ОБНАРУЖЕНИЕ ИОНОВ ХЛОРА НА ПОВЕРХНОСТИ АРМАТУРНЫХ СТАЛЕЙ ПОСЛЕ КОНТАКТА С МОДЕЛЬНОЙ СРЕДОЙ МЕТОДОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
Аннотация
Представлены результаты применения масс-спектрометрии с источником на основе матрично-активированной или поверхностно-активированной лазерной десорбции/ионизации (МАЛДИ/ПАЛДИ) для обнаружения хлора на поверхности арматурных сталей после экспозиции в среде, моделирующей поровую жидкость бетона, загрязненную хлоридами. Благодаря своей информативности, экспрессности и надежности методы МАЛДИ/ПАЛДИ позволяют проводить идентификацию загрязнений, а также определение коррозионных продуктов при контакте материалов с окружающей средой. Показано, что масс-спектр включает в себя соединения, которые можно отнести к органическим примесям, занесенным на образец. Установлено, что наиболее крупные пики принадлежат кластерам гидроксида железа в степени окисления +2. Этот факт достоверно подтверждает наличие коррозии в исследованной точке. При ионизации образуются различные кластерные ионы с хлором. Для мониторинга следов коррозии по исследуемой поверхности были построены двумерные диаграммы распределения частиц [FeCl3]– и [FeCl3∙Fe(OH)2]–. Полученные результаты показывают неоднородность исследуемой поверхности, что связано с активными коррозионными процессами и особенностями воздействия агрессивной среды. На поверхности стали обнаружены следы адсорбции хлора, который является потенциальным активатором коррозии, и показана его локализация. Распределение хлорид-иона по изучаемой поверхности приближается к равномерному. На диаграмме распределения Cl– также наблюдаются области, различающиеся по концентрации в несколько раз, что характеризует следующее образование коррозионных питтингов. Таким образом, в данной работе показаны возможности использования методов МАЛДИ/ПАЛДИ для оценки распределения хлора и обнаружения коррозии на поверхностях стали на ранней стадии.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Литература
Bikul’chus G. Chloride removal from reinforced concrete and relevant loss of strength. Protect. Metal. 2005. V. 41. N 5. P. 484-486. DOI: 10.1007/s11124-005-0070-8.
Cao Nhat Linh, Nguyen Van Chi, Dong Van Kien, Le Hong Quan, Nong Quoc Quang, Nguyen Duc Anh, Nguyen Thi Hong Xanh, Zyablov A.N. Evaluation of chloride corrosion in the survey of a reinforced concrete structure in Nha Trang Bay (Vietnam). Butlerov Commun. A. 2021. V. 67. N 8. P. 74-78. DOI: 10.37952/ROI-jbc-01/21-67-8-74.
Woodruff D., Delchar T. Modern techniques of surface science. M.: Mir. 1989. 568 p. (in Russian).
Surface science techniques. Ed. by Bracco G., Holst B. Springer Science & Business Media. 2013. 663 p.
Vinogradova S.S., Tazieva R.F., Akhmetova A.N. Calculation method of impedance module for corrosion monitoring of surface state of chromonickel steels. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 3. P. 60-66 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206303.6092.
Ksenofontova K.V., Ksenofontov A.A., Khodov I.A., Rumyantsev E.V. Synthesis and study of spectral proper-ties of amino acids – BODIPYconjugates. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 5. P. 4-11. DOI: 10.6060/ivkkt.20206305.6101.
Liu Z., Zhang P., Kästner L., Volmer D.A. A simple MALDI target plate with channel design to improve detection sensitivity and reproducibility for quantitative analysis of bi-omolecules. J. Mass Spectrom. 2019. V. 54. N 11. P. 878-884. DOI: 10.1002/jms.4447.
Prazdnikov Y.E. Time-offlight mass spectrometry of highly ordered carbyne. J. Modern Phys. 2012. V. 3. N 9. P. 895-901. DOI: 10.4236/jmp.2012.39117.
Ryan D.J., Spraggins J.M., Caprioli R.M. Protein identi-fication strategies in MALDI imaging mass spectrometry: a brief review. Curr. Opinion Chem. Biology. 2019. V. 48. P. 64-72. DOI: 10.1016/j.cbpa.2018.10.023.
Pytskii I.S., Kuznetsova E.S., Buryak A.K. Inorganic and organic clusters formed upon surface-assisted laser desorption/ionization. Colloid J. 2018. V. 80. N 4. P. 427-438. DOI: 10.1134/S1061933X18040105.
Yartsev S.D., Pytskii I.S., Belova A.S., Buryak A.K. Mass spectrometry detection of nitrobenzoic acids and their salts on the surface of construction materials. J. Analyt. Chem. 2018. V. 73. N 1. P. 58-62. DOI: 10.1134/S1061934818010124.
Pytskii I.S., Kuznetsova E.S., Yartsev S.D., Buryak A.K. Methodological features of mass-spectrometric studies of oxidized metal surfaces. Colloid J. 2017. V. 79. N 4. P. 526-531. DOI: 10.1134/S1061933X17040111.
Yartsev S.D., Matyushin D.D., Pytskii I.S., Kuznetsova E.S., Buryak A.K. Laser desorption ionization mass spec-trometry imaging for the study of metal surfaces. Surf. Inno-vat. 2018. V. 6. N 4-5. P. 244-249. DOI: 10.1680/jsuin.18.00015.
Pytskii I.S., Buryak A.K., Kolomiets L.N. Mass-spectrometric study of surface chemistry of construction ma-terials. Sorbtsion. Khromatograf. Prots. 2010. V. 10. N 6. P. 863-870 (in Russian).
Kuznetsova E.S., Pytskii I.S., Buryak A.K. Detection and quantitative determination of chlorine on the surfaces of construction materials. Sorbtsion. Khromatograf. Prots. 2020. V. 20. N 5. P. 602-607 (in Russian). DOI: 10.17308/sorpchrom.2020.20/3051.
Kuznetsova E.S., Pytskii I.S., Buryak A.K. Mass-spectrometric imaging for steel surfaces research. Sorbtsion. Khromatograf. Prots. 2019. V. 19. N 6. P. 691-695 (in Russian). DOI: 10.17308/sorpchrom.2019.19/2230.
Buryak A.K., Platonova N.P., Pytskii I.S., Ul’yanov A.V. Mass spectrometry for investigation of corrosion processes on the surfaces of structural materials. Analytika. 2019. V. 9. N 2. P. 126-135 (in Russian). DOI: 10.22184/2227-572X.2019.09.2.126.135.
Buryak A.K., Pytskii I.S., Serdyuk T.M., Uleanov A.V. Mass-speсtromety for inverstigation of corrosion and inhibitors of corrosion. Korroziya: Mater. Zashchita. 2011. N 4. P. 6-12 (in Russian).
Buryak A.K., Serdyuk T.M. Physico-chemical basis for the use of mass spectrometry initiated by the matrix/surface laser desorption/ionization for studies of inhibitors. Korroziya: Mater. Zashchita. 2010. N 9. P. 38-47 (in Russian). DOI: 10.1134/S2070205111070033.
Kovalyuk E.N., Matvienko M.A. Investigation of the corrosion behavior of reinforcing and alloyed steels in an environment simulating the pore fluid of concrete. Korroziya: Mater. Zashchita. 2013. N 5. P. 16-21 (in Russian).
