Chất ức chế xanh là những chất không chứa các kim loại nặng và các hợp chất độc hại, có khả năng tự phân hủy sinh học mà nó và sản phẩm phân hủy của nó không gây ảnh hưởng đến môi trường và con người [14, 35, 99].
Để có thể ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thì chất ức chế phải đáp ứng các yêu cầu:
– Chất ức chế không gây độc hại cho con người và ô nhiễm môi trường; – Giá thành thấp.
Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, vấn đề bảo vệ môi trường và con người đã, đang và sẽ là mục tiêu lớn của các nước trên thế giới, đặc biệt là những nước công nghiệp phát triển. Việc nghiên cứu chất ức chế xanh để chống ăn mòn cho kim loại và hợp kim đã được bắt đầu khoảng vài chục năm trở lại đây. Các hợp chất vô cơ như muối đất hiếm, các sản phẩm tự nhiên: chiết xuất cây trồng, tinh dầu, nhựa cây, các hợp chất hữu cơ tổng hợp có nguồn gốc thiên nhiên và các loại thuốc chữa bệnh đang là sự quan tâm của các nhà khoa học trong nhiều lĩnh vực trong đó có vấn đề nghiên cứu chất ức chế thân thiện với môi trường.
Các muối kim loại đất hiếm
Các muối đất hiếm như: lantan, xeri, ytri đã được nghiên cứu như các chất ức chế ăn mòn thân thiện môi trường cho nhôm, thép, thép mạ kẽm, thép mạ thiếc, đồng,.. trong môi trường nước. Muối kim loại đất hiếm được chứng minh là chất ức chế catốt đối với kim loại trong môi trường nước trung tính. Quá trình ức chế của kim loại đất hiếm xảy ra như sau: trong giai đoạn đầu tiên của quá trình ăn mòn, phản ứng khử O2
trên các vị trí catốt tạo ra các nhóm OH- trên toàn bộ bề mặt catốt, do vậy làm tăng cục bộ pH tại vị trí catốt. Các nhóm OH- sinh ra tại catốt sẽ kết hợp với các cation đất hiếm có trong dung dịch, hình thành của các oxyt/hydroxyt của đất hiếm. Sự che phủ các điểm catốt bởi các oxyt/hydroxyt này sẽ làm giảm dòng catốt, vì thế làm giảm tốc độ ăn mòn tổng. Kết quả chỉ ra rằng trong các muối đất hiếm thì muối của Ce3+ có tác dụng ức chế tốt hơn các muối đất hiếm khác. Ngoài ra, dung dịch có hỗn hợp của LaCl3 và CeCl3 với tỷ lệ thích hợp được thấy có tác dụng ức chế quá trình ăn mòn tốt hơn so với các dung dịch chỉ có LaCl3 hoặc CeCl3 [24, 34, 65, 68, 84].
25
Chất ức chế trên cơ sở dược phẩm
Một số nhà nghiên cứu còn sử dụng một số thuốc như amoxicilin, penicilin, asafoetida, ziprasidone, curcumin, ceftazidime, esomeprazole, cefadroxil, lornoxicam và tenoxicam như các chất ức chế ăn mòn cho kim loại [23, 32, 36, 45, 48, 50, 52, 78, 89, 96, 101, 110].
Nghiên cứu của S. Hari Kumar và cộng sự [96] cho thấy, amoxicillin có thể ức chế cho thép trong axit HCl 1N và hiệu quả ức chế đạt 72% khi nồng độ amoxicillin là 15.10-4 M. Amoxicillin là ức chế hỗn hợp và cơ chế ức chế của amoxicillin là sự hấp phụ lên bề mặt thép theo thuyết hấp phụ Temkin.
Theo nhóm nghiên cứu của Eddy, penicillin V kali và penicillin G có khả năng ức chế ăn mòn cho thép trong H2SO4. Hiệu quả ức chế tăng khi nồng độ penicillin tăng và giảm khi nhiệt độ tăng. Cơ chế ức chế ăn mòn của hai penicillin này là sự hấp phụ lên bề mặt thép. Quá trình hấp phụ penicillin V kali là tỏa nhiệt, tự phát, bản chất hấp phụ ở trung gian giữa hấp phụ vật lý và hóa học. Sự hấp phụ tuân theo quy luật Langmuir và Frumkin. Còn đối với penicillin G, sự hấp phụ của nó lên bề mặt thép là hấp phụ vật lý và tuân theo thuyết hấp phụ Langmuir [45, 78].
Chất ức chế thiên nhiên
Các hợp chất được chiết xuất từ tự nhiên thường chứa các hợp chất hữu cơ như các amino axit, axit cacboxylic, alkaloid, pigment, protein, tannin,... [35, 81, 104, 106]. Nhờ khả năng phân hủy sinh học, thân thiện với môi trường, chi phí thấp, dễ kiếm, nên các sản phẩm chiết xuất từ tự nhiên đang được nghiên cứu ứng dụng làm các chất ức chế ăn mòn xanh, thân thiện với môi trường cho nhiều kim loại và hợp kim để thay thế cho các hợp chất ức chế truyền thống độc hại, gây ung thư. Việc sử dụng các chất ức chế xanh trong xử lý bề mặt kim loại sẽ đáp ứng được xu hướng chung của thế giới trong việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
Dưới đây sẽ trình bày cụ thể về tình hình nghiên cứu và sử dụng các chất ức chế