V tb = mo − mt
5. EC: chuẩn epicatechin
3.2.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ axit và nồng độ cặn chiết
Cặn nước W được pha trong hai dung dịch HCl nồng độ 1M và 0,01M với các nồng độ từ 0,1g/l đến 10,0g/l để khảo sát khả năng ức chếăn mòn thép CT38.
Đường cong phân cực ghi lai sau 60 phút ổn định thể hiện trên hình 3.21 và 3.22.
Hình 3.21: Đường cong phân cực
dạng log của thép CT38 trong dung dịch HCl 0,01M có mặt cặn W ở các nồng độ khác nhau. 1 – 0,0g/l 2 – 0,1g/l 3 – 0,5g/l 4 – 1,0g/l 5 – 5,0g/l 6 – 10,0g/l
Hình 3.22: Đường cong phân cực dạng log của thép CT38 trong dung dịch HCl 1M có mặt cặn chiết nước ở các nồng độ khác nhau 1 – 0,0g/l 2 – 0,1g/l 3 – 0,5g/l 4 – 1,0g/l 5 – 2,0g/l 6 – 5,0g/l 7 – 10,0g/l
Hình 3.21 và 3.22 cho thấy trong dung dịch HCl 0,01M, ở nồng độ dưới 1,0g/l của cặn W thì mật độ dòng catot trên đường cong phân cực đo được giảm không đáng kể so với đường đo trong dung dịch nền, chỉ có mật độ dòng anot giảm rõ rệt, ở nồng độ 1,0g/l đến 10,0g/l thì đường đo cong phân cực đo được
đều có mật độ dòng anot và catot giảm mạnh. Trong dung dịch HCl 1M thì mật
độ dòng anot và catot đều giảm rõ rệt so với đường đo trong dung dịch nền ở
mọi nồng độ cặn W, nồng độ càng lớn mật độ dòng anot và catot càng giảm. Như vậy, cặn W cũng là chất ức chế hỗn hợp cho thép CT38 trong dung dịch HCl.
Các đặc trưng quá trình ăn mòn thép CT38 trong dung dich HCl trên cơ sở
tính từ điện trở phân cực cho trong bảng 3.10. Hiệu quảức chế ăn mòn được tính theo công thức 3.5.
Bảng 3.10: Các đặc trưng quá trình ăn mòn thép CT38 trong môi trường HCl có
mặt cặn nước W tách từ cao chiết chè W(C) nồng độ khác nhau ở 25oC
Dung dịch C (g/l) Eam (V) RP (Ω) vx10 (mm/năm) H% HCl 0,01M -0,574 204,83 3,32 HCl 0,01M + W 0,1 -0,548 321,29 2,12 36,25 0,5 -0,542 354,75 1,92 42,26 1,0 -0,535 547,28 1,24 62,57 5,0 -0,583 756,89 0,90 72,92 10,0 -0,584 810,74 0,84 74,74 HCl 1M -0,468 77,71 8,76 HCl 1M + W 0,1 -0,458 220,01 3,09 64,68 0,5 -0,465 322,63 2,11 76,97 1,0 -0,469 338,00 2,01 77,01
2,0 -0,465 347,407 1,92 77,63
5,0 -0,470 451,750 1,51 82,80
10,0 -0,461 615,838 1,11 87,38
Bảng 3.10 cho thấy: trong dung dịch HCl 0,01M và HCl 1M khi nồng độ
cặn nước W tăng dần thì điện trở phân cực quá trình ăn mòn đều tăng dần ứng với tốc độăn mòn giảm dần, chứng tỏ hiệu quảức chếăn mòn tăng theo sự tăng nồng độ cặn W. Ở cùng nồng độ cặn W thì trong dung dịch HCl 0,01M có điện trở phân cực lớn hơn nhưng hiệu quảức chếăn mòn thấp hơn. Trong dung dịch HCl 1M ở nồng độ W rất nhỏ (0,1g/l) đã đạt hiệu quảức chếăn mòn ~65%. So sánh kết quả tính toán thu được với kết quả ở bảng 3.2 và 3.4 cho thấy, trong dung dịch HCl nồng độ khác nhau khi có cùng nồng độ cao chiết chè trong nước W(C) và cặn nước của cao chiết chè W thì hiệu quảức chế của cặn nước W luôn cao hơn. Điểm giống nhau giữa cao chiết W(C) và cặn W là cơ chế hoạt động: làm thế ăn mòn của hệ đều dịch về phía dương hơn so với trong dung dịch nền tuy không nhiều, trong dung dịch HCl 0,01M thì chủ yếu ức chế anot ở nồng độ
thấp và tăng dần tính ức chế hỗn hợp khi nồng độ chất ức chế tăng còn trong dung dịch HCl 1M thì đều là chất ức chế hỗn hợp, ở cùng nồng độ chất ức chế
thì hiệu quả bảo vệ ăn mòn trong dung dịch HCl 1M cao hơn trong dung dịch HCl 0,01M.
3.2.3.2. Ảnh hưởng của thời gian thử nghiệm
Điện cực thép CT38 ngâm trong dung dịch HCl 0,01M có mặt cặn W nồng
độ 1,0g/l với thời gian khác nhau rồi đo điện trở phân cực và đường cong phân cực (hình 3.23) nghiên cứu khả năng ức chếăn mòn thép CT38 trong dung dịch HCl 0,01M theo thời gian.
Hình 3.23 : Đường cong phân cực dạng log của
thép CT38 trong dung
dịch HCl 0.01M có mặt cặn nước W ở
các thời gian ngâm mẫu khác nhau.
1 – nền 2 – 0’ 3 – 30’ 4 – 60’ 5 – 120’ 6 – 180’ 7 – 240’
Từ đường cong phân cực cho thấy: thép CT38 trong dung dịch HCl 0,01M có mặt cặn nước W 1g/l giống như khi có mặt cao chiết W(C) 1,0g/l, khi thời gian thử nghiệm kéo dài thì chỉ có mật độ dòng anot giảm dần, tương ứng thế ăn mòn của hệ cũng dịch chuyển dần về dương hơn, khả
năng ức chế anot tăng dần
Kết quả tính toán từđường đo điện trở phân cực thể hiện trong bảng 3.11. Hiệu quảức chếăn mòn tính theo công thức 3.5
Bảng 3.11: Các đặc trưng quá trình ăn mòn thép CT38 trong môi trường HCl
0,01M có mặt cặn nước W nồng độ 1g/l theo thời gian ở 25oC
t (phút) Eam (V) RP (Ω) vx10 (mm/năm) H(%) 0 -0,556 145,33 4,68 25,16 30 -0,559 274,95 2,47 32,46 60 -0,535 547,28 1,24 62,57 120 -0,543 547,03 1,24 58,05 180 -0,535 546,95 1,24 57,27 240 -0,535 555,94 1,22 54,65 Kết hợp với bảng 3.4 lập được đồ thị hình 3.24. 0 100 200 300 400 500 600 700 800 300 250 200 150 100 50 0 Thời gian (phút) nền + W(C) nền + cặn W
Hình 3.24: Sự thay đổi điện trở phân cực quá trình ăn mòn thép CT38 trong dung dịch HCl 0,01M có mặt W(C) và W 1,0g/l theo thời gian thử nghiệm.
Từ bảng 3.11 và hình 3.24 nhận thấy: điện trở phân cực quá trình ăn mòn tăng nhanh từ 0 phút đến 60 phút thử nghiệm rồi khá ổn định, nghĩa là tốc độăn mòn thép CT38 trong dung dịch HCl 0,01M có mặt cặn nước W 1,0g/l và cao chiết chè nước W(C) đều giảm dần ngay sau khi ngâm mẫu đến 60 phút rồi ổn
định, điều này giải thích là do quá trình hấp phụ các chất lên điện cực dần dần và đạt cân bằng ở khoảng 60 phút, sự hấp phụ này cũng khá bền vững, vì tốc độ ăn mòn gần như không tăng, riêng khi có mặt cao chiết chè nước W(C) thì sau 180 phút có sự tăng điện trở, có thể sau khi xảy ra sự hấp phụđơn lớp thì sẽ tiếp tục xảy ra hấp phụ đa lớp do trong dịch chiết ban đầu có thành phần hóa học đa dạng hơn cặn nước W, nhiều chất có khă năng hấp phụ tiếp theo sau lớp hấp phụ
thứ nhất.
Như vậy có thể sơ bộ kết luận, khả năng ức chế ăn mòn thép CT38 trong dung dịch axit của cao chiết chè nước W(C) chủ yếu do cặn W quyết định. Tuy nhiên, hiệu quảức chế của cặn nước W cao hơn cao chiết chè nước W(C) chứng tỏ việc loại bỏ bớt các thành phần kém phân cực thông qua cách rửa cao chiết bằng các dung môi kém phân cực sẽ thu được sản phẩm có khả năng ức chế ăn mòn tốt hơn trong môi trường axit.
Một phương pháp được sử dụng kết hợp để xác định ăn mòn của thép CT38 trong dung dịch HCl 1M có mặt khi cặn nước W là chụp ảnh bề mặt mẫu dưới kính hiển vi soi nổi. Hình 3.25a và 3.25b là ảnh chụp bề mặt thép CT38 ngâm 1
Hình 3.25: Ảnh chụp bề mặt thép CT38 ngâm trong dung dịch HCl 1M (a,b) có mặt
cặn W 5,0g/l (c,d) sau 1giờ ngâm ở 25oC)
giờ trong dung dịch HCl 1M ởđộ phóng đại 50 lần và 500 lần.
Kết quả phân tích EDS bề mặt các mẫu thép CT38 ngâm trong dung dịch HCl 1M 1 giờ có và không có mặt cặn nước W 5,0g/l ghi trong bảng 3.12.
Bảng 3.12: Kết quả phân tích EDSbề mặt thép CT38 ngâm trong dung dịch HCl
1M có và không có mặt cặn W 5,0g/l sau 1giờ ngâm ở 25oC (phụ lục 3+4):
Nguyên tố %mFe %mO %mCl %mC %mNguyên tố khác
HCl 1M 86,26 10,60 0,75 1,90 0,49
HCl +W5g/l 96,13 0,60 0,16 2,88 0,23
Hình 3.25 cho thấy mức độăn mòn của mẫu khá mạnh. Mật độ trung tâm
ăn mòn dày đặc và kích thước các điểm ăn mòn lớn. Hình 3.25c và 3.25d là ảnh chụp bề mặt thép CT38 ngâm trong dung dịch HCl 1M có mặt cặn nước W 5,0g/l sau 1 giờ ở độ phóng đại 500 và 2000 lần cho thấy bề mặt là hoàn toàn sạch, không quan sát thấy các trung tâm ăn mòn.
Các kết quả này chứng minh cặn nước W ức chếăn mòn rất tốt cho thép CT38 trong môi trường HCl 1M ở nhiệt độ thường trong 60 phút đầu.
Như vậy, bề mặt mẫu ngâm trong HCl 1M sau 1h ở nhiệt độ phòng bị ăn mòn khá mạnh, hàm lượng ôxy khá cao. Trên bề mặt mẫu ngâm trong dung dịch HCl 1M có mặt cặn nước W 5,0g/l thì hàm lượng Fe rất cao, hàm lượng ôxy và Clo đều nhỏ, đặc biệt hàm lượng C tăng chứng tỏ các chất hữu cơ đã tích lũy trên bề mặt thép. Như vậy, cặn nước đã hấp phụ lên bề mặt thép trong môi trường này, kết hợp với ảnh SEM có thể nhận định màng hấp phụ của cặn W tốt, cản trở được sự tấn công của các ion trong dung dịch tới bề mặt kim loại nên bề mặt sau 1h bề mặt chưa có dấu hiệu bịăn mòn.
3.2.4. Tách caffein và khảo sát khả năng dùng caffein làm chất ức chếăn mòn thép
CT38 trong môi trường axit