Nanocoating二氧化硫环境中金属腐蚀保护

文摘

二氧化硫是一种非常危险的腐蚀性污染物。这与材料腐蚀性气体产生危险的腐蚀作用。它与潮湿的氧气反应生成酸生成材料腐蚀问题。它改变了他们的物理、化学和力学性能和玷污他们的外表。低碳钢是一个非常重要的工程金属和它用于几个电器在日常生活。低碳钢是高度敏感的潮湿的二氧化硫。发展腐蚀电池表面的低碳钢和发生腐蚀反应。金属展品电化学腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀。二氧化硫气体的浓度逐日增加大气中由于工业、交通、道路、住房、基础设施建设和生物体的分解工作。在夏天它的浓度测量,工业地区的雨季和冬季不同城市及其对低碳钢腐蚀效应研究。 It is observed that concentration of SO2 gas varies from season to season. Its concentration is more in winter than in summer and rainy. This result shows that mild steel corrodes more in winter seasons with respect of summer and rainy seasons. Nanocoating technique is used to check the corrosion of mild steel in SO2 environment. For this work, AlPO4 is applied as coating materials and DLC (diamond like carbon) as filler. Nanocoating work completed with nozzle sprays and chemical vapour deposition methods. The corrosion rate and corrosion current density of metal were calculated by gravimetric and potentiostatic polarization techniques. Surface coating phenomena and its stability studied with help of Arrhenius equation and Langmuir isotherm and thermodynamical parameters like activation energy, heat of adsorption, free energy, enthalpy and entropy.

关键字

超声波速度,绝热压缩,压缩表观摩尔,摩尔水化数,明显的摩尔体积。

介绍

氨基酸是重要的生物活性和蛋白质的基本结构单位。然而,由于复杂的三维结构的蛋白质构象和配置。氨基酸和肽已作为模态化合物对理解更复杂的蛋白质分子的行为解决方案。氨基酸溶液中电离,可以作为酸或基地。氨基酸acids-base属性的知识是非常重要的在理解蛋白质的许多特性(1]。众所周知,电解质影响蛋白质的稳定性(2]。L-serine是一种非必需氨基酸合成了许多蛋白质的水解。L-serine起着重要的作用在许多酶的催化功能。L-valine是一个基本的氨基酸,对于光滑的神经系统和认知功能是必要的。L-phenylalanine是必不可少的氨基酸,属于非极性,因为苄基侧链的疏水性。一些研究表明,电解质的存在大大影响氨基酸和肽的行为解决方案,和这个事实可以用于分离和净化。硝酸钾作为利尿药。它还包括在牙膏。对疼痛牙齿敏感。硝酸钾影响核酸合成的绿化黄瓜子叶和原肌球蛋白的稳定性3]。总的来说,电解质的存在于我们的身体影响生物分子如蛋白质的性质(4,5这是我们身体的重要组成部分[6]。

超声波速度测量已经成功地用来检测和评估弱和强分子相互作用[7]。密度、粘度、超声波速度及其派生参数敏感结构变化发生在解决方案和任何溶剂和溶质之间的相互作用8,9]。氨基酸的绝热压缩研究盐解决方案很少(10,11]。在这项研究中,超声波速度、密度和粘度值氨基酸:L-serine, L-valine, L-phenylalanine在水和水先₃解决方案(0.5和1.0 mol.dm³)在308.15 k,已报告。使用这些实验值,绝热压缩,摩尔水化数,明显的摩尔压缩性,表观摩尔体积,限制表观摩尔压缩性,限制表观摩尔体积,和他们的常量(S_K,年代_v)转让限制明显的摩尔绝热压缩,传输限制表观摩尔体积、粘度和B-Coefficients Jones-Dole方程的评估。这些结果已经被合理化的各种交互操作这些系统。

材料和方法

分析试剂(AR)和光谱试剂(SR)成绩最低化验L-serine的99.9%,Lvaline,从E-Merck L-phenylalanine和硝酸钾,德国和SdFine化学品,使用印度没有进一步净化。实验中使用的水是deionised,蒸馏和脱气前制作解决方案。解水硝酸钾(0.5 - 1.0 mol.dm³)是由体积和使用当天他们准备。氨基酸溶液的浓度范围0.02 - -0.1 mol.dm³是由质量摩尔浓度浓度范围与精度±1×10吗⁴g在电子数字资产(模型:岛津制作所ax - 200)。密度是决定使用比重瓶相对测量方法的精度±0.01 kgm³。超声波干涉仪有2 MHz的频率(企业米塔尔,新德里,模型:f - 81)的总体精度±0.1%被用于速度测量。电子数码恒温浴(Raaga行业模型:超冷室- 437)已经被用于循环水通过双层壁测量元件组成的钢铁包含实验解决方案所需的温度。温度测量的精度±0.1 K。

理论与计算

使用测量数据,下面的体积,压缩和传输参数计算了使用标准的关系。

摩尔水化数计算使用的关系

在那里,β_o分别为绝热压缩解决方案和溶剂n₁和n₂分别为溶剂和溶质的摩尔数。

表观摩尔压缩性已计算出的关系。

,β,ρ和β₀,ρ₀是解决方案的绝热压缩和密度和溶剂,分别m是溶质的摩尔浓度和m溶质的分子量。φ_K与获得[m的函数12,13),是由

在那里,是限制明显在无限稀释摩尔压缩性和S_K是一个常数。和S_K方程4最小平方法评价了。

表观摩尔体积φ_V计算使用的关系。

表观摩尔体积φ_V被发现与浓度根据不同(14]经验关系为:

在哪里是限制在无限稀释和S表观摩尔体积吗_v是一个常数,这些值是由最小二乘法。

转移卷和传输每个氨基酸的绝热压缩,和从水到水硝酸钾的解决方案使用方程计算。

在那里,表示限制表观摩尔体积摩尔绝热压缩和限制明显

电解质溶液的测定粘度的研究的重要性在混合溶剂系统是良好的15,16]。分析了整个粘度数据根据Jones-Dole半经验方程(17]。

在那里,ηη_o分别为溶液的粘度和溶剂和m是溶质的摩尔浓度。A和B是常量定solute-solvent系统。被称为Falkenhagen系数特征离子相互作用和B是Jones-Dole或粘度B-coefficient取决于溶质的大小和solute-solvent交互的本质。

结果和讨论

密度(ρ)的实验值,粘度(η)和超声速度(U),为不同摩尔组成的三种氨基酸即,L-serine, L-valine L-phenylalanine硝酸钾水溶液中所示表1。绝热压缩系数的值(β),摩尔水化数(nH)表观摩尔压缩性(φ_K)、表观摩尔体积(φ_V),限制表观摩尔压缩性(),限制表观摩尔体积(),他们的常数(_年代K,年代_v),传输绝热压缩系数()、传输量(A和B)和粘度系数Jones-Dole方程计算结果表2- - - - - -3。此外,Figs.1- - - - - -2显示的变化转移绝热压缩和传输量L-serine, L-valine, L-phenylalanine硝酸钾水溶液在308.15 K和用最小二乘法拟合曲线。

在所有的三个氨基酸系统(表1),密度和超声波速度的值增加与摩尔浓度的增加以及硝酸钾(KNO氨基酸₃)的内容。这增加的趋势表明一个温和自然强电解的溶质(氨基酸)倾向于吸引溶剂(水硝酸钾)分子。分子间相互作用因此负责观察增加密度和超声波速度在这些混合物。因素显然是负责这种行为可能是由于相互作用的存在引起的质子转移反应水硝酸钾的氨基酸混合物。超声波速度的增加在这些解决方案上可以归因于凝聚力带来的离子水化(18]。在所有三个系统中,绝热压缩系数的值(表2)随溶质浓度增加(氨基酸)以及水KNO浓度的增加₃。绝热压缩系数的降低归因于离子的静电场的影响(NH)₃⁺和首席运营官^{- - - - - -}(K)周围溶剂分子⁺,没有₃^{- - - - - -})称为电致伸缩。β值的大小更大L-serine比其他两个氨基酸。更大的β值显示分子协会/交互在L-serine大于两个氨基酸。中性溶液中氨基酸分子偶极的形式存在,因此有较强的相互作用与周围的水分子。增加电致伸缩压缩周围的水分子的结果在一个大降低压缩性的解决方案。这通常导致本研究结论证实了早些时候的速度数据。溶质和水分子之间的相互作用存在于溶剂可以称为水化。从(表2)是观察到n的积极的价值观_H显示一个明显的溶解的溶质19]。这是一个额外的支持不仅结构促进溶质的趋势,但也存在明显的取向溶质和水分子之间的相互作用。这也会导致进一步的建议,解决方案的压缩系数要小于溶剂。因此,溶质将获得流动性,因此将会有更多的概率进行溶剂分子。这可能进一步增强溶质和溶剂分子之间的相互作用。nH减少的值与增加氨基酸的浓度在所有系统。但是发现这些值增加而增加硝酸钾溶液的浓度。n的减少的行为_H显示力量ion-solvent分子之间的相互作用被削弱了,但是它增加了离子间相互作用的混合物(20.]。

以下已经观察φ_K和φ_V(表2)三个氨基酸的硝酸钾水溶液在308.15 K。

(我)φ的值_K和φ_V都是消极的整个范围的物质的量浓度。

(2)消极的φ值_K和φ_V随着浓度的增加而增加的氨基酸,但发现减少与增加了解的内容₃。

(3)φ的大小_K的顺序是:L-serine > L-valine > L-phenylalanine。

上述观察清楚地表明,φ的负值_K和φ_V在所有系统指示ion-solvent交互作用的存在。因为更多数量的水分子可在低浓度的硝酸钾,溶质分子的渗透的机会进入溶剂分子高度青睐。减少φ_V是由于强烈的离子间的相互作用,反之亦然。φ的观察到的行为_K揭示了加强ion-solvent交互的系统研究。φ的负值_V表明电致伸缩离子的溶剂化作用[21]。从φ的大小_K,可以得出结论,更强的分子协会在L-serine比其他两种氨基酸,因此L-serine制造商是一个更有效的结构。

限制明显摩尔压缩性提供信息关于ion-solvent交互和SK,溶液中离子间的相互作用。从(表3)可以看出值是负的,他们的浓度增高而增强硝酸钾在所有系统进行了研究。明显的负的和其行为对所有系统巩固我们先前观点关于ion-solvent交互的混合物的存在。的负(压缩的介质)表明,氨基酸分子周围的水分子提供一个更大的抗压缩比(大部分22]。的大小的顺序是L-serine > L-valine > L-phenylalanine。SK表现出积极的价值和他们的价值减少随着浓度的硝酸钾在所有三个氨基酸。这种行为表明离子间相互作用的存在与硝酸钾增加内容,提出结构/氨基酸的破坏效果。众所周知,溶质引起电致伸缩导致降低解决方案的压缩。这是反映在φ的负值_K的氨基酸。在无限稀释溶液的体积行为由令人满意这是独立的离子间的相互作用和提供信息关于ion-solvent交互。(表3显示的值在所有这三个研究氨基酸是负面的。的值增加的硝酸钾含量所有的系统研究。的增加可以归因于增加亲水性/极地字符侧链的氨基酸。这是明显的表3Sv积极在所有三个系统建议的存在强烈的离子间的相互作用。

转移绝热压缩系数的值和传输量(表3)是积极的,他们随着浓度的增加而增加硝酸钾在所有三个氨基酸系统显示强劲ion-solvent交互混合物的存在。一般来说,氨基酸和硝酸钾之间的互动可以分为:(i) K +离子间的相互作用,也没有₃^{- - - - - -}离子和(首席运营官^{- - - - - -},在北半球₃⁺)两性离子组,(2)ion-hydrophilic离子之间的相互作用和亲水性基团(-CONH₂-CONH)的氨基酸,(iii) ion-nonpolar组之间的相互作用发生离子和极性团体(ch₂/ ch₃)的氨基酸。的和值也可以解释的基础上co-sphere重叠模型(23]solute-co-solute交互。根据这一模型,离子间和ion-hydrophilic集团互动积极贡献,而ion-non-polar组交互作用的负面影响和值。因此,从无花果。1 - 2,积极的一面和观察值在所有三个氨基酸表明交互类型(i)和(ii)的贡献远比的类型(iii)的大小是为了:L-serine < L-valine < L-phenylalanine。

粘度是另一个重要的关系在理解结构以及分子间相互作用发生在混合物。从表1这是观察到的值与摩尔浓度的增加粘度增加氨基酸以及硝酸钾的内容。这增加的趋势表明ion-solvent交互发生在这些系统的存在。为了进一步说明这一点,取得粘度系数的作用。从表3这是观察到的值系数是正的所有系统指示离子间相互作用的存在(24]。此外,B-coefficient的值在所有系统研究是积极的。B-coefficient也被称为测量引入的有序和无序的溶质在溶剂。这也是一个衡量ion-solvent离子与溶剂分子的相互作用和相对大小。B-coefficient在所有三个系统的行为表明,存在很强的交互性ion-solvent [25]。B的模值的顺序L-serine > L-valine > L-phenylalanine。这个结论是在良好的协议与来自φ_K和。

结论

在目前的工作容积,压缩和传输参数L-serine, L-valine和Lphenylalanine硝酸钾水溶液在308.15 K获得使用密度、粘度和超声波速度数据和结果被用来研究ion-solvent交互作用的存在。从φ的大小_K,和B-coefficient的值,可以得出结论,L-serine拥有强大ionsolvent交互比另两种氨基酸。转让绝热压缩和传输量数据表明,离子间和ion-hydrophilic组交互控制ion-non极性基团的相互作用。

引用

1. Badarayani R, Kumar a甘氨酸的密度和声速集中水NaBr,氯化钾,KBr和MgCl2T= 298.15 k。J化学Thermodyn。2003;35:897 - 908。
2. Amalendu Pal和苏雷什·库马尔。体积的研究一些氨基酸二进制Mgcl2.6H2O的水溶液为288.15,和308.15 k。J化学科学。2005;117:267 - 273。
3. Riyazuddeen, Umaima Gazal。迁移偏摩尔体积的丙氨酸、谷酰胺glycylglycine从水到0.512摩尔。kg-1Aqeous硝酸钾工艺/ K2SO4解决方案(298.15到323.15 k)。J化学Engg数据。2012;57:1468 - 1473。
4. Kumar Badarayani R, Satpute D B, a NaBr, KBr和MgCl2甘氨酸和丙氨酸水溶液粘度在298.15 k。J化学Engg数据。2005;:1083 - 1086。
5. Dhondge党卫军,Paliwal L, Bhave NS, Paandhurnekar CP。水二元混合物的热力学性质的研究甘氨酸,丙氨酸和β-alanine在低温下(T = 275.15, 279.15和283.15)k . J化学Thermodyn。2012;45:114 - 121。
6. 恶劣的Kumar和Kirtanjot考尔。粘度的甘氨酸和丙氨酸(0.2,0.4,0.6和0.8)mol.Kg-1。磷酸氢二钾水溶液在不同的温度下。J化学Engg数据。2012;57:3416 - 3421。
7. Askar阿里Kannappan V, SJ & Abdul Mahaboob PA。电荷转移配合物的稳定常数测定一氯化碘和某些醚在溶液中通过超声方法在303 k。印第安纳州纯&:J。2006;44:903 - 908。
8. Dhondge党卫军,Pandhurnekar C,拉梅什l .热力学的研究somenon-electrolytes水溶液低温度。J化学Themodyn。2008;40:1 - 15。
9. 阿里,Nabi f .二元液体混合物的分子间相互作用系统与m - o -,或对二甲苯。J Acta phy詹。罪。2008;24:47-54。
10. Kaur Banipal TS, D Banipal PK,辛格g .热力学和运输特性L-serine和L -苏氨酸的醋酸钠和镁醋酸水溶液在T = 298.15 k。J化学Thermodyn。2007;39:371 - 384。
11. Amalendu Pal,苏雷什·库马尔s热力学研究解的一些氨基酸,diglycine和溶菌酶在水和混合水的解决方案。Thermochem学报。2004;412:63 - 83。
12. 粘糊糊的东西。表观摩尔热容,体积和电解质的压缩性。化学牧师。1993;13:111 - 130。
13. 德拜P和Huckel大肠电解质二世的理论。导电性的法律限制。Z理论物理。1923;24:305 - 325。
14. 马森D o .溶质分子数量关系的救恩和电离。哲学杂志系列7。1929;8:218 - 224。
15. Chauhan女士,Sharma K, Kumar g .运输研究ion-solvent交互的乙腈苯和乙醇的富裕地区。Int J化学。2002;41 (1):483 - 488。
16. 可BS、Chauhan年代和Syal VK。研究活化参数粘性流过程的一些四烷基铵盐二元混合物的N, N-dimethylformamide ethlymethlylketone, Int J化学。2002;41:2039 - 2045。
17. 琼斯和多尔·m·强电解质水溶液的粘度与氯化钡。J是化学Soc。1929;51:2950 - 2964。
18. Ragouramane D, Srinivasa Rao a .超声研究一些氨基酸分子相互作用的影响在乙醇的水溶液。印第安纳州J化学1998;37 (1):659 - 662。
19. 丽塔Mabra,宋春芳Sajanani。声学研究三元电解混合物(25-45°C)。印第安纳州纯&:J。2000;38:762 - 675。
20. Amalendu pal和纳chauhan。体积,测定粘度的和声学di-glycine糖水溶液在不同温度下的行为。J摩尔液体。2009;149:29-36。
21. Dhanalakshmi,茉莉花vasantharani大肠分析表观摩尔体积和表观摩尔压缩性的季铵盐在非水介质。J纯& Ultrason。1999;21日:79 - 82。
22. Riyazuddeen, Umaima Gazal。声音的密度和速度L-leucine / L-isoleucine +水K2SO4 /硝酸钾工艺系统(298.15 - 323.15)k . J化学。Engg数据。2012;57:7 - 13。
23. 格尼R W,溶液中的离子过程——我章(麦格劳-希尔,纽约)。1953年。
24. Jahagirdar DV, Arbad BR, Smt。帕蒂尔CS和Shakarwar AG)。研究声学特性,偏摩尔体积、粘度、B-coefficients氯化锂在水介质在五个不同的温度。印第安纳州纯&:J。2000;38:645 - 650。
25. 巴拉科瑞斯南蒂R, s .分子间相互作用的研究一些α-amino酸在氢氧化钠水溶液超声速度测量。J纯& Ultrason。2010;32:1-5。