Để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình ăn mòn thép CT3 trong môi trường HCl 2M, chúng tôi sử dụng phương pháp mất khối lượng, xác định tốc độ ăn mòn của dung dịch không có và có chất ức chế ở các nhiệt độ khác nhau, vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnQ vào 1/T.
Theo phương trình Arrhennius ta có:
lnQ = -E/RT + A Trong đó:
E: năng lượng hoạt hoá
R: Hằng số khí lí tưởng(8,314J/molK) A: Hằng số
T: Nhiệt độ (K)
Từ việc vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnQ vào 1/T (đồ thị là một đường thẳng có dạng y=ax+b), ta có thể xác định được năng lượng hoạt hoá của quá trình ăn mòn: E= -a.R với a là hệ số góc của phương trình trên, R = 8,314J/molK.
Trong luận văn này, chúng tôi xác định năng lượng hoạt hoá của quá trình ăn mòn của dung dịch HCl 2M, và dung dịch HCl 2M chứa các chất ức chế 10-4M. Thí nghiệm được tiến hành ở các nhiệt độ : 303; 313; 323; 333K.
Bảng 3.24: Tốc độ ăn mòn thép CT3 trong HCl 2M có và không có chất ức chế phụ
thuộc nhiệt độ STT Nhiệt độ(K) Q(mg/cm2.h) Z(%) HCl 2M không có chất ức chế 303 313 323 333 4.5 5.85 7.6 9.89 MBP(10-4M) 303 313 323 333 0.22 0.37 0.63 1.08 95,1 93,7 91,7 89,1
HBP(10-4M) 303 313 323 333 0.48 0.79 1.31 2.16 89,3 86,5 82,8 78,2 ISPBP(10-4M) 303 313 323 333 0.62 0.99 1.59 2.54 86,2 83,1 79,1 74,3 BBP(10-4M) 303 313 323 333 0.74 1.15 1.78 2.76 83,5 80,3 76,6 72,1 BP(10-4M) 303 313 323 333 0.85 1.27 1.91 2.86 81,1 78,3 74,9 71,1 NBP(10-4M) 303 313 323 333 1.08 1,56 2.27 3.29 76,0 73,3 70,1 66,7
Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnQ vào 1/T khi không có chất ức chế và có các chất ức chế ở nồng độ 10-4M
Từ hình 3.16 và bảng số liệu 3.24 ta tính được năng lượng hoạt hóa như sau: EHCl2M=21,77 KJ/mol; ENBP=30,84 KJ/mol; EBP=33,59 KJ/mol; EBBP=36,39 KJ/mol; EISPBP=39,03 KJ/mol; EHBP=41,63 KJ/mol; EMBP=43,84 KJ/mol. Kết quả cho thấy hợp chất nào có năng lượng hoạt hóa càng cao thì ức chế càng tốt.
Nhận xét:
Từ bảng số liệu và kết quả tính năng lượng hoạt hóa ta thấy ở nồng độ 10-4M hiệu quả ức chế ăn mòn của các hợp chất hữu cơ tổng hợp được trong HCl 2M tăng theo tứ tự: NBP < BP < BBP < ISPBP < HBP < MBP
Ở đây BBP , ISPBP , HBP , MBP đều ức chế ăn mòn tốt hơn NBP, BP vì trong phân tử BBP, ISPBP, HBP, MBP có nhóm Br, i-C3H7, OH, OCH3 là những nhóm thế đẩy electron, trong khi đó phân tử NBP có nhóm NO2 đính vào vòng bezen là nhóm hút electron mạnh làm giảm mật độ điện tích trên các trung tâm hấp phụ, do đó giảm hiệu quả ức chế ăn mòn. Hiệu quả bảo vệ tăng theo thứ tự các nhóm thế:NO2< H < Br <i-C3H7< OH<OCH3.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu, chúng tôi đưa ra một số kết luận sau:
1. Tổng hợp được 6 hợp chất hữu cơ 2-benzyliden-N-phenyl hydrazin cacbothioamit thế. Cấu trúc của các hợp chất trên được xác định bằng phổ hồng ngoại, phổ khối lượng.
2. Bằng phương pháp điện hoá - đo đường cong phân cực, phương pháp mất khối lượng đã nghiên cứu được khả năng ức chế ăn mòn của 6 hợp chất hữu cơ 2- benzyliden-N-phenyl hydrazin cacbothioamit thế đối với thép CT3 trong môi trường HCl 2M, NaCl 3,5%. Các hợp chất này đều là những chất ức chế hỗn hợp ( anot và catot) và có hiệu quả ức chế ăn mòn tốt. Hiệu quả bảo vệ thép CT3 trong cả hai môi trường tăng theo thứ tự các chất ức chế: NBP < BP < BBP < ISPBP < HBP < MBP.
3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình ăn mòn thép CT3 trong môi trường HCl 2M và tính toán được năng lượng hoạt hoá của quá trình ăn mòn khi không và có các chất ức chế. Kết quả cho thấy sự có mặt của các hợp chất 2- benzyliden-N-phenyl hydrazin cacbothioamit thế đã làm năng lượng hoạt hoá của quá trình ăn mòn, tức là quá trình ăn mòn xảy ra khó khăn hơn.
4. Các kết quả phân tích ở trên là cơ sở đáng tin cậy, từ đó định hướng sử dụng các chất này trong dung dịch tẩy gỉ hệ thống làm mát, tẩy gỉ các chi tiết bằng thép trước khi phốt phát hóa, nhuộn đen... Kết quả nghiên cứu trong môi trường NaCl 3,5% cho thấy các chất này có thể định hướng sử dụng làm phụ gia trong sơn, dầu, mỡ... để chống ăn mòn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT
1. Nguyễn Mạnh Cường (2004), Tổng hợp và nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số cấu trúc và khả năng ức chế ăn mòn đồng trong HNO3 của một số 2- hyđroxy- 5metyl axetophenon aroyl hyđrazon, Khoá luận tốt nghiệp.
2. Vũ Thị Thu Hà (2001), Ứng dụng các phương pháp điện hoá nghiên cứu ăn mòn kim loại bằng thiết bị tự chế tạo, Luận án tiến sĩ hoá học.
3. Trần Hiệp Hải, Hoàng Văn Hùng (2002), Ức chế ăn mòn và mối quan hệ với hoá học Lượng tử, 46(2), tr. 31-37.
4. Phạm Văn Hoan, Nguyễn Hữu Đĩnh, Đoàn Thị Lan Hương (2004),Hoạt tính ức chế ăn mòn kim loại của một số hợp chất chứa Nitơ, Lưu huỳnh - dẫn xuất của axít Benzoic và axít Piperonilic, 58(4), tr. 55-56.
5. Lê Quốc Hùng, Hướng dẫn sử dụng thiết bị PGS-HH8.
6. Trương Ngọc Liên (2004), Ăn mòn và bảo vệ kim loại, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội.
7. Vũ Phương Liên (2006), Tổng hợp và nghiên cứu mối tương quan giữa cấu trúc điện tử và khả năng ức chế ăn mòn của một số hiđrazit thế, Luận án thạc sĩ hoá học.
8. Nguyễn Thị Thanh Phong (2004), ĐHSP Hà Nội, Quan hệ giữa cấu trúc và khả năng ức chế ăn mòn của một số hợp chất hữu cơ, 57(1), tr. 101-105.
9. Nguyễn Thị Phúc (2005), Nghiên cứu khả năng ức chế chống ăn mòn của một số hợp chất hữu cơ đối với thép CT3 trong môi trường axit, Khóa luận tốt nghiệp.
10.Trịnh Xuân Sén (2007), Ăn mòn và bảo vệ kim loại, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.
11.Trịnh Xuân Sén (2002), Điện hoá, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. 12.Trần Quốc Sơn (1989), Cơ sở lý thuyết hoá hữu cơ, NXB Giáo dục. 13.Nguyễn Văn Tuế (2002), Ăn mòn và bảo vệ kim loại, NXB Giáo dục.
TIẾNG ANH
14.H.A.Duarte, D.M.See, B.N. Popov and RE.White (1997), “The effects of Organic Compounds on Inhibition of hydrogen Permeation though mild Steel membrane”, J.Electrochem. Soc, 144(7), pp. 2313-2317.
15.J.Crux, E. Grarcia - Ochoa, and M.Castro (2009), “Experimental and Theoretical Study og the 3- Amino - 1,2,4 - Triazole and 2 - Amino thiaxole, Corrosion Inhibitor in Corrbon Steel”, J.Electrochem. Soc , 150(1), pp. 26-35.
16.Khomyakova TA, Vostrikova DA, Kravtsov EE, Gerlov VS, Starkova NN, Ogorodnikova NP, Kondratenko TS (2009), Metal corrosion inhibitor in sulfuric and hydrochloric acids, RU patent 2343226.
17.Kravtsov EE, Burlak IA, Kasyanov RO, Fomenko OP, Starkova NN, Ogorodnikova NP, Gorbachev SA, Polovnikov AB, Kondratenko AP (2008), Inhibitors for corrosion of steel in solutions of sulphuric, hydrochloric and orthophosphoric acids, RU patent 2320777.
18.Kurochkin ZR, Golshkin AV, Kravtsov EE, Stakova NN, Shishmarev KA, Starkova NN, Ogorodnikova NP, Kondratenko TS (2009). Inhibitor of metal corrosion in sulphuric, hydrochloric and sulfamic acids in power and food industries, RU patent 2347854.
19.L.Lukovits, E.Kalman, and F.Zucchi (2010), Corrosion Inhibitor Correlation between electroric structrure and efficciency, Corrosion Science section, 50(1), pp. 1-8.
20.Li W, He Q, Pei C, Deng J, Hou B (2009). Environment friendly triazole containing corrosion inhibitor used in pickling of carbon steel, CN patent 101368271.
21.R. Favaherdashti (2005), Anti- Corrosion Methods and Material, 47(1), pp. 33-34. 22.S.Muralidharan, K.L.N.Phani, S.PHChumani, S.Ravichadra, and S.V.K. Lyer
(1995), “Polyamino - Benzoguinone polymess: A New Class of Corrosion Inhibiters for mild steel”, J.Electrochem. Soc, 142(5), pp.1479-1482.
23.Singh RS, Kumar S, Ashutosh A (2008), Corrosion inhibiting compositions for HCl/H2SO4 pickling baths, IN patent 2002DE00819.