MỤC LỤC MỤC LỤC i MỞ ĐẦU - CHƯƠNG TỔNG QUAN - 1.1 Ăn mịn kim loại mơi trường axit - 1.1.1 Phản ứng ăn mịn mơi trường axit - - 1.1.2 Tốc độ ăn mòn - - 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới AMKL môi trường axit - - 1.2 Chất ức chế ăn mịn kim loại mơi trường axit - 1.2.1 Chất ức chế ăn mòn - - 1.2.2 Chất ức chế ăn mịn mơi trường axit - 22 - 1.2.3 Chất ức chế ăn mịn thiên nhiên mơi trường axit - 24 - 1.3 Tổng quan sim - 35 1.3.1 Đặc điểm thực vật - 35 - 1.3.2 Thành phần hóa học sim - 35 - 1.4 Tính cấp thiết định hướng nghiên cứu - 37 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 40 2.1 Đối tượng nghiên cứu - 40 2.2 Hóa chất thiết bị nghiên cứu - 41 2.2.1 Hóa chất - 41 - 2.2.2 Thiết bị nghiên cứu - 41 - 2.3 Thực nghiệm - 42 2.3.1 Chuẩn bị chất UCAM - 42 - 2.3.2 Đánh giá khả UCAM dịch chiết sim - 47 - 2.4 Phương pháp nghiên cứu - 49 2.4.1 Phương pháp tổn hao khối lượng - 49 - 2.4.2 Phương pháp điện hóa - 50 - 2.4.3 Phương pháp phổ hồng ngoại - 58 - 2.4.4 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM - 58 - CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - 60 - i 3.1 Khả ức chế ăn mòn dịch chiết sim axit H2SO4 0,5 M - 60 3.1.1 Điện ăn mòn Ecorr dịch chiết sim - 60 - 3.1.2 Phương pháp phân cực tuyến tính - 62 - 3.1.3 Phương pháp tổng trở điện hóa - 64 - 3.1.4 Tổn hao khối lượng thép với dịch chiết sim/ axit H2SO4 0,5M - 67 - 3.1.5 Phân tích mức độ ăn mịn dựa đặc trưng hình thái bề mặt - 68 - 3.2 Phân lập, đánh giá khả UCAM số thành phần DCS 71 3.2.1 Phân lập đánh giá khả UCAM phân đoạn chiết - 71 - 3.2.2 Làm giàu đánh giá khả UCAM tannin - 82 - 3.3 Mơ hình hấp phụ ức chế ăn mòn H2SO4 0,5 M - 92 3.4 Cơ chế ức chế ăn mòn thép CT3 dịch chiết sim - 98 3.5 Mơ hình động học ức chế ăn mòn DCS - 100 3.6 Ứng dụng DCS thực nghiệm tẩy gỉ thép - 103 3.7 Khả ức chế ăn mòn DCS môi trường axit khác - 106 3.7.1 Điện ăn mòn Ecorr DCS HCl 1M - 107 - 3.7.2 Phương pháp phân cực tuyến tính - 108 - 3.7.3 Phương pháp tổng trở điện hóa - 110 - KẾT LUẬN - 116 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN - 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 120 - ii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG BIỂU STT TRANG Bảng 1 ZCP số kim loại 14 Bảng 1.2 Tính chất số chất ức chế pha 17 Bảng 1.3 Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ nghiên cứu ức chế ăn mịn Bảng 1.4 Một số nhóm chức chất ức chế hữu Bảng 1.5 Thành phần hóa học chủ yếu thân, cành sim 19 23 36 Bảng 2.1 Bảng ký hiệu phân đoạn chiết, tannin DCS 40 Bảng 2.2 Thành phần hóa học mẫu thép CT3 40 Bảng 2.3 Bảng ký hiệu mẫu nghiên cứu 48 10 Bảng 3.1 Giá trị mật độ dòng ăn mòn điện trở phân cực thép H2SO4 0,5M theo nồng độ DCS Bảng 3.2 Hiệu suất ức chế (HRct%) mẫu thép theo nồng độ DCS 63 66 11 Bảng 3.3 Hàm lượng rắn PDC 71 12 Bảng 3.4 Khảo sát hóa thực vật dịch chiết PDC sim 72 13 Bảng 3.5 Píc đặc trưng cacbonhydrat thực vật 73 14 15 16 17 18 Bảng 3.6 Đặc trưng nhóm chức phổ hồng ngoại phân đoạn chiết D1, D4 Bảng 3.7 Hiệu suất ức chế theo tổn hao khối lượng (Hin) mẫu D13A ÷ D43A Bảng 3.8 Giá trị mật độ dòng ăn mòn điện trở phân cực theo nồng độ D1 Bảng 3.9 Hiệu suất ức chế (HRct%) mẫu thép theo nồng độ D1 Bảng 3.10 Kết phân tích hàm lượng polyphenol tổng (TPC) iii 74 77 79 81 83 19 20 21 Bảng 3.11 Kết định tính tannin với số thuốc thử đặc trưng Bảng 3.12 Kết định lượng tannin Bảng 3.13 Đặc trưng nhóm chức tannin làm giàu từ dịch chiết sim 84 85 86 22 Bảng 3.14 Thông số điện hóa hiệu suất ức chế tannin 89 23 Bảng 3.15 Hiệu suất ức chế (HRct%) theo nồng độ tannin 91 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Bảng 3.16 So sánh hiệu suất ức chế DCS, phân đoạn D1 tannin Bảng 3.17 Kết fitting tuyến tính mơ hình hấp phụ Bảng 3.18 Giá trị điện trở chuyển điện tích theo phương pháp tổng trở EIS Bảng 3.19 Kết fitting tuyến tính mơ hình hấp phụ theo Rct Bảng 3.20 Kết fitting tuyến tính mơ hình hấp phụ theo Cdl Bảng 3.21 Phương trình tuyến tính đẳng nhiệt tính theo Jcorr, CRt Cdl Bảng 3.22 So sánh độ dốc B số A phương trình tuyến tính đẳng nhiệt Bảng 3.23 Ký hiệu mẫu thép dung dịch tẩy gỉ tương ứng Bảng 3.24 Thông số điện hóa thép HCl 1M theo nồng độ DCS Bảng 3.25 Hiệu suất ức chế (HRct%) mẫu thép theo nồng độ DCS Bảng 3.26 Kết fitting tuyến tính mơ hình hấp phụ theo Rct Bảng 3.27 Kết fitting tuyến tính mơ hình hấp phụ theo Cdl Bảng 3.28 So sánh kết fitting tuyến tính mơ hình Langmuir iv 91 93 93 94 95 96 97 103 108 111 112 113 114 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ STT TRANG Hình 1.1 Q trình ăn mịn diễn bề mặt kim loại 2 Hình 1.2 Giản đồ Poubaix sắt môi trường nước Hình 1.3 Sơ đồ phân loại chất ức chế Hình 1.4 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc I E có chất ức chế anot Hình 1.5 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc I E có chất ức chế catot 10 12 Hình 1.6 Mơ hình q trình hấp phụ 18 Hình 1.7 Liên kết polysaccarit với Fe 29 Hình 1.8 Thành phần hóa học dầu Fenel 29 Hình 1.9 Cấu trúc hóa học andrographolid có dịch chiết xuyên tâm liên 31 10 Hình 1.10 Hình ảnh sim hoa sim 35 11 12 13 14 15 Hình 1.11 Cơng thức cấu tạo số hợp chất có cành sim Hình 2.1 Quy trình chế tạo dịch chiết sim Hình 2.2 Quy trình phân lập PDC làm giàu tannin từ dịch chiết sim Hình 2.3 Phân lập phân đoạn chiết từ DCS Hình 2.4 Kỹ thuật thiết bị phân lập PDC: Sắc ký cột Dianion, cất quay chân không, sắc ký lớp mỏng 37 42 43 44 45 16 Hình 2.5 Quy trình làm giàu tannin từ DCS 46 17 Hình 2.6 Điện cực thép CT3 sử dụng phép đo điện hóa 49 18 Hình 2.7 Sơ đồ đường J/E để xác định RP 52 19 Hình 2.8 Đường Tafel cho hai nhánh catot anot 53 20 Hình 2.9 Biểu diễn hình học phần tử phức 56 21 Hình 2.10 Mạch tương đương phổ tổng trở 57 v HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ STT TRANG 22 Hình 2.11 Tổng trở mặt phẳng phức 57 23 Hình 2.12 Dải làm việc loại hiển vi điện tử quang học 59 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 Hình 3.1 Điện ăn mòn (Ecorr) theo nồng độ DCS H2SO4 0,5M Hình 3.2 Đường phân cực tuyến tính dạng log|i|/E H2SO4 0,5 M (A) axit có 0,1%; 0,2%; 2% DCS (S1A, S2A, S5A) Hình 3.3 Tương quan dòng ăn mòn điện trở phân cực theo nồng độ DCS H2SO4 0,5 M Hình 3.4 Tương quan dòng ăn mòn Jcorr hiệu suất ức chế theo nồng độ DCS H2SO4 0,5M Hình 3.5 Phổ tổng trở Nyquist H2SO4 0,5 M (A), axit có 0,2%; 0,5%; 5%; 10% DCS (S2A, S3A, S6A, S7A) Hình 3.6 Sơ đồ mạch điện tương đương hệ thép/ axit/ DCS Hình 3.7 Biến thiên tổn hao khối lượng dung dịch H2SO4 0,5 M (A) axit có 0,5% DCS (S3A) theo thời gian Hình 3.8(a, b) Bề mặt mẫu thép trước sau bị ăn mòn H2SO4 0,5M Hình 3.9(a, b) Bề mặt mẫu thép sau ngâm dung dịch S1A, S3A Hình 3.10(a, b) Bề mặt mẫu thép sau ngâm dung dịch S4A, S5A Hình 3.11 Bề mặt mẫu thép ranh giới ăn mịn Hình 3.12 Phổ hồng ngoại dịch chiết sim, phân đoạn chiết D1 D4 Hình 3.13 Tổn hao khối lượng mẫu CT3 axit H2SO4 0,5 M có mặt phân đoạn chiết nồng độ 0,5 % Hình 3.14 Biến thiên tốc độ ăn mòn khối lượng thép CT3 theo thời gian ngâm Hình 3.15 Điện ăn mịn theo thời gian với hàm lượng D1 vi 61 62 63 64 65 67 68 68 69 69 70 73 75 76 77 HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ TRANG Hình 3.16 Đường phân cực tuyến tính dạng log|i|/E theo nồng độ D1 78 STT 39 40 41 Hình 3.17 Tương quan dịng ăn mòn điện trở phân cực theo nồng độ D1 Hình 3.18 Phổ tổng trở Nyquist thép theo nồng độ D1 nhiệt độ phịng 79 80 42 Hình 3.19 Bề mặt mẫu thép có mặt D11A (a) D12A (b) 81 43 Hình 3.20 Bề mặt mẫu thép có mặt D13A (a) D17A (b) 82 44 Hình 3.21 Phổ hồng ngoại dịch chiết sim phần tannin làm giàu 85 45 Hình 3.22 Phổ hồng ngoại tham khảo tannin axit Tannic 86 46 47 Hình 3.23 Điện ăn mịn theo thời gian với hàm lượng tannin Hình 3.24 Đường cong phân cực log|i|/E thép theo hàm lượng tannin 87 88 48 Hình 3.25 Phổ tổng trở Nyquist theo nồng độ tannin 90 49 Hình 3.26 Sơ đồ mạch điện tương đương hệ thép/ axit/ tannin 91 50 Hình 3.27 Áp dụng mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 92 51 Hình 3.28 Biến thiên Rct Cdl theo nồng độ ức chế 94 52 53 54 55 56 Hình 3.29 Áp dụng mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir cho ức chế ăn mịn từ DCS tính theo Rct Hình 3.30 Áp dụng mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir cho dịch chiết sim tính theo Cdl thu từ đo tổng trở Hình 3.31 (a, b) So sánh áp dụng mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir cho dịch chiết sim tính theo Jcorr, Rct Cdl Hình 3.32 Biến thiên hiệu suất ức chế ăn mòn (%) theo điện phân cực, hai nhánh catot anot Hình 3.33 Biến thiên hiệu suất ức chế ăn mòn (%) theo nồng độ chất ức chế, điện phân cực anot khác (Ei, mV) vii 94 95 96 98 99 HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ STT 57 58 59 60 61 Hình 3.34 Biến thiên ln(wf/w0) theo thời gian, thử nghiệm axit H2SO4 0,5M chứa DCS 0,5% Hình 3.35 Biến thiên 1/v, v tốc độ ăn mòn, theo thời gian,thử nghiệm axit H2SO4 0,5M chứa DCS 0,5% Hình 3.36 Biến thiên 1/v, v tốc độ ăn mòn, theo thời gian, thử nghiệm axit H2SO4 0,5M có 0,5% PDC khác Hình 3.37 (e) Hình ảnh mẫu thép trước ngâm dung dịch tẩy gỉ Hình 3.38 Ảnh thép sau tẩy gỉ phóng đại 100 lần kính hiển vi TRANG 100 101 102 103 104 62 Hình 3.39 Giản đồ XRD bề mặt mẫu thép trước tẩy gỉ 105 63 Hình 3.40 Giản đồ XRD bề mặt mẫu sau tẩy gỉ 105 64 65 66 67 68 Hình 3.41 Điện ăn mịn (Ecorr) dịch chiết sim dung dịch HCl 1M Hình 3.42 Đường phân cực tuyến tính dạng log|i|/E DCS HCl 1M Hình 3.43 Biến thiên icorr RP theo nồng độ DCS Hình 3.44 Tương quan dịng ăn mòn hiệu suất ức chế theo nồng độ DCS Hình 3.45 Phổ tổng trở Nyquist theo nồng độ DCS axit HCl 1M 106 107 108 109 110 69 Hình 3.46 Sơ đồ mạch điện tương đương hệ thép/axit HCl 1M 110 70 Hình 3.47 Biến thiên Rct Cdl theo nồng độ DCS HCl 1M 112 71 Hình 3.48 Mơ hình Langmuir tính theo Rct HCl 1M 112 72 Hình 3.49 Mơ hình Langmuir, dung dịch HCl 1M, tính theo Cdl 113 73 Hình 3.50 Mơ hình Langmuir, dung dịch HCl 1M, so sánh kết tính theo Rct theo Cct viii 113 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Thuật ngữ tiếng Anh Diễn giải Ăn mòn kim loại AMKL CE Counter electrode Điện cực đối CV Cyclic voltametry quét vòng DCS Rose myrtle water extract Dịch chiết sim Ecorr Open circuit potential Điện ăn mòn Energy-dispersive X-ray Phổ tán sắc lượng tia spectroscopy X EDX EIS Ep Erev,oxh 10 FTIR Electrochemical impedance spectroscopy Phổ tổng trở điện hóa Điện thụ động Passive potential Điện thuận nghịch Fourier-transform infrared spectroscopy Quang phổ hồng ngoại Inhibition efficiency by Hiệu suất ức chế theo mật corrosion current density độ dòng ăn mòn Inhibition efficiency by Hiệu suất ức chế theo điện charge-transfer resistance trở chuyển điện tích Inhibition efficiency by Hiệu suất ức chế theo điện polarization resistance trở phân cực Icorr Corrosion current Dòng ăn mòn (A) Jcorr Corrosion current density LC Liquid Chromatography LPR Linear polarization resistance 18 PDP Potentiodynamic polarization Phân cực động 19 RE Refference electrode Điện cực so sánh 20 Rp Polarization resistance Điện trở phân cực 11 12 13 14 15 16 17 Hjcorr HRct HRp ix Mật độ dòng ăn mòn (A/cm2) Sắc ký cột chậm Phương pháp đo phân cực tuyến tính 21 SEM Scanning electron microscope Hiển vi điện tử quét 22 TLC Thin layer chromatography Sắc ký lớp mỏng 23 TPC Total phenolic content Tổng polyphenol 24 UCAM Corrosion inhibitor Ức chế ăn mòn UV-VIS UV-VIS Spectrocopy 26 WE Working electrode Điện cực làm việc 27 XRD X-Ray Diffraction Nhiễu xạ tia X ZCP zero-charge potential θ Surface coverage 25 28 29 Quang phổ tử ngoại khả kiến Điện điểm khơng tích điện Độ che phủ bề mặt x Dựa ảnh hiển vi quang học (Hình 3.44), nhận thấy mẫu, bề mặt phân cách khu vực tẩy gỉ khu vực không tẩy gỉ rõ ràng Ở mẫu gỉ (a) xử lý dung dịch axit H2SO4 0,5M, xuất gỉ màu nâu vàng, bề mặt tương đối gồ ghề với chiều sâu ăn mòn lớn Hiệu tẩy gỉ tốt quan sát thấy mẫu thép xử lý dung dịch D13A, sau trình tẩy, bề mặt mẫu đều, mịn gỉ Ở mẫu khác, lớp gỉ làm bề mặt xuất lớp sản phẩm ăn mịn bám chặt phía ngồi (lớp màu xám đen) Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - T3 chua xu ly 100 90 d=2.535 80 70 d=2.026 50 d=3.033 Lin (Cps) 60 d=1.304 10 d=1.170 d=1.483 d=1.434 d=1.715 d=2.426 d=4.861 d=4.393 20 d=2.163 d=2.973 30 d=1.617 d=2.102 40 10 20 30 40 50 60 70 80 2-Theta - Scale File: QuanVH T3-chuaxuly.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 85.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.5 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° 03-065-4899 (C) - Iron - alpha-Fe - Y: 62.50 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 2.86700 - b 2.86700 - c 2.86700 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - Im-3m (229) - - 23.5659 - I/Ic PDF 10.8 03-065-3107 (C) - Iron Oxide - Fe3O4 - Y: 75.26 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 8.39050 - b 8.39050 - c 8.39050 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fd-3m (227) - - 590.695 - I/Ic PDF Hình 3.39 Giản đồ XRD bề mặt mẫu thép trước tẩy gỉ - 105 - Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - T3 xu ly d=2.025 600 500 Lin (Cps) 400 300 d=1.169 200 d=2.238 d=1.433 100 10 20 30 40 50 60 70 80 2-Theta - Scale File: QuanVH T3-xuly.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 85.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.5 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 15 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 03-065-4899 (C) - Iron - alpha-Fe - Y: 42.12 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 2.86700 - b 2.86700 - c 2.86700 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - Im-3m (229) - - 23.5659 - I/Ic PDF 10.8 - Hình 3.40 Giản đồ XRD bề mặt mẫu sau tẩy gỉ Hình 3.45 hình 3.46 cho thấy kết phân tích thành phần pha bề mặt mẫu thép trước sau tẩy gỉ Dựa kết phân tích giản đồ XRD mẫu rỉ khu vực xử lý khơng xử lý, nhận thấy khác biệt rõ ràng Sau xử lý dung dịch tẩy gỉ, thành phần oxit sắt từ xuất bề mặt thép biến mất, thành phần αFe chiếm chủ đạo Như vậy, nói, dung dịch axit H2SO4 0,5M với có mặt DCS hay phân đoạn chiết có khả hịa tan tốt lớp rỉ sắt Tuy nhiên, để bảo vệ thép, tránh tổn thất trình thép bị axit ăn mòn, giúp thép sau xử lý có độ nhám thấp cần phải sử dụng ức chế Chất ức chế từ dịch chiết sim tỏ phù hợp với trình tẩy gỉ môi trường axit đáp ứng nhiều yêu cầu như: hịa tan lớp rỉ tốt, bảo vệ nền, kinh tế thân thiện với môi trường 3.7 Khả ức chế ăn mịn DCS mơi trường axit khác Sau nghiên cứu cho thấy dịch chiết sim có tác dụng ức chế ăn mịn thép CT3 mơi trường axit H2SO4 0,5M, nói việc ứng dụng dịch chiết sim làm chất ức chế ăn mịn cơng nghiệp, cụ thể với lĩnh vực tẩy gỉ thép, khả thi Tuy vậy, thực tế ứng dụng tẩy gỉ công nghiệp, axit không sử dụng riêng mà phối hợp lẫn Trong khuôn khổ luận án, bên - 106 - cạnh môi trường axit H2SO4, việc nghiên cứu khả ức chế ăn mòn DCS axit HCl tiến hành 3.7.1 Điện ăn mòn Ecorr DCS HCl 1M Điện ăn mòn Ecorr mẫu thép nhúng dung dịch, đo theo thời gian đến giá trị ổn định Kết thực nghiệm biến đổi Ecorr ảnh hưởng nồng độ dịch chiết sim khác thể Hình 3.47 Ecorr (V vs Ag/AgCl / KCl) -0.46 -0.48 H S3H S4H S5H S7H -0.50 -0.52 300 600 900 1200 1500 1800 thêi gian (s) Hình 3.41 Điện ăn mịn (Ecorr) dịch chiết sim dung dịch HCl 1M Có thể nhận thấy có mặt chất ức chế ăn mịn, điện ăn mịn Ecorr bị chuyển dịch phía dương, dịch chuyển điện ăn mòn dương thể mặt nhiệt động học kìm hãm, ngăn cản q trình ăn mịn Với mẫu dung dịch nghiên cứu, điện ăn mịn có xu hướng biến đổi tương tự nhau, trình biến đổi gồm có giai đoạn đầu dịch chuyển mạnh điện từ phía âm phía dương giai đoạn ổn định điện thế, biến thiên điện giảm mạnh, chênh lệch xu hướng dịch chuyển điện thếvề phía dương xảy cường độ nhiều lần Giai đoạn đầu diễn khoảng thời gian từ lúc bắt đầu ngâm mẫu (t = 0s) t = 300 s, sau điện ăn mịn thay đổi dần hệ bắt đầu ổn định sau 1800 s Điện ăn mịn dịch chuyển phía dương trình anot bị kìm hãm trình catot tăng cường So với mẫu axit đối chiếu, điện ăn mịn mẫu có chứa DCS dịch chuyển - 107 - phía dương hơn, dịch chuyển không lớn từ 4-11 mV Xu hướng biến đổi điện ăn mòn phụ thuộc vào thay đổi nồng độ DCS cho thấy tác dụng ức chế ăn mịn DCS đóng vai trị chất ức chế hỗn hợp tác động lên hai trình anot catot môi trường axit HCl 3.7.2 Phương pháp phân cực tuyến tính Đường phân cực tuyến tính dạng log|i|/E thép hệ dung dịch có khơng có DCS hàm lượng khác thể hình 3.48 1E-3 i (A/cm2) 1E-4 1E-5 1E-6 H S3H S5H S7H Điều kiện đo: - Nhiệt độ 25 oC - Axit HCl M -0.49 -0.48 -0.47 -0.46 -0.45 -0.44 -0.43 Ewe (V) Hình 3.42 Đường phân cực tuyến tính dạng log|i|/E DCS HCl 1M Để xác định RP cần dựa độ dốc điện ăn mòn Ecorr đường cong phân cực khoảng điện E nhỏ xung quanh điện ăn mịn (Eam 25mV), coi đường cong phân cực tuyến tính Giá trị RP theo tính tốn nồng độ DCS tăng dần môi trường HCl M thể bảng 3.24 Bảng 3.24 Thơng số điện hóa thép HCl 1M với nồng độ DCS Mẫu Điện cân Ecorr (mV) Dòng ăn mòn icorr (μA) Điện trở phân Hiệu suất ức chế cực Rp (Ohm) HRp(%) H -431,721 275,075 43,1 0,00 S1H -442,812 137,557 94,9 54,58 - 108 - Mẫu Dòng ăn Điện cân Ecorr (mV) mòn icorr (μA) Điện trở phân Hiệu suất ức chế cực Rp (Ohm) HRp(%) S2H -443,248 128,224 100 56,90 S3H -450,149 133,351 111 61,17 S4H -451,644 89,639 125 65,52 S5H -449,503 39,56 168 74,35 S6H -455,182 41,186 147 70,68 S7H -454,407 57,664 161 73,23 Trong môi trường HCl 1M, điện trở phân cực dung dịch có chứa DCS lớn giá trị điện trở phân cực thép axit khơng có dịch chiết sim Giá trị Rp có xu hướng tăng tăng nồng độ DCS, thể hình 3.49 10 Jcorr (A/cm2) 100 Jcorr Rp 50 §iƯn trë ph©n cùc (Ohm) 150 2 10 Nồng độ dịch chiết (%) Hỡnh 3.43 Biến thiên icorr RP theo nồng độ DCS Khi tăng nồng độ DCS từ 0-2%, mật độ dòng ăn mòn thay đổi giảm mạnh từ 275,075 xuống 128,224 μA/cm2, điện trở phân cực tăng tương ứng từ 43,1 lên đến 100 Ω Sự biến đổi theo tỉ lệ nghịch dòng ăn mòn điện trở phân cực phù hợp với lý thuyết điện hóa Stern-Geary Từ giá trị điện trở phân cực hay dòng ăn mòn thu xác định hiệu bảo vệ chất ức chế ăn mịn thơng qua tính tốn hiệu suất ức chế Đường xu thể mối tương quan - 109 - thay đổi dòng ăn mòn hiệu suất ức chế theo hàm lượng DCS sử dụng trình bày hình 3.50 80 10 Jcorr (A/cm2) 40 Jcorr HRp 20 hiÖu suÊt øc chÕ (%) 60 -20 10 Nồng độ dịch chiết (%) Hỡnh 3.44 Tương quan dòng ăn mòn hiệu suất ức chế theo nồng độ DCS Trên sở kết thu được, thấy hiệu suất ức chế tuân theo quy luật tăng dần tăng nồng độ DCS sử dụng đạt mức lớn tới 74,4% nồng độ DCS 2% Hiệu suất ức chế tăng mạnh dung dịch có mặt DCS hàm lượng thấp, sau tăng dần với hàm lượng cao có xu hướng ổn định dung dịch chứa hàm lượng DCS cao 2% 3.7.3 Phương pháp tổng trở điện hóa Phổ tổng trở Nyquist dung dịch có chứa DCS với nồng độ khác xác định sau hệ đạt điện ăn mịn ổn định trình bày hình 3.51 - 110 - 60 H S2H S3H S4H S6H S7H 50 -Im(Z) (Ohm) 40 30 20 10 -10 20 40 60 80 100 120 140 160 Re(Z) (Ohm) Hình 3.45 Phổ tổng trở Nyquist theo nồng độ DCS axit HCl 1M Dạng đường cong phổ thống phép đo, gồm bán cung vùng tần số cao rẽ nhánh trục thực vùng tần số thấp tương tự cung tổng trở môi trường axit H2SO4 0,5M Cung tròn tương ứng với trình ăn mịn đặc trưng q trình chuyển điện tích, qua tham khảo tài liệu, đoạn nhánh rẽ tương ứng với phân tán độ lặp lại liệu đo Độ lớn cung tổng trở tăng lên tăng nồng độ DCS, cho thấy điện trở chuyển điện tích hệ tăng gia tăng nồng độ DCS Điện trở chuyển điện tích tỉ lệ nghịch với dịng ăn mịn, vậy, kết luận DCS làm giảm ăn mòn thép axit HCl 1M khả ức chế ăn mòn tăng dần theo nồng độ DCS có dung dịch Đối với hệ điện hóa có phản ứng điện cực với tốc độ không lớn động học chuyển điện tích chủ yếu, thơng thường hệ mơ tả mạch tương đương gồm điện trở dung dịch Rs mắc nối tiếp với đoạn mạch mắc song song gồm điện dung lớp kép Cdl điện trở chuyển điện tích Rct Đối với hệ thép/ axit HCl 1M có mặt DCS, mơ hình mạch điện tương đương đề xuất hình 3.52 Rs CPE Rct CPE L2 Hình 3.46 Sơ đồ mạch điện tương đương hệ thép/axit HCl 1M - 111 - Trong đó: Rs: Điện trở dung dịch, Rct: Điện trở chuyển điện tích, CPE: số pha, L: cuộn cảm Giá trị hiệu suất ức chế theo nồng độ DCS mơi trường HCl 1M tính tốn theo điện trở chuyển điện tích q trình ăn mịn điện ăn mòn thể bảng 3.25 Bảng 3.25 Hiệu suất ức chế (HRct%) mẫu thép hàm lượng DCS Nồng độ ức chế Điện dung lớp kép Cdl (mF) Điện trở chuyển điện tích Rct (Ωcm2) Tần số Zimax (Hz) Hiệu suất ức chế HRct(%) H 0,1235 38,13 31,6296 0,00 S1H 0,1016 80,01 19,6788 52,35 S2H 0,08728 80,87 19,6788 52,85 S3H 0,08114 90,44 19,6788 57,84 S4H 0,06963 96,85 19,6788 60,63 S5H 0,06722 127,14 19,6788 70,01 S6H 0,0676 121,14 19,6788 68,53 S7H 0,06206 126,50 19,6788 69,86 Bảng 3.25 cho thấy tăng nồng độ DCS, giá trị điện trở Rct tăng giá trị Cdl giảm tương ứng Có thể thấy DCS gây ảnh hưởng tới q trình chuyển điện tích qua gây tác động ức chế ăn mịn với thép Giá trị Cdl giảm cho thấy có hình thành lớp chất bề mặt kim loại làm tăng chiều dày lớp điện tích kép Sự giảm giá trị Cdl có nguyên nhân từ hấp phụ diễn bề mặt, làm tăng diện tích che phủ bề mặt kim loại giảm trung tâm hoạt động 3.7.4 Đẳng nhiệt hấp phụ từ kết đo EIS HCl 1,0M 3.7.4.1 Mơ hình đẳng nhiệt theo Rct Đồ thị biểu diễn tương quan biến thiên giá trị Rct Cdl theo nồng độ DCS axit HCl M theo hình 3.53 đây: - 112 - Rct, cm 100 80 100 60 40 C, F/cm 150 120 BE 10 C, % HCl 1,0M Hình 3.47 Biến thiên Rct Cdl theo nồng độ DCS HCl 1M 3.7.4.2 Mơ hình đẳng nhiệt theo Rct Áp dụng mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir cho DCS thép CT3 sở Rct axit HCl 1M thu hình 3.54 đây: Hình 3.48 Mơ hình Langmuir tính theo Rct HCl 1M Bảng 3.26 Kết fitting tuyến tính mơ hình hấp phụ theo Rct STT A 0.10784 ± 0.00913 1.05641 ± 0.01598 B R2 SD N P 0.94856 ± 0.00758 0.99984 0.01346