V tb = mo − mt
B ảng 3.1: Tỷ lệ khối lượng cao chiết so với khối lượng mẫu thực vật khô
3.1.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ cao chiết
a) Đối với mẫu thép CT38
Để đánh giá sơ bộ khả năng ức chế ăn mòn của các cao chiết cho thép CT38 trong môi trường axit, điện cực thép CT38 được ngâm 60 phút trong dung dịch HCl 1M chứa các cao chiết ở các nồng độ khác nhau, sau đó tiến hành đo
điện trở phân cực và đường cong phân cực ở nhiệt độ phòng. Các kết quả thu
Hình 3.1: Đường cong phân cực dạng log của thép CT38 ngâm 60 phút trong môi
Trong dung dịch HCl vắng mặt các cao chiết, đường cong phân cực thu
được có mật độ dòng anot và catot đều lớn, cho phép khẳng định các phản ứng anot và catot xảy ra trên thép với tốc độ cao.
Qúa trình catot: 2H+ + 2e → H2 (3.2)
O2 + 4H+ + 4e → H2O (3.3)
Quá trình anot: Fe - 2e → Fe2+
(3.4) Trong dung dịch HCl 1M, quá trình catot sẽ xảy ra phản ứng khử H+ thành H2 và có thể kèm theo phản ứng khử ôxy hòa tan theo phản ứng (3.2) và (3.3). Bên cạnh đó, trên nhánh anot sẽ xảy ra quá trình hòa tan kim loại theo phản ứng (3.4). Ngoài ra, khi phân cực anot lớn, quá trình nước phóng điện giải phóng ôxy có thể xảy ra.
Từ hình 3.1 dễ thấy: trong dung dịch HCl 1M có mặt các cao chiết, nhìn chung mật độ anot và mật độ catot các đường cong phân cực của thép CT38 đều giảm đáng kể so với đường cong phân cực trong dung dịch nền, sự giảm này quan sát được rõ rệt trên cả hai nhánh anot và catot chứng tỏ các cao chiết có khả
năng ức chế ăn mòn thép. Các cao chiết này đóng vai trò như chất ức chế hỗn hợp cho cả quá trình anot và quá trình catot. Kết quả tính toán các đặc trưng quá trình ăn mòn từ phép đo điện trở phân cực thể hiện trong bảng 3.2.
Hiệu quả ức chế ăn mòn của các cao chiết (H%) được tính theo công thức [109-111]:
H (%) = vn −vuc x100 (3.5)
vn
Với vn và vuc là tốc độăn mòn trong dung dịch nền và dung dịch nền có chất ức chế
Hiệu quả ức chế ăn mòn thép CT38 trong dung dịch HCl 1M của các cao chiết theo nồng độđược đồ thị hóa trên hình 3.2
Bảng 3.2: Các đặc trưng quá trình ăn mòn thép CT38 trong môi trường HCl 1M
có mặt các cao chiết ở các nồng độ khác nhau.
HCl 1M 0,0 -0,466 77,71 8,76 HCl 1M + E(C) 0,5 -0,476 83,38 8,16 6,80 1,0 -0,449 91,36 7,45 14,94 5,0 -0,448 100,10 6,80 22,37 HCl 1M + W(C) 0,1 -0,467 215,88 3,15 64,00 0,5 -0,457 297,91 2,28 73,92 1,0 -0,463 343,60 1,98 77,38 2,0 -0,474 385,06 1,77 79,82 5,0 -0,470 442,48 1,54 82,44 HCl 1M + M80(T) 0,5 -0,475 231,14 2,94 66,38 1,0 -0,463 338,92 2,01 77,07 5,0 -0,465 402,74 1,69 80,71 HCl 1M + W(T) 0,1 -0,451 286,95 2,37 72,92 0,5 -0,459 354,36 1,92 78,07 1,0 -0,469 420,27 1,62 81,51 5,0 -0,480 441,32 1,54 82,39
của các cao chiết với nồng độ khác nhau
Từ các kết quả thu được cho thấy:
- Khi tăng nồng độ cao chiết, điện trở phân cực quá trình điện cực thép CT38 trong dung dịch HCl 1M tăng dần tương ứng với tốc độăn mòn giảm dần. Khi tăng nồng độ cao chiết từ 0,1 đến 1,0g/l, hiệu quảức chế ăn mòn tăng rõ
rệt nhưng khi nồng độ cao chiết tăng từ 1,0g/l đến 5,0g/l thì hiệu quả bảo vệ tăng không đáng kể (Hình 3.2). Nhưng thực nghiệm cho thấy, khi ở nồng độ cao (5,0g/l), dung dịch kém bền, nhanh bị lắng cặn.
- Ở cùng nồng độ thì cao chiết chè nước W(C) và cao chiết thuốc lá nước W(T) có khả năng ức chế ăn mòn cao hơn so với các cao chiết bằng dung môi hỗn hợp M80(T) và dung môi hữu cơ E(C). Tại nồng độ cao chiết 5,0g/l hiệu quảức chếăn mòn thép CT38 của cao chiết chè nước W(C) và cao thuốc lá nước W(T) đạt ~ 82%, sau đó là cao chiết thuốc lá bằng hỗn hợp metanol-nước M80(T) cho hiệu suất ức chế ~ 80% và thấp nhất là cao chiết chè bằng etanol E(C) với hiệu suất ức chế ~ 22%. Điều này có thể dự đoán do trong cao chiết bằng nước W(C) và W(T), hàm lượng các chất phân cực có khả năng tan trong nước cao nên có khả năng ức chếăn mòn tốt; trong các cao chiết bằng dung môi hữu cơ có chứa thành phần hóa học đa dạng, kể cả các chất kém tan trong nước, làm giảm khả năng ức chếăn mòn của cao chiết. b) Đối với mẫu thép so sánh
Điện cực thép so sánh được ngâm 60 phút trong dung dịch HCl 1M chứa các cao chiết ở các nồng độ khác nhau, sau đó tiến hành đo đường điện trở phân cực và đường cong phân cực ở nhiệt độ phòng (hình 3.3) đểđánh giá sơ bộ khả
năng ức chếăn mòn của các cao chiết cho thép so sánh trong môi trường axit. Cũng giống như thép CT38, trong dung dịch HCl không có mặt cao chiết,
đường cong phân cực thép so sánh có mật độ dòng anot và dòng catot lớn, ứngvới các phản ứng anot và catot xảy ra mạnh. Quá trình catot ứng với các phản ứng 3.2 và 3.3, trong đó phản ứng 3.2 sẽđóng vai trò chủđạo do môi trường có nồng
độ H+ lớn; quá trình anot hòa tan kim loại ứng với phản ứng 3.4.
b) M80(T)
32 2 a) E(C)
Hình 3.3: Đường cong phân cực dạng log của thép so sánh ngâm 60 phút trong môi trường HCl 1M có mặt các cao chiết ở các nồng độ khác nhau tại nhiệt độ phòng
Khi dung dịch HCl 1M có mặt các cao chiết, mật độ dòng anot và dòng catot các đường cong phân cực của thép so sánh đều giảm đáng kể so với đường cong phân cực trong dung dịch nền, sự giảm này quan sát được rõ rệt hơn trên nhánh catot khi dung dịch có mặt các cao chiết. Điều này chứng tỏ các cao chiết cũng có khả năng ức chế ăn mòn thép so sánh. Các cao chiết này đóng vai trò như chất ức chế hỗn hợp cho cả quá trình anot và quá trình catot.
Kết quả tính toán các đặc trưng quá trình ăn mòn từ phép đo điện trở phân cực thể hiện trong bảng 3.3 và hình 3.4.
Bảng 3.3: Các đặc trưng quá trình ăn mòn thép so sánh trong môi trường HCl
1M có mặt các cao chiết ở các nồng độ khác nhau.
Dịch chiết C (g/l) Eam(V) RP (Ω) vx10 (mm/năm) HR (%) HCl 1M 0,0 -0,454 102,88 6,62 HCl 1M + E(C) 0,5 -0,448 146,74 4,64 29,89 1,0 -0,449 176,25 3,86 41,63 5,0 -0,442 192,91 3,53 46,67 HCl 1M + W(C) 0,1 -0,376 224,55 3,03 54,18 0,5 -0,401 302,37 2,25 65,97 1,0 -0,378 342,32 1,99 69,95 5,0 -0,380 449,59 1,51 77,12 1 – 0,0g/l 2 –0,5g/l 3 – 1,0g/l 4 – 5,0g/l 1 – 0,0g/l 2 – 0,1g/l 3 – 0,5g/l 4 – 1,0g/l 5 – 5,0g/l c) W(C) d) W(T)
HCl 1M + M80(T) 0,5 -0,454 279,54 2,44 63,20 1,0 -0,460 244,09 2,79 57,85 5,0 -0,452 255,19 2,67 59,68 HCl 1M + W(T) 0,1 -0,453 221,48 3,07 53,55 0,5 -0,472 223,22 3,05 53,91 1,0 -0,477 321,94 2,11 68,04 5,0 -0,473 419,94 1,62 75,50
của các cao chiết ở nồng độ khác nhau.
Các kết quả thu được cho thấy:
- Khi tăng nồng độ các cao chiết, nói chung điện trở phân cực quá trình
điện cực thép so sánh trong dung dịch HCl 1M tăng dần tương ứng với tốc độăn mòn giảm dần. Khi tăng nồng độ cao chiết từ 0,1g/l đến 1,0g/l, hiệu quảức chế
tăng mạnh, khi nồng độ cao chiết tăng từ 1,0g/l đến 5,0g/l thì hiệu quả ức chế
tăng chậm lại. Tại nồng độ 5,0g/l, hiệu quả ức chế ăn mòn của cao chiết chè nước W(C) đạt giá trị cao nhất (~ 77%) rồi đến cao chiết thuốc lá nước W(T) (~ 75%), thấp nhất là khi có mặt cao chiết chè trong dung môi etanol E(C), đạt ~ 46%. Kết quả này tương tự như với thép CT38. Trong các nghiên cứu tiếp theo sẽ chỉ tập trung vào nghiên cứu thép CT38 là một sản phẩm sản xuất tại Thái Nguyên và đươc thị trường các tỉnh phía Bắc sử dụng rộng rãi.
- Cao chiết thuốc lá trong dung môi hỗn hợp metanol:nước M80(T) thì khi tăng nồng độ cao chiết từ 0,5g/l đến 5,0g/l, điện trở điện cực thay đổi không
đáng kể tương ứng với hiệu quả bảo vệ đều đạt xấp xỉ 60%. Dung môi metanol:nước = 80:20 hoặc etanol trong hóa học các hợp chất thiên nhiên là những dung môi tối ưu để chiết tách tất cả các hợp chất có thể có trong cây trồng, hợp chất phân cực cũng như kém phân cực, do đó thành phần hóa học trong hai cao chiết E(C) và M80(T) rất phức tạp, có khả năng là nguyên nhân làm giảm khả năng ức chếăn mòn so với các cao chiết trong nước. Do đó, trong các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào hai cao chiết trong nước W(C) và W(T).