这些研究的帮助下，我们得到了Tafel极化曲线，这有助于我们获得有关低碳钢缓蚀的信息。这些斜率为我们提供了腐蚀电流密度的值(我_相关系数)，我们将该值代入下式，得到缓蚀效率。

(3)

在哪里我_icorr和我_icorr分别表示无缓蚀剂和有缓蚀剂时的腐蚀电流密度值。

紫外可见光谱

我们加入8%的H₂所以₄将软钢条浸入紫外可见分光光度计前和后浸满提取物的溶液。我们获得了浸浸软钢条前后不同浓度提取物的紫外-可见吸收光谱。浸渍低碳钢带前提取液的光谱出现了一些较小的峰，而浸渍低碳钢带后提取液的光谱没有这种峰。这意味着当我们把低碳钢条浸在提取物中，一些分子被吸附在低碳钢表面。它们在表面形成保护膜，防止低碳钢的腐蚀。

红外光谱学

红外光谱告诉我们不同类型的官能团，杂原子存在于提取物中。

表面分析

低碳钢样品在8% H溶液中浸泡后的SEM显微形貌₂所以₄在无提取物和有提取物的情况下溶液3小时。浸泡在H中的低碳钢表面粗糙₂所以₄不含缓蚀剂，表明在酸性介质中对低碳钢表面有腐蚀作用。在缓蚀剂存在的情况下，可以观察到表面光滑，这表明缓蚀剂覆盖了低碳钢表面。

结果与讨论

红外光谱研究

红外光谱研究揭示了提取物中存在的官能团。从总状芦笋的红外光谱来看，峰在3454 cm处¹表明酒精的O-H拉伸，峰值在1639厘米¹表明C=O拉伸酰胺。在1057 cm-1处进一步达到峰值表明酒精的C-O拉伸。的红外光谱芦笋racemosus显示在图2。

紫外可见光谱

紫外光谱芦笋racemosus浸膏饱和8% H₂所以₄浸渍前后的软钢条均显示在图3及4。

减肥研究

对于低碳钢，重量下降的结果是没有和存在不同浓度的芦笋提取物饱和H₂所以₄总结于表1。的表1清楚地表明，当浓度九里koenigii萃取物增加，抑菌效率也提高。的芦笋racemosus提取物在300ppm时最大抑制效率为77%。芦笋racemosus由杂原子(O, N)组成，与金属表面形成金属络合键，从而减少腐蚀。

表1。低碳钢在8% H2SO4中不加和不同浓度H2SO4的腐蚀参数芦笋racemosus。

偏振测量

减重研究通过偏振测量进行验证。对总状芦笋的极化测量提供了腐蚀电流密度(我_0。柯尔)表2。

表2。在8% H2SO4溶液中，不同浸提液浓度和无浸提液对低碳钢腐蚀的动电位极化参数。

我们在下面的公式中使用这些值，将得到缓蚀效率。

(4)

在哪里我_icorr和我_icorr分别表示无缓蚀剂和有缓蚀剂时的腐蚀电流密度值。图5及6为低碳钢在8% H下的极化曲线₂所以₄不加不同浓度的总状芦笋提取物和添加不同浓度的总状芦笋提取物。

表面分析

的图7为浸泡8% H的低碳钢带材的扫描电镜形貌图₂所以₄不加芦笋抑制剂和加芦笋抑制剂。

作用机制

在本研究中，我们用来测定植物提取物对低碳钢缓蚀作用的植物提取物中含有生物碱。这些生物碱植物提取物中含有丰富的N、o等杂原子，通过红外光谱研究发现，植物提取物中含有羟基、酰胺基、羰基等官能团。因此，红外研究也验证了提取物中存在杂原子N, O。这些杂原子把它们的孤电子对贡献给了铁的空d轨道。同样，C=O的Π电子与Fe的空d轨道之间也存在相互作用。这样，缓蚀剂吸附在软钢表面，与软钢表面结合形成一层保护薄膜。这层保护膜可防止低碳钢(图8）.

结论

在本研究中，我们使用了植物提取物芦笋racemosus，金果榄Cardifolia和瞧odorata。测定了植物提取物在8% H条件下对低碳钢的缓蚀率₂所以₄。试验植物提取物可防止低碳钢在8% H下的腐蚀₂所以₄通过吸附在低碳钢表面。随着抑制剂浓度的增加，抑制效率提高。我们观察到78%的抑制效率芦笋racemosus提取物在300 PPM的抑制剂浓度下，对植物提取物的抑制效率为88%瞧odorata在300 ppm抑制剂浓度和89%的Tinospora Cardifolia在120 ppm抑制剂浓度和8% H₂所以₄。因此，很明显金果榄Cardifolia当抑制剂浓度为120 ppm, H浓度为8%时，提取物的抑制效率最高可达89%₂所以₄，是较好的缓蚀剂。本研究可适用于所有低碳钢遇到酸性介质或发生低碳钢腐蚀的地方

确认

作者感谢Dr. R. Jayaganthan，冶金和材料工程系，IIT Roorkee, Uttrakhand, India，为我们的研究提供实验室设施。

参考文献

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