T¹p chÝ Hãa häc, T. 44 (4), Tr. 475 - 479, 2006<br />
<br />
<br />
Nghiªn cøu kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn cña c¸c hîp chÊt<br />
ancolamin vµ kaliiodua ®èi víi thÐp ct3 trong<br />
m«i tr#êng axit hcl<br />
§Õn Tßa so¹n 24-10-2005<br />
§ o Quang Liªm , NguyÔn V¨n Tam1, TrÞnh Xu©n SÐn2, Ph¹m B¸ §øc2<br />
1<br />
<br />
1<br />
Tr êng §¹i häc Giao th«ng vËn t¶i H* Néi<br />
2<br />
Tr êng §¹i häc KHTN, §HQGHN<br />
<br />
<br />
Summary<br />
The corrosion rate of the CT3 steel in 1 N and 2 N hydrochloric acids was measured by<br />
electrochemical polalization method. The measuring values of icorrosion showed that<br />
alcoholoamines influence on the inhibition corrosion of the CT3 steel in the hydrochloric acid<br />
solution and these values are increased in the order: monoethanolamine < diethanolamine <<br />
triethanolamine. In the solution of HCl 1 N and 2 N, the inhibition on the corrosion of steel CT3<br />
of mixture of alcoholamines and potassium iodide is more effective than partial components.<br />
<br />
<br />
I - §Æt vÊn ®Ò Trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm ®D sö dông c¸c<br />
hãa chÊt tinh khiÕt hãa häc: monoetanolamin,<br />
Ng y nay viÖc nghiªn cøu t×m c¸c hÖ øc chÕ ®ietanolamin, trietanolamin (Merck), KI, HCl<br />
chèng ¨n mßn thÐp th«ng dông CT3 do m«i tinh khiÕt (Merck).<br />
tr%êng axit g©y ra lu«n l mét ®Ò t i ®%îc nhiÒu C¸c dung dÞch ®%îc pha chÕ b»ng n%íc cÊt<br />
nh khoa häc trªn thÕ giíi v trong n%íc quan tinh khiÕt.<br />
t©m [1, 2]. ViÖc t×m ra c¸c lo¹i øc chÕ kh«ng<br />
VËt liÖu ®iÖn cùc thÐp CT3 cã th nh phÇn:<br />
®éc h¹i v cã hiÖu qu¶ rÊt cã ý nghÜa vÒ kinh tÕ<br />
Fe (99,406%), C (0,150%), S (0,037%), Mn<br />
còng nh% gi¶m sù « nhiÔm m«i tr%êng [3, 4].<br />
(0,420%), Si (d¹ng vÕt).<br />
ChÊt øc chÕ chèng ¨n mßn kim lo¹i thÐp trong<br />
m«i tr%êng axit ®%îc sö dông réng rDi trong viÖc §iÖn cùc thÐp CT3 cã diÖn tÝch l m viÖc l 1<br />
xö lý bÒ mÆt c¸c chi tiÕt, c¸c s¶n phÈm b»ng cm2, phÇn cßn l¹i ®%îc bao bäc b»ng epoxy. BÒ<br />
thÐp tr%íc khi m¹ ®iÖn, phèt ph¸t hãa còng nh% mÆt ®iÖn cùc ®%îc ®¸nh bãng víi ®é bãng cao<br />
s¬n phñ. (trªn giÊy nh¸m 6/0, 8/0 Switzerland) v xö lÝ<br />
b»ng dung m«i h÷u c¬, dung dÞch ®iÖn li ®¹t ®é<br />
Nh»m gãp phÇn cho lÜnh vùc n y, chóng t«i<br />
thÊm %ít ho n to n tr%íc khi ®o ®iÖn hãa.<br />
tiÕn h nh nghiªn cøu ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng øc chÕ<br />
cña c¸c hîp chÊt ancolamin: monoetanolamin Sö dông thiÕt bÞ ®o ®a n¨ng: Potentiostat<br />
(MEA), dietanolamin (DEA), trietanolamin PGS - HH8 kÌm theo m¸y vi tÝnh xö lý sè liÖu<br />
(TEA) v hçn hîp cña chóng víi kali iodua ®èi ®Ó tiÕn h nh ®o ph©n cùc v x¸c ®Þnh dßng ¨n<br />
víi sù ¨n mßn thÐp CT3 trong m«i tr%êng. mßn i¨m trong kho¶ng thÕ ph©n cùc ±25 mV so<br />
víi thÕ ¨n mßn [5, 6].<br />
II - Thùc nghiÖm B×nh ®o ®iÖn hãa gåm ba ®iÖn cùc:<br />
<br />
475<br />
§iÖn cùc so s¸nh: Ag/AgCl/ KCl bDo ho ; dÞch HCl 1N v 2N (h×nh 1) ®D x¸c ®Þnh ®%îc<br />
§iÖn cùc ®èi: ®iÖn cùc platin ph¼ng; thÕ ¨n mßn E¨m v dßng ¨n mßn i¨m t%¬ng øng<br />
(b¶ng 1).<br />
§iÖn cùc l m viÖc: ®iÖn cùc thÐp CT3 cã<br />
diÖn tÝch 1 cm2 ®%îc chÕ t¹o v xö lý nh% trªn. B¶ng 1: Gi¸ trÞ thÕ ¨n mßn E¨m v dßng ¨n mßn<br />
Sau mçi phÐp ®o, ®iÖn cùc l m viÖc ®%îc xö i¨m cña thÐp CT3 trong m«i tr%êng axit HCl<br />
lý l¹i bÒ mÆt cã ®é bãng cao v thÊm %ít ho n Dung dÞch<br />
to n tr%íc khi ®o ®iÖn hãa. Gi¸ trÞ E¨m, V i¨m, mA/cm2<br />
HCl, N<br />
HiÖu qu¶ b¶o vÖ cña chÊt øc chÕ ®%îc tÝnh 1 -0,3800 0,2000<br />
theo c«ng thøc:<br />
2 -0,3820 0,2500<br />
o<br />
i am iam<br />
P% = o<br />
× 100<br />
i am Trong kho¶ng quÐt thÕ tõ -0,5000±0,3000<br />
o<br />
Trong ®ã: i ¨m - dßng ¨n mßn kh«ng cã øc chÕ; V, c¸c ®%êng ph©n cùc catot, anot cña ®iÖn cùc<br />
i¨m - dßng ¨n mßn cã øc chÕ. thÐp CT3 trong dung dÞch HCl 1 N ®Òu tu©n<br />
theo ph%¬ng tr×nh Tafel cã d¹ng t%¬ng øng<br />
III - KÕt qu¶ v th¶o luËn (h×nh 1). Trong dung dÞch HCl 1 N:<br />
c = -0,4776 + (-0,1173)lgic (1a)<br />
1. Sù ho tan anot cña thÐp CT3 trong m«i v a = -0,3202 + 0,0730lgia (1b)<br />
tr êng HCl<br />
Trong dung dÞch HCl 2 N:<br />
Trong m«i tr%êng HCl thÐp CT3 bÞ hßa tan<br />
víi sù khö ion H3O+ trªn catot. B»ng phÐp ®o c = -0,4775 + (-0,1188)lgic (2a)<br />
ph©n cùc anot ®iÖn cùc thÐp CT3 trong dung v a = -0,3217 + 0,0833lgia (2b)<br />
i, mA/cm2<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
5<br />
0,5<br />
00<br />
5<br />
-0,5<br />
-1<br />
<br />
5<br />
-1,5 a<br />
b<br />
2<br />
-2,0<br />
5<br />
-2,5<br />
3<br />
-3,0<br />
5<br />
-3,5<br />
4<br />
-4,0<br />
<br />
-0,48 -0,46 0,44 0,42 -0,40 -0,38 -0,36 -0,34 -0,32<br />
U, V<br />
H×nh 1: §%êng ph©n cùc thÐp CT3 trong HCl<br />
a - HCl 1 N b - HCl 2 N<br />
<br />
476<br />
Tõ b¶ng 1 v c¸c ph%¬ng tr×nh (1b) v (2b) chÊt øc chÕ, t%¬ng tù trªn h×nh 1 v h×nh 2 ®D<br />
cho phÐp kh¼ng ®Þnh r»ng, trong dung dÞch HCl tÝnh ®%îc tèc ®é ¨n mßn, hiÖu qu¶ øc chÕ cña<br />
2 N tèc ®é ho tan thÐp CT3 lín h¬n trong dung c¸c hîp chÊt kh¶o s¸t, kÕt qu¶ ®%îc tr×nh b y<br />
dÞch 1 N kho¶ng 25%. trªn b¶ng 2.<br />
2. Kh¶ n¨ng øc chÕ cña c¸c ancolamin v KI Tõ b¶ng 2 cho thÊy r»ng c¸c øc chÕ<br />
®èi víi sù ho tan cña thÐp CT3 trong m«i ancolamin víi l%îng tõ 1% ®Õn 2% khèi l%îng<br />
tr êng HCl 1 N dung dÞch ®¹t ®%îc hiÖu qu¶ b¶o vÖ tèi ®a<br />
kho¶ng 60%, song vÉn cao h¬n kh¶ n¨ng t¸c<br />
Trªn c¬ së ®o ®%êng ph©n cùc cña ®iÖn cùc<br />
dông øc chÕ cña KI.<br />
CT3 trong m«i tr%êng HCl 1 N cã v kh«ng cã<br />
<br />
B¶ng 2: Gi¸ trÞ dßng ¨n mßn i¨m (mA/cm2) ®èi víi ®iÖn cùc thÐp CT3 trong m«i tr%êng HCl 1N cã<br />
mÆt chÊt øc chÕ víi c¸c nång ®é kh¸c nhau (theo phÇn tr¨m khèi l%îng dung dÞch - %KL)<br />
Nång ®é øc 0 0,5 1 1,5 2<br />
chÕ<br />
HiÖu HiÖu HiÖu HiÖu<br />
% KL<br />
qu¶ qu¶ qu¶ qu¶<br />
Lo¹i i¨m i¨m i¨m i¨m i¨m<br />
b¶o b¶o b¶o b¶o<br />
chÊt øc<br />
vÖ, % vÖ, % vÖ, % vÖ, %<br />
chÕ<br />
MEA 0,2000 0,1500 25 0,1250 37,5 0,1200 40,0 0,1100 45,0<br />
DEA 0,2000 0,1400 30 0,1200 40,0 0,0800 60,0 0,0800 60,0<br />
TEA 0,2000 0,1200 40 0,0750 62,5 0,0750 62,5 0,0780 61,0<br />
KI 0,2000 0,1960 2 0,1750 12,5 0,1500 25,0 0,1350 32,5<br />
<br />
3 2<br />
5<br />
i, mA/cm2<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
0,5<br />
1<br />
0<br />
0<br />
<br />
5<br />
-0,5<br />
<br />
-1<br />
5<br />
5<br />
-1,5<br />
<br />
2<br />
-2,0 4<br />
<br />
5<br />
-2,5<br />
<br />
3<br />
-3,0<br />
<br />
5<br />
-3,5<br />
<br />
<br />
-0,48 -0,46 -0,44 -0,42 -0,40 -0,38 -0,36 -0,34 -0,32 -0,30<br />
U, V<br />
H×nh 2: §%êng ph©n cùc thÐp CT3 trong HCl 1 N víi c¸c nång ®é øc chÕ etanolamin kh¸c nhau<br />
(1) kh«ng øc chÕ; (2) 0,5%; (3) 1%; (4) 1,5%; (5) 2%<br />
477<br />
Nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ b¶o vÖ chèng ¨n mßn thÐp CT3 trong m«i tr%êng HCl 1N chóng t«i<br />
®D thö nghiÖm dïng hçn hîp øc chÕ gåm KI v c¸c hîp chÊt ancolamin (ALA). C¸c kÕt qu¶ ®%îc<br />
tr×nh b y trªn b¶ng 3.<br />
<br />
B¶ng 3: Gi¸ trÞ dßng ¨n mßn i¨m (mA/cm2) ®èi víi ®iÖn cùc thÐp CT3 trong m«i tr%êng HCl 1N cã<br />
mÆt hçn hîp øc chÕ theo tØ lÖ phÇn tr¨m khèi l%îng cña KI/ALA kh¸c nhau (viÕt t¾t l tØ lÖ % KL)<br />
<br />
Nång ®é øc chÕ 0 0,5/1,5 1/1 1,5/0,5<br />
theo % tØ lÖ<br />
kh¸c HiÖu qu¶ HiÖu HiÖu<br />
nhau i¨m i¨m b¶o vÖ, i¨m qu¶ b¶o i¨m qu¶ b¶o<br />
Lo¹i tØ lÖ % % vÖ, % vÖ, %<br />
KL<br />
KI/MEA 0,2000 0,0430 78,5 0,0440 78 0,0370 81,5<br />
KI/DEA 0,2000 0,0400 80,0 0,0360 82 0,0380 81,0<br />
KI/TEA 0,2000 0,0300 85,0 0,0300 85 0,0350 82,5<br />
<br />
Khi so s¸nh hiÖu qu¶ b¶o vÖ trªn b¶ng 2 v 3 Nh»m môc ®Ých më réng kh¶ n¨ng øc chÕ<br />
cho thÊy r»ng hçn hîp øc chÕ gåm KI v c¸c cña hçn hîp KI v ancolamin ®èi víi thÐp CT3<br />
ancolamin cao h¬n h¼n c¸c chÊt øc chÕ ë d¹ng trong m«i tr%êng axit HCl, trong phÇn n y<br />
®¬n chÊt. §iÒu ®¸ng quan t©m l sù cã mÆt cña chóng t«i ®D tiÕn h nh kh¶o s¸t sù ¨n mßn thÐp<br />
KI víi mét l%îng nhá 0,5% khèi l%îng ®D l m CT3 trong m«i tr%êng HCl 2 N.<br />
t¨ng hiÖu qu¶ øc chÕ cña c¸c ancolamin. §D tiÕn h nh c¸c thÝ nghiÖm t%¬ng tù phÇn<br />
Trong cïng mét ®iÒu kiÖn gièng nhau hçn 3.2 v thu ®%îc c¸c kÕt qu¶ ®%îc tr×nh b y ë c¸c<br />
hîp øc chÕ gåm KI v TEA cã t¸c dông chèng b¶ng 4 v 5.<br />
¨n mßn thÐp CT3 trong HCl 1 N cao h¬n c¸c KÕt qu¶ b¶ng 4 chØ cho thÊy r»ng trong dung<br />
chÊt kh¸c. dÞch HCl 2 N c¸c hîp chÊt kh¶o s¸t ®Òu cã kh¶<br />
n¨ng øc chÕ sù ¨n mßn thÐp CT3. Trong dung<br />
3. Kh¶ n¨ng øc chÕ chèng ¨n mßn thÐp CT3 dÞch HCl 2 N hiÖu qu¶ øc chÕ cña KI ®èi víi sù<br />
trong m«i tr êng HCl 2 N cña c¸c hîp hßa tan thÐp CT3 cao h¬n trong dung dÞch HCl 1<br />
chÊt ancolamin v KI N.<br />
<br />
B¶ng 4: Gi¸ trÞ dßng ¨n mßn i¨m (mA/cm2) ®èi víi ®iÖn cùc thÐp CT3 trong m«i tr%êng HCl 2N cã<br />
mÆt chÊt øc chÕ theo víi c¸c nång ®é kh¸c nhau (theo phÇn tr¨m khèi l%îng dung dÞch - %KL)<br />
<br />
Nång ®é øc 0 0,5 1 1,5 2<br />
chÕ % KL<br />
HiÖu HiÖu HiÖu<br />
HiÖu<br />
qu¶ qu¶ qu¶<br />
i¨m i¨m i¨m i¨m qu¶ b¶o i¨m<br />
Lo¹i chÊt b¶o b¶o b¶o vÖ,<br />
vÖ, %<br />
øc chÕ vÖ, % vÖ, % %<br />
MEA 0,2500 0,1850 26 0,1250 50 0,1000 60 0,1100 56<br />
DEA 0,2500 0,1750 30 0,1600 36 0,1400 44 0,1400 44<br />
TEA 0,2500 0,1750 30 0,1600 36 0,1250 50 0,1100 56<br />
KI 0,2500 0,0800 68 0,0750 70 0,0750 70 0,0500 80<br />
<br />
<br />
478<br />
C¸c kÕt qu¶ ë b¶ng 5 còng chØ ra r»ng sù cã mÆt KI víi nång ®é 0,5% ®D n©ng cao kh¶ n¨ng<br />
øc chÕ cña c¸c ancolamin kh¶o s¸t ®èi víi sù ¨n mßn thÐp CT3 trong dung dÞch HCl 2 N.<br />
B¶ng 5: Gi¸ trÞ dßng ¨n mßn i¨m (mA/cm2) ®èi víi ®iÖn cùc thÐp CT3 trong m«i tr%êng HCl 2 N cã<br />
mÆt hçn hîp øc chÕ theo tØ lÖ phÇn tr¨m khèi l%îng cña KI/ALA kh¸c nhau (viÕt t¾t l tØ lÖ % KL)<br />
<br />
0 0,5/1,5 1/1 1,5/0,5<br />
Nång ®é øc chÕ<br />
theo % tØ lÖ<br />
kh¸c HiÖu qu¶ HiÖu qu¶ HiÖu<br />
nhau i¨m i¨m b¶o vÖ, i¨m b¶o vÖ, i¨m qu¶ b¶o<br />
Lo¹i chÊt % % vÖ, %<br />
øc chÕ<br />
<br />
KI/MEA 0,2500 0,0570 77,2 0,0400 84 0,0500 80<br />
KI/DEA 0,2500 0,0500 80,0 0,0350 86 0,0400 84<br />
KI/TEA 0,2500 0,0500 80,0 0,0450 82 0,0400 84<br />
<br />
IV - KÕt luËn tr%êng HCl 1N v HCl 2N.<br />
<br />
1. Trong m«i tr%êng HCl 1 N v 2 N, c¸c T i liÖu tham kh¶o<br />
hîp chÊt ancolamin víi nång ®é trong kho¶ng tõ<br />
0,5% khèi l%îng ®Õn 2% ®Òu cã kh¶ n¨ng øc 1. Crux E. Grarcia Ochioa and M. Castri. J.<br />
Electrochem. Soc. (2002).<br />
chÕ qu¸ tr×nh ¨n mßn thÐp CT3 víi gi¸ trÞ tèi ®a<br />
®Õn 60%. 2. Luckovits. E. Kalman and F. Zuchi.<br />
Corrosion Science 1-18-2001.<br />
Trong dung dÞch HCl 1 N kh¶ n¨ng øc chÕ<br />
c¸c hîp chÊt ancolamin ®èi víi sù ¨n mßn thÐp 3. Nathan. Honston. Corosion Inhibitors Nace<br />
(1973).<br />
CT3 t¨ng theo thø tù: monoetanolamin <<br />
®ietanolamin < trietanolamin. 4. TrÞnh Xu©n SÐn. §iÖn hãa häc, Nxb. §¹i<br />
häc Quèc gia (2002)<br />
2. Kh¶ n¨ng øc chÕ cña KI (trong kho¶ng<br />
nång ®é 0,5% - 2%) ®èi víi sù ho tan cña thÐp 5. TrÞnh Xu©n SÐn, NguyÔn ThÞ CÈm H ,<br />
NguyÔn Xu©n ViÕt. T¹p chÝ Hãa häc, T. 44,<br />
CT3 trong m«i tr%êng HCl 2 N cao h¬n trong<br />
sè 3, Tr. (2006).<br />
m«i tr%êng HCl 1 N.<br />
6. Trinh Xuan Sen, Nguyen Thi Cam Ha,<br />
3. Hçn hîp dung dÞch KI v c¸c ancolamin Nguyen Thi Bich Loc, Le Thi Thu Ha. 10th<br />
cã t¸c dông øc chÕ cao h¬n h¼n c¸c ®¬n chÊt ®èi ASIAN Chemical congress Hanoi Vietnam<br />
víi sù ¨n mßn cña thÐp CT3 trong c¶ hai m«i 10/2003.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
479<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
