Bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng của dịch chiết cây lá vối và bước đầu đánh giá khả năng ức chế ăn mòn thép trong môi trường nước biển của dịch chiết cây lá vối được nghiên cứu với mục đích tối ưu hóa điều kiện chiết xuất cây lá vối và bước đầu đánh giá hiệu quả ức chế ăn mòn của dịch chiết cây lá vối, có nguồn gốc thiên nhiên và an toàn với hệ sinh thái.
TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI KINH TẾ - XÃ HỘI JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DỊCH CHIẾT CÂY LÁ VỐI VÀ BƯỚC ĐẦU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ ĂN MỊN THÉP TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC BIỂN CỦA DỊCH CHIẾT CÂY LÁ VỐI STUDY ON EFFECT OF CLEISTOCALYX OPERCULATUS EXTRACT AND THE EVALUATION OF ITS STEEL ANTI-CORROSION ACTIVITY VÕ HỒNG TÙNG*, NGUYỄN THỊ THU HƯƠNG Viện Mơi trường, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: tungvh.vmt@vimaru.edu.vn Tóm tắt Nghiên cứu thực với mục đích tối ưu hóa điều kiện chiết xuất vối bước đầu đánh giá hiệu ức chế ăn mịn dịch chiết vối, có nguồn gốc thiên nhiên an toàn với hệ sinh thái Quá trình chiết xuất vối phương pháp chiết dung mơi sử dụng siêu âm tối ưu hóa điều kiện sau: Dung môi: Ethanol (với tỷ lệ Ethanol/nước = 7/3); Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi: 2/100 (g/ml); Thời gian siêu âm tối ưu: 30 phút Thử nghiệm ức chế ăn mịn thép mơi trường nước biển thực phịng thí nghiệm cho kết ức chế khả quan dịch chiết vối Với hàm lượng dịch chiết vối từ 100mg/50ml dung dịch nước biển nhân tạo, trình ăn mòn bị ức chế sau 16 ngày thử nghiệm Từ khóa: Cây vối, polyphenol, flavonoid, ethanol, ức chế ăn mòn Abstract This study is carried out with the aim of optimizing the extraction conditions of Cleistocalyx operculatus and initially evaluates the anticorrosion effect of this extract, which is natural product and is safe for the ecosystem The process of extracting the plant by the solvent extraction method using ultrasound is optimized under the following conditions: Solvent: Ethanol (with the ratio of Ethanol/water = 7/3); Raw material/solvent ratio: 2/100 (g/ml); Optimal ultrasound time: 30 minutes Corrosion inhibition test of steel plate in sea water environment was carried out in the laboratory and showed positive inhibitory results of the extract of Cleistocalyx operculatus leaves With at least 100mg plant extract/50ml sea water, the corrosion is inhibited after 16 days Keywords: Cleistocalyxoperculatus, polyphenols, flavonoids, ethanol, corrosion inhibition SỐ 71 (8-2022) Giới thiệu Bê tông cốt thép (BTCT) vật liệu chủ yếu sử dụng để xây dựng công trình cơng nghiệp dân dụng nói chung, cơng trình biển nói riêng Về chất lớp bê tơng có khả bảo vệ ăn mịn tương đối tốt cho cốt thép bên trong, đặc biệt mơi trường có độ kiềm cao bê tơng tạo thành lớp màng thụ động tương đối đặc sít bảo vệ ăn mòn thụ động cho cốt thép bên Tuy nhiên, mơi trường biển mơi trường có tốc độ ăn mịn kim loại cao có mặt ion clo với nồng độ lớn [1] Quá trình ăn mịn BTCT gây hậu nghiêm trọng khơng kinh tế mà cịn đe dọa trực tiếp đến tính mạng người lao động sinh sống Do việc sử dụng cơng nghệ giải pháp để giảm thiểu q trình ăn mòn BTCT cần thiết [2] Gần đây, hàng loạt phụ gia ức chế ăn mòn cho BTCT đưa vào sử dụng rộng rãi thực tế [3] Mặc dù phụ gia ức chế ăn mòn chứng minh khả bảo vệ ăn mòn tương đối tốt cho BTCT, nhiên chúng có ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe người môi trường Các phụ gia ức chế ăn mịn có độ độc cao phát sinh trình tổng hợp hoạt chất hay trình ứng dụng phụ gia ức chế mà gây những tổn thương tức thời hay vĩnh viễn số phận thể người thận hay gan, hay làm rối loạn hệ tiêu hóa số vị trí thể [4] Việc nghiên cứu chế tạo phụ gia ức chế ăn mòn từ nguồn tự nhiên ứng dụng bảo vệ ăn mòn cho kim loại bắt đầu nghiên cứu Việt Nam Nhóm nghiên cứu ThS Nguyễn Thị Ngọc Linh (Đại học Đà Nẵng) nghiên cứu thành cơng chất ức chế ăn mịn từ vỏ bưởi, hoạt chất chế tạo có khả ức chế ăn mòn cao số kim loại [5] Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội thực thành công đề tài nghiên cứu tổng hợp số chất ức chế ăn mòn từ nguồn phế liệu nông sản vỏ trấu, lõi ngô; hoạt chất chế tạo có khả ức chế ăn mịn tốt số kim loại [6] Các 93 TẠP CHÍ KINH TẾ - XÃ HỘI nghiên cứu chứng minh polyphenol hoạt chất vối [7-9], chưa có nghiên cứu Việt Nam giới đánh giá khả ức chế ăn mòn hoạt chất chiết xuất từ vối bảo vệ ăn mòn BTCT Điều kiện chiết xuất vối tối ưu chưa báo cáo cách cụ thể Nghiên cứu thực nhằm tối ưu hóa điều kiện chiết xuất vối bước đầu đánh giá khả ức chế ăn mịn thép mơi trường nước biển, định hướng ứng dụng cho việc sử dụng phụ gia ức chế ăn mòn kết cấu BTCT JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY Kết 3.1 Tối ưu hóa điều kiện chiết vối Bảng Bảng khối lượng cao chiết mẫu M0 M1 M2 M3 M4 M5 Bảng Kết khảo sát ngun liệu/dung mơi 2.1 Ngun liệu 2.2 Hóa chất Hóa chất: Ethanol, Nước nóng, NaOH, HCl đạt tiêu chuẩn hóa chất phân tích 2.3 Tối ưu hóa điều kiện chiết vối Quá trình chiết vối thực phương pháp chiết xuất dung mơi có sử dụng siêu âm Các thơng số cơng nghệ thay đổi để lựa chọn điều kiện tối ưu: Nguyên liệu/dung môi từ 2/10 (g/ml) đến 2/150 (g/ml); thời gian siêu âm từ 15 phút - 60 phút 2.4 Định lượng hàm lượng phenolic Hàm lượng phenolic (polyphenol) xác định phương pháp Folin Ciocalteu theo TCVN 97451:2013 2.5 Thử nghiệm khả ức chế ăn mòn phương pháp ngâm mẫu nước biển nhân tạo Cắt miếng thép CB300-V cán dẹt có độ dày 1,5mm kích thước 1x6 cm (Mx), cho vào cốc thủy tinh chứa 50ml nước biển nhân tạo độ mặn 35 ‰ (phương pháp Kester 1967) với lượng cao chiết với hàm lượng 5, 20, 50, 100 200mg Qua ngày đầu tiên, ngày thứ 5, ngày thứ 8, thứ 12, thứ 16 lấy mẫu sấy khô đến khối lượng không đổi, chụp ảnh cân lại khối lượng thép ghi lại kết để đánh giá Khảo sát khả ức chế ăn mòn dịch chiết vối môi trường axit kiềm tương tự với nồng độ axit HCl 0,01M NaOH 0,01M 94 Khối lượng cao chiết (mg) 20 50 100 200 Mẫu Phương pháp nghiên cứu Thu hái toàn cành vối, nhặt bỏ sâu bệnh, nấm mốc Đem rửa sau phơi nắng đến khơ Tiến hành xay nhỏ nguyên liệu, bảo quản túi ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI Stt Khối lượng mẫu 2g 2g 2g 2g Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi (g/ml) 2/10 2/50 2/100 2/150 Khối lượng cao thu (mg) 33,4 156,3 240,5 246,4 Bảng Kết khảo sát thời gian siêu âm Stt Thời gian siêu âm Khối lượng cao thu (mg) 15 20 30 45 60 150,1 206,3 240,5 241,1 244,7 Bảng Kết khảo sát dung môi Khối lượng mẫu 2g 2g STT Dung môi Nước (80oC) Ethanol Khối lượng cao thu (mg) 143,7 240,5 Bảng Hàm lượng polyphenol mẫu cao chiết Mẫu Nước Ethanol Hàm lượng polyphenol (mg GA/g dược liệu khô) 38,7 72,9 Qua Bảng cho thấy tăng thể tích dung mơi từ 10ml lên 100ml khối lượng cao thu tăng nhanh từ 33,4mg lên 240,5mg Tuy nhiên, tăng thể tích dung mơi lên tiếp, khối lượng cao tăng lên không nhiều Vậy tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 2g/100ml SỐ 71 (8-2022) TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI KINH TẾ - XÃ HỘI JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY Qua Bảng cho thấy, thời gian siêu âm từ 15 phút đến 30 phút, khối lượng cao thu tăng nhanh từ 150,1mg lên 240,5mg Từ 30 phút đến 60 phút khối lượng cao tăng thêm không đáng kể Như vậy, thời gian siêu âm hợp lý 30 phút So sánh hiệu chiết nước nóng ethanol 70%, nhận thấy mẫu sau thu hồi có độ sánh mịn màu nhau, dung môi ethanol lượng cao cô quay thu nhiều 240,5mg so với 143,7mg nước nóng Hàm lượng polyphenol thu khảo sát hai dung môi chiết mô tả Bảng Tổng lượng phenolic dịch chiết với dung môi ethanol 70% cao gấp 1,9 lần so với dịch chiết nước nóng Từ liệu thấy ethanol 70% cho hiệu chiết cao nhiều so với nước nóng sử dụng làm dung mơi chiết vối cho nghiên cứu 3.2 Đánh giá khả ức chế ăn mòn dịch chiết vối Mức độ ăn mòn thép mơi trường trung tính quan sát Hình Đối với mẫu đối chứng M0, lớp rỉ sét bắt đầu xuất ngày thứ khoảng 50% diện tích bề mặt thép Mức độ ăn mòn ngày tăng theo thời gian chiếm gần 100% bề mặt thép nhúng dung dịch nước biển nhân tạo vào ngày thứ 16 Đối với mẫu nhúng dung dịch nước biển nhân tạo có chứa dịch chiết vối, mức độ ăn mòn giảm dần nồng độ dịch chiết tăng từ đến 200mg, tương ứng với mẫu M1 đến M5 Các mẫu M1 đến M3 xuất rỉ sét từ ngày thứ tăng dần theo thời gian Đến ngày thứ 16, M1, M2 bị ăn mòn gần 100% bề mặt nhúng, M3 bị ăn mòn khoảng 50% Các mẫu M4, M5 bắt đầu xuất rỉ sét từ ngày thứ trì mức độ ngày Trung tính Biến thiên khối lượng (g) tỷ lệ thích hợp trình chiết vối 0.06 0.04 0.02 M0 M1 M2 M3 M4 M5 Ngày Ngày Ngày 12 Ngày 16 Ngày Hình Biểu đồ biến thiên khối lượng mẫu thử nghiệm môi trường trung tính Hình mơ tả tăng giảm khối lượng thép theo thời gian mẫu từ M1 đến M5 Khối lượng mẫu M0 tăng dần theo thời gian tăng mạnh Các mẫu M1 đến M3 tăng khối lượng theo thời gian mức độ tăng giảm dần theo chiều tăng khối lượng dịch chiết Khối lượng mẫu thép M4, M5 gần không đổi Kết phù hợp với quan sát hình thái bề mặt thép, q trình ăn mịn thép hình thành lớp oxit sắt bám bề mặt tạo thành lớp rỉ sét, làm tăng khối lượng thép Như vậy, với hàm lượng dịch chiết từ 100mg/50ml có hiệu ức chế ăn mịn thép mơi trường nước biển nhân tạo Hình Hình ảnh thử nghiệm mơi trường trung tính SỐ 71 (8-2022) Mức độ ăn mòn thép mơi trường kiềm quan sát Hình Kết mẫu tương tự mơi trường trung tính Các mẫu M4, M5 cho kết ức chế ăn mịn tốt Hình mơ tả tăng giảm khối lượng thép theo thời gian mẫu từ M1 đến M5 Khối lượng mẫu tăng ngày thứ Khối lượng mẫu 95 TẠP CHÍ KINH TẾ - XÃ HỘI JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY Hình Hình ảnh thử nghiệm mơi trường axit Kiềm Axit 0.03 0.02 0.01 M0 M1 M2 M3 M4 M5 Ngày Ngày 12 Ngày 16 Ngày Hình Biểu đồ biến thiên khối lượng mẫu thử Biến thiên khối lượng (g) Biến thiên khối lượng (g) Hình Hình ảnh thử nghiệm mơi trường kiềm Ngày ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI M0 M1 M2 M3 M4 M5 -0.05 -0.1 -0.15 Ngày Ngày Ngày 12 Ngày 16 Ngày Hình Biểu đồ biến thiên khối lượng mẫu thử nghiệm môi trường axit M0 tăng dần theo thời gian tăng mạnh Các mẫu M1 đến M5 tăng khối lượng ngày thứ sau giảm dần Hiện tượng giải thích 96 xuất kết tủa bám bề mặt thép, ngăn cản q trình ăn mịn tiếp tục diễn Do khối lượng mẫu M1 đến M5 giảm dần sau ngày thứ SỐ 71 (8-2022) TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI KINH TẾ - XÃ HỘI JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY Như vậy, môi trường nước biển nhân tạo chứa kiềm, với hàm lượng dịch chiết từ 100mg/50ml tương ứng với mẫu M4 có hiệu ức chế ăn mịn thép tốt - Dung môi: Ethanol (với tỷ lệ Ethanol/nước = 7/3); Mức độ ăn mịn thép mơi trường axit quan sát Hình Mức độ rỉ sét tất mẫu so với mơi trường kiềm trung tính Mẫu M0 bắt xuất rỉ sét ngày thứ 8, tăng dần chiếm khoảng 90% diện tích bề mặt thép vào ngày thứ 16 Mẫu M1 xuất rỉ sét nhiều ngày thứ 16, mẫu từ M2 đến M5 khơng quan sát thấy rỉ sét bề mặt Màu sắc cao vối thu được: Xanh đậm, đặc sánh, mịn dính với đặc tính cao, có mùi hương đặc trưng vối Sự biến thiên khối lượng mẫu thử nghiệm thể biểu đồ Hình Khối lượng mẫu giảm dần theo thời gian Mẫu M0 có khối lượng bị giảm mạnh cịn mẫu khác giảm tương đương Nguyên nhân tượng sắt lớp oxit sắt bị phản ứng với axit hòa tan dung dịch Do gần chưa thể đánh giá khả ức chế ăn mòn dịch chiết vối môi trường axit thông qua biến thiên khối lượng Tuy nhiên, cách định tính thấy dịch chiết vối có khả ức chế ăn mịn kể mơi trường axit 3.3 Đề xuất chế ức chế ăn mòn dịch chiết vối Q trình ăn mịn thép môi trường nước biển chủ yếu tác động ion clo Khi ion clo có mặt dung dịch xung quanh cốt thép phản ứng với Fe tạo thành phức Fe-Cl Phức phân ly tạo thành sắt hydroxit giải phóng ion clo, tiếp tục ăn mòn bề mặt cốt thép bên (Phương trình 2) Fe + Cl- → [FeCl complex]+ - (1) - [FeCl complex] + OH → Fe(OH)2 + Cl (2) Dịch chiết vối có thành phần polyphenol, nhóm hoạt chất có nhóm hidroxit xeton Khi hợp chất bị hấp phụ lên bề mặt thép electron chưa liên kết nhóm chức liên kết với orbitan trống sắt, tạo thành lớp màng ngăn cách sắt với ion Clo [6] Do đó, q trình hình thành phức Fe-Cl bị ức chế hình thành q trình ăn mịn cốt thép bị hạn chế Tuy nhiên, chế dừng lại sở lý thuyết chung, cần có thêm nghiên cứu thực nghiệm khác để chứng minh trọn vẹn Kết luận Quá trình chiết xuất vối phương pháp chiết dung môi sử dụng siêu âm tối ưu hóa điều kiện sau: SỐ 71 (8-2022) - Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi: 2/100 (g/ml); - Thời gian siêu âm tối ưu: 30 phút Nghiên cứu bước đầu chứng minh khả ức chế ăn mòn thép dịch chiết vối môi trường nước biển nhân tạo pH khác Nồng độ dịch chiết từ 100mg dịch chiết/ 50ml nước biển cho hiệu ức chế ăn mịn cao mơi trường trung tính kiềm Nghiên cứu bước đầu đề xuất chế ức chế ăn mịn thép mơi trường nước biển dịch chiết vối TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tạ Duy Long, Nguyễn Như Oanh (2012), Nghiên cứu chế ăn mịn hóa học bê tông môi trường biển số giải pháp giảm thiểu ăn mịn, tăng tuổi thọ cơng trình bê tông bê tông cốt thép môi trường biển Việt Nam, Trường Đại học Thủy Lợi [2] Hưng, V Q (2020), Nghiên cứu nguyên nhân hư hỏng cấu kiện bê tơng cốt thép cơng trình cảng tác động môi trường biển biện pháp xử lý, Tạp Chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXDHN, Số.14(2V), tr.107-121 [3] Raja PB, Sethuraman MG (2008), Natural products as corrosion inhibitor for metals in corrosive media-a review, Mater Lett; Vol.62(1), pp.113-116 [4] Okeniyi JO, Omotosho OA, Ajayi OO, Loto CA (2014), Effect of potassium-chromate and sodiumnitrite on concrete steel-rebar degradation in sulphate and saline media, Constr Build Mater; Vol.50, pp.448-456 [5] Nguyễn Thị Ngọc Linh, Lê Tự Hải (2012), Nghiên cứu tính chất ức chế ăn mòn kim loại dịch chiết tinh dầu vỏ bưởi Quảng Nam, MS.604427, Trường Đại học Đà Nẵng, Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khoa học, Đà Nẵng [6] Hoàng Thanh Đức (2010), Nghiên cứu tổng hợp số chất ức chế ăn mòn kim loại có tính ức chế ăn mịn cao, từ nguồn phế liệu nông sản trấu, lõi ngô sở xay xát lúa ngô, Đề tài nghiên cứu KHCN cấp Bộ mã số: 014.09RDBS/HĐ-KHCN, Hà Nội 97 TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HÀNG HẢI KINH TẾ - XÃ HỘI JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY [7] Phuong Thi Mai Nguyen, Nadin Schultze, Christin Boger, Zeyad Alresley, Albert Bolhuis, Ulrike Lindequist (2017), Anticaries and antimicrobial activities of methanolic extract from leaves of Cleistocalyx operculatus L., Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, Vol.7, Issue 1, pp.43-48 [8] Pham GN, Nguyen TTT, Nguyen-Ngoc H Ethnopharmacology (2020), Phytochemistry, and Pharmacology of Syzygium nervosum, Evid Based Complement Alternat Med [9] Charoensin S, Taya S, Wongpornchai S, Wongpoomchai R (2012), Assessment of genotoxicity and antigenotoxicity of an aqueous extract of Cleistocalyx nervosum var paniala in in vitro and in vivo models, Interdiscip Toxicol Vol.5(4), pp.201-206 Ngày nhận bài: Ngày nhận sửa: Ngày duyệt đăng: 98 04/5/2022 18/5/2022 06/6/2022 SỐ 71 (8-2022) ... 100mg dịch chiết/ 50ml nước biển cho hiệu ức chế ăn mịn cao mơi trường trung tính kiềm Nghiên cứu bước đầu đề xuất chế ức chế ăn mòn thép môi trường nước biển dịch chiết vối TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]... dịch chiết nước nóng Từ liệu thấy ethanol 70% cho hiệu chiết cao nhiều so với nước nóng sử dụng làm dung mơi chiết vối cho nghiên cứu 3.2 Đánh giá khả ức chế ăn mòn dịch chiết vối Mức độ ăn mòn. .. môi: 2/100 (g/ml); - Thời gian siêu âm tối ưu: 30 phút Nghiên cứu bước đầu chứng minh khả ức chế ăn mòn thép dịch chiết vối môi trường nước biển nhân tạo pH khác Nồng độ dịch chiết từ 100mg dịch