ИНГИБИРОВАНИЕ КОРРОЗИИ МЯГКОЙ СТАЛИ ЭКСТРАКТАМИ ЛИСТЕВ CUSTARD APPLE И ACACIA CONCINNA В КИСЛОЙ СРЕДЕ: АДСОРБЦИОННОЕ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
Аннотация
Экстракт листьев Custard apple (CALE) был протестирован для оценки эффективности ингибирования коррозии мягкой стали в кислой среде. Исследуемый металлический субстрат собирали в течение 24 ч после контакта с кислотой для определения эффективности ингибирования коррозии (CIE) и скорости коррозии (CR) с использованием гравиметрического анализа. Результаты исследования были применены для изучения адсорбционного поведения и термодинамических характеристик CALE как потенциального ингибитора коррозии в кислой среде. Мягкая сталь показала самую высокую скорость коррозии в отсутствие ингибитора коррозии в 0,5 М растворе серной кислоты. Однако наблюдалось постепенное снижение скорости коррозии с увеличением концентрации CALE (0,4–2,0 г/л). Аналогичная тенденция отмечена в экспериментальном интервале температур 298-328 К. Поведение адсорбции исследовали с использованием моделей изотерм адсорбции Ленгмюра, Темкина, Фрейндлиха и Флори Хаггинса. Модель изотермы адсорбции Темкина наилучшим образом соответствует экспериментальным данным. Кроме того, отрицательные значения свободной энергии адсорбции Гибба (ΔGad) убедительно свидетельствуют о спонтанном характере адсорбции CALE на поверхности мягкой стали. Увеличение энергии активации (Еа) от 35,05 кДж/моль в холостом растворе до 68,03 кДж/моль при концентрации CALE 2,0 г/л свидетельствует об образовании защитной пленки из молекул ингибитора на поверхности металла. Значения энтальпии адсорбции (∆H=31,28–73,79 кДж/моль) в диапазоне концентраций (0–2,0 г/л CALE) подразумевают физическую адсорбцию, тогда как отрицательные значения энтропии (ΔS) предполагают свободное движение молекул ингибитора в объеме раствора. Кроме того, был продемонстрирован синергетический эффект в снижении скорости коррозии при сочетании экстракта Acacia concinna (ACE, 0,1-0,3 г/л) с CALE, повышающий общую эффективность ингибирования коррозии.
Для цитирования:
Джитендра Кисан Шинде, Равиндра Гулаб Пури, Паван Девидас Мешрам, Раджкумар Шанкаррао Сирсам Ингибирование коррозии мягкой стали экстрактами листев Custard apple и Acacia concinna в кислой среде: адсорбционное и термодинамическое исследование. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 7. С. 119-126. DOI: 10.6060/ivkkt.20246707.7038.
Литература
Akinbulumo O.A., Odejobi O.J., Odekanle E.L. Thermo-dynamics and adsorption study of the corrosion inhibition of mild steel by Euphorbia heterophylla L. extract in 1.5M HCl. Results Mater. 2020. V. 5. P. 100074. DOI: 10.1016/j.rinma. 2020.100074.
Kolokolnikova A.S., Kransnovskikh M.P., Ponomarev D.A., Shcherban M.G. Influence of a water-miscible surfactant-based cutting fluid on the corrosion of R6M5 steel in a neutral medium. ChemChemTech [Izv. Vyssh.Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 4. P. 39-46 (in Russian).
Shein A.B., Plotnikova M.D., Rubtsov A.E. Protective properties of a number of thiadiazole derivatives in sulfuric ac-id solutions. ChemChemTech [Izv. Vyssh.Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 7 (in Russian). P. 123-129.
Rao B.A., Rao M.V., Rao S.S., Sreedhar B. N, N-bis (phosphonomethyl) glycine, Zn2+ and tartrate–A new ternary inhibitor formulation for corrosion control of carbon steel. Int. J. Mater. Chem. 2013. V. 3. P. 17-27.
Menshikov I.A., Shein A.B. Protective properties of «Soling» series inhibitors in acidic media containing hydrogen sulphide. ChemChemTech [Izv. Vyssh.Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 7. P. 91-98 (in Russian).
Rumyantseva N.P., Belova V.S., Balmasov A.V. Study of the influence of nitrogen containing inhibitor on the corrosion resistance of structural steel. ChemChemTech [Izv. Vyssh.Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 11. P. 65-70 (in Russian).
Menshikov I.A., Shein A.B. Protection against corrosion of low carbon steel in acid environments with soling series inhibitors. ChemChemTech [Izv. Vyssh.Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2016. V. 59. N 2. P. 70-73 (in Russian).
Katkova S.S., Levashova V.I. Synthesis and study of in-hibitory properties of qaternary ammonium salts based on aminoethylethanolamine. ChemChemTech [Izv. Vyssh.Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2017. V. 60. N 3. P. 72−76 (in Russian).
Alaneme K.K., Olusegun S.J. Corrosion inhibition performance of lignin extract of sun flower (Tithonia diversifolia) on medium carbon low alloy steel immersed in H2SO4 solution. Leonardo J. Sci. 2012. V. 20. P. 59-70.
Pal A., Das C. A novel use of solid waste extract from tea factory as corrosion inhibitor in acidic media on boiler quality steel. Ind. Crops Prod. 2020. V. 151. P. 112468. DOI: 10.1016/j.indcrop.2020.112468.
Prabakaran M., Kim S.H., Hemapriya V., Gopiraman M., Kim I.S., Chung I.M. Rhus verniciflua as a green corrosion inhibitor for mild steel in 1M H2SO4. RSC Adv. 2016. V. 6. P. 57144-57153. DOI: 10.1039/C6RA09637A.
Ji G., Shukla S.K., Dwivedi P., Sundaram S., Prakash R. Inhibitive effect of Argemone mexicana plant extract on acid corrosion of mild steel. Ind. Eng. Chem. Res. 2011. V. 50. P. 11954-11959. DOI: 10.1021/ie201450d.
Akalezi C.O., Oguzie E.E., Ogukwe C.E., EJele, E.A. Rothmannia longiflora extract as corrosion inhibitor for mild steel in acidic media. Int. J. Ind. Chem. 2015. V. 6. P. 273-284. DOI: 10.1007/s40090-015-0050-z.
Haldhar R., Prasad D., Bhardwaj N. Experimental and theoretical evaluation of acacia catechu extract as a natural, economical and effective corrosion inhibitor for mild steel in an acidic environment. J. Bio- Tribo-Corros. 2020. V. 6. P. 76. DOI: 10.1007/s40735-020-00368-5.
Ogunleye O.O., Arinkoola A.O., Elett, O.A., Agbede O.O., Osho Y.A., Morakinyo A.F., Hamed J.O. Green corrosion inhibition and adsorption characteristics of Luffa cylindrica leaf extract on mild steel in hydrochloric acid environment. Heliyon. 2020. V. 6. e03205 p. DOI: 10.1016/j.heliyon.2020.e03205.
Saratha R., Priya S.V., Thilagavathy P. Investigation of Citrus aurantiifolia leaves extract as corrosion inhibitor for mild steel in 1 M HCL. E- J. Chem. 2009. V. 6. P. 785-795. DOI: 10.1155/2009/107807.
Ishak A., Adams F.V., Madu J.O., Joseph I.V., Olubambi P.A. Corrosion inhibition of mild steel in 1M hydrochloric acid using Haematostaphis barteri leaves extract. Procedia Manuf. 2019. V. 35. P. 1279-1285. DOI: 10.1016/j.promfg. 2019.06.088.
Wang Q., Tan B., Bao H., Xie Y., Mou Y., Li P., Chen D., Shi Y., Li X., Yang W. Evaluation of Ficus tikoua leaves ex-tract as an ecofriendly corrosion inhibitor for carbon steel in HCl media. Bioelectrochemistry. 2019. V. 128. P. 49-55. DOI: 10.1016/j.bioelechem.2019.03.001.
Okewale A.O., Olaitan A. The use of rubber leaf extract as a corrosion inhibitor for mild steel in acidic solution. Int. J. Mater. Chem. 2017. V. 7. P. 5-13. DOI: 10.5923/j.ijmc.20170701.02.
Ahanotu C.C., Onyeachu I.B., Solomon M.M., Chikwe I.S., Chikwe O.B., Eziukwu C.A. Pterocarpus santalinoides leaves extract as a sustainable and potent inhibitor for low carbon steel in a simulated pickling medium. Sustain. Chem. Pharm. 2020. V. 15. P. 100196. DOI: 10.1016/j.scp.2019.100196.
Krishnaveni K., Ravichandran J., Selvaraj A. Effect of Morinda tinctoria leaves extract on the corrosion inhibition of mild steel in acid medium. Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.). 2013. V. 26. P. 321-327. DOI: 10.1007/s40195-012-0219-9.
Nathiya R.S., Perumal S., Murugesan V., Raj V. Evaluation of extracts of Borassus flabellifer dust as green inhibitors for aluminium corrosion in acidic media. Mater. Sci. Semicond. Process. 2019. V. 104. P. 104674. DOI: 10.1016/j.mssp.2019.104674.
Roy P., Karfa P., Adhikari U., Sukul D. Corrosion inhibition of mild steel in acidic medium by polyacrylamide grafted guar gum with various grafting percentage: Effect of intramo-lecular synergism. Corros. Sci. 2014. V. 88. P. 246-253. DOI: 10.1016/j.corsci.2014.07.039.
Zhu Y., Free M.L., Woollam R., Durnie W. A review of surfactants as corrosion inhibitors and associated modeling. Prog. Mater. Sci. 2017. V. 90. P. 159-223. DOI: 10.1016 /j.pmatsci.2017.07.006.
Rani B.E., Basu B.B.J. Green inhibitors for corrosion protection of metals and alloys: an overview. Int. J. Ccorros. 2012. P. 1-15. DOI: 10.1155/2012/380217.
Ebenso E.E., Alemu H., Umoren S.A., Obot I.B. Inhibition of mild steel corrosion in sulphuric acid using alizarin yellow GG dye and synergistic iodide additive. Int. J. Electrochem. Sci. 2008. V. 12. P. 1325-1339. DOI: 10.1016/S1452-3981 (23)15527-1.
Hegazy M.A., Ahmed H.M., El-Tabei A.S. Investigation of the inhibitive effect of p-substituted 4-(N,N,N-dimethyldodecylammonium bromide) benzylidene-benzene-2-yl-amine on corrosion of carbon steel pipelines in acidic medium. Corros. Sci. 2011. V. 53. P. 671-678. DOI: 10.1016/j.corsci.2010.10.004.
Shukla S.K., Ebenso E.E. Corrosion inhibition, adsorption behavior and thermodynamic properties of streptomycin on mild steel in hydrochloric acid medium. Int. J. Electrochem. Sci. 2011. V. 6. P. 3277-3291. DOI: 10.1016/S1452-3981 (23)18251-4.
Erna M., Herdini H., Futra D. Corrosion inhibition mechanism of mild steel by amylose-acetate/carboxymethyl chitosan composites in acidic media. Int. J. Chem. Eng. 2019. DOI: 10.1155/2019/8514132.
Ebenso E.E., Eddy N.O., Odiongenyi A.O. Corrosion inhibitive properties and adsorption behaviour of ethanol extract of Piper guinensis as a green corrosion inhibitor for mild steel in H2SO4. Afr. J. Pure Appl. Chem. 2008. V. 2. P. 107-115.
Wills B.A. Mineral processing technology. International Series on Materials Science and Technology. Oxford: Pergamon Press.1984. V. 9. 450 p.
Avci G. Corrosion inhibition of indole-3-acetic acid on mild steel in 0.5 M HCl. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2008. V. 317. P. 730-736. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2007.12.009.
Attari H.El., lahmadi K., Siniti M. Adsorption and inhib-itive properties of tetradecyltriméthylammonium chloride for the corrosion of carbon steel in acid sulfuric. Int. J. Latest Trends Eng. Technol. 2015. V. 6. P. 423-434.
Obot I.B., Ebenso E.E., Gasem Z.M. Eco-friendly corro-sion inhibitors: adsorption and inhibitive action of ethanol extracts of Chlomolaena odorata L. for the corrosion of mild steel in H2SO4 solutions. Int. J. Electrochem. Sci. 2012. V. 7. P. 1997-2008. DOI: 10.1016/S1452-3981(23)13857-0.
