مطالعه اثر دما و غلظت ممانعت کننده ایمیدازولینی سنتز شده و بر همکنش آن‌ها بر خوردگی فولاد کربنی به روش DOE

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

سیروس جوادپور ¹ (بخش مهندسی و علم مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران)
محمدابراهیم بحرالعلوم ² (بخش مهندسی و علم مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران)
مرتضی رودکی ³ (بخش مهندسی و علوم مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز)

تاريخ الإرسال : 01 الأحد , جمادى الأولى, 1443 تاريخ التأكيد : 20 الإثنين , رجب, 1443 تاريخ الإصدار : 17 الإثنين , ربيع الثاني, 1443

الکلمات المفتاحية: مقاومت به خوردگی, آزمون امپدانس الکتروشیمیایی, FTIR, ممانعت کننده خوردگی, آزمون پلاریزاسیون تافل, DOE, آزمون‌های الکتروشیمیایی, HNMR,

ملخص المقالة :

مطالعه پارامترهای مختلف از قبیل دما و غلظت ممانعت کننده بر رفتار ممانعت‌کنندگی یک ماده در پژوهش های مختلف مورد بحث و بررسی بوده است. حال‌آنکه بررسی هم‌زمان اثر هر دو پارامتر و همچنین تداخل اثر آن ها مبحثی کمتر پرداخته شده است که نیازمند دیدی دقیق‌تر است و بحث پژوهش حاضر می‌باشد. در این پژوهش یک ممانعت کننده امیدازولینی با استفاده از اولئیک اسید و دی اتیلن تری آمین (DETA) تولید شد. مشخصه یابی ترکیب تولید شده به‌وسیله روش‌های FTIR و HNMR صورت پذیرفت. همچنین به‌منظور بررسی خواص ممانعت‌کنندگی ترکیب تولید شده، آزمون­های پلاریزاسیون تافل و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) در محیط %NaCl 3wt  اشباع از گاز CO₂ انجام شد. پتاسیم یدید نیز به محیط حاوی ممانعت کننده افزوده شد و تأثیر آن مورد بررسی قرار گرفت. میزان بهینه نرخ خوردگی­هایی که به‌وسیله آزمون های الکتروشیمیایی اندازه‌گیری شد به کمک نرم‌افزار Design Expert 10.0.7، با طراحی central composite design و روش response surface  تخمین زده شد. نرم‌افزار DOE پیش‌بینی می‌کند که بیشترین ممانعت‌کنندگی از خوردگی در دمای 25^oC و با غلظت ppm 100 از ممانعت کننده سنتز شده و با حضور ppm KI 2000 اتفاق می افتد. نرخ خوردگی و مقاومت پلاریزاسیون پیش‌بینی شده در این شرایط توسط نرم افزار، به ترتیب µm/year 8.822 و Ω  35339 می‌باشد. رفتار جذبی ممانعت کننده تولید شده با ایزوترم جذب Langmuir مطابقت دارد و افزودن KI تأثیری بر مکانیزم جذب ندارد.
 

المصادر:

1. Koch, G., Cost of corrosion, in Trends in Oil and Gas Corrosion Research and Technologies, A.M. El-Sherik, Editor. 2017, Woodhead Publishing: Boston. p. 3-30.


2. Ding, Y., et al., Effect of Temperature on Adsorption Behavior and Corrosion Inhibition Performance of Imidazoline-Type Inhibitor. CORROSION 2017, 2017. All Days.


3. Heydari, M. and M. Javidi, Corrosion inhibition and adsorption behaviour of an amido-imidazoline derivative on API 5L X52 steel in CO₂-saturated solution and synergistic effect of iodide ions. Corrosion Science, 2012. 61: p. 148-155.


4. Jawich, M.W.S., G.A. Oweimreen, and S.A. Ali, Heptadecyl-tailed mono- and bis-imidazolines: A study of the newly synthesized compounds on the inhibition of mild steel corrosion in a carbon dioxide-saturated saline medium. Corrosion Science, 2012. 65: p. 104-112.


5. Zhang, X., et al., Study of the inhibition mechanism of imidazoline amide on CO₂ corrosion of Armco iron. Corrosion Science, 2001. 43(8): p. 1417-1431.


6. حیدری, م. and م. جاویدی, مطالعه الکتروشیمیایی بازدارندگی یکی از مشتقات ایمیدازولین بر خوردگی CO₂ فولاد کربنی ساده و اثر یونهای ید بر عملکرد آن. فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین, 2011. 2(6): p. 71-84.


7. Farelas, F. and A. Ramirez, Carbon Dioxide Corrosion Inhibition of Carbon Steels Through Bis-imidazoline and Imidazoline Compounds Studied by EIS International Journal of ELECTROCHEMICAL SCIENCE, 2010. 5: p. 797 - 814.


8. Ikeda, A., S. Mukai, and M. Ueda, Corrosion Behavior of 9 to 25% Cr Steels in Wet CO₂ Corrosion, 1985. 41(4): p. 185-192.


9. Bentiss, F., M. Traisnel, and M. Lagrenee, Influence of 2,5-bis(4-dimethylaminophenyl)-1,3,4-thiadiazole on corrosion inhibition of mild steel in acidic media. Journal of Applied Electrochemistry, 2001. 31(1): p. 41-48.


10. Okafor, P.C., et al., Inhibition of CO₂ corrosion of N80 carbon steel by carboxylic quaternary imidazoline and halide ions additives. Journal of Applied Electrochemistry, 2009. 39(12): p. 2535-2543.


11. Zheng, X., et al., Experimental and theoretical studies of two imidazolium-based ionic liquids as inhibitors for mild steel in sulfuric acid solution. Corrosion Science, 2015. 95: p. 168-179.


12. Abbasov, V.M., et al., Synthesis of imidazoline derivatives on the basis of triethylenetetramine and naphthenic acids and research of imidazoline derivatives as corrosion inhibitor. 2015. 5: p. 21-23.


13. Bajpai, D. and V.K. Tyagi, Fatty Imidazolines: Chemistry, Synthesis, Properties and Their Industrial Applications. Journal of Oleo Science, 2006. 55(7): p. 319-329.


14. Cruz, J., Martínez-Aguilera, L. M. R., Salcedo, R., Castro, M., Reactivity properties of derivatives of 2-imidazoline: an ab initio DFT study. International Journal of Quantum Chemistry, 2001. 85(4-5): p. 546-556.


15. Ramachandran Sunder, T.B.-L., et al., Self-Assembled Monolayer Mechanism for Corrosion Inhibition of Iron by Imidazolines. Langmuir, 1996. 12(26): p. 6419-6428.


16. Wang, D.L., S. Ying, Y. Wang, M. Xiao, H. Chen, Z., Theoretical and experimental studies of structure and inhibition efficiency of imidazoline derivatives. Corrosion Science, 1999. 41(10): p. 1911-1919.


17. TYAGI, D.B.a.V.K., Fatty Imidazolines: Chemistry, Synthesis, Properties and Their Industrial Applications. JOURNAL OF OLEO SCIENCE, 2006. 55(7): p. 319-329.


18. Bhatti, M.S., et al., RSM and ANN modeling for electrocoagulation of copper from simulated wastewater: Multi objective optimization using genetic algorithm approach. Desalination, 2011. 274(1): p. 74-80.


19. Desimone, M.P., et al., Amphiphilic amido-amine as an effective corrosion inhibitor for mild steel exposed to CO₂ saturated solution: Polarization, EIS and PM-IRRAS studies. Electrochimica Acta, 2011. 56(8): p. 2990-2998.


20. He, X., et al., Inhibition properties and adsorption behavior of imidazole and 2-phenyl-2-imidazoline on AA5052 in 1.0M HCl solution. Corrosion Science, 2014. 83: p. 124-136.


21. Jo, M.-S., et al., An analysis of synergistic and antagonistic behavior during BTEX removal in batch system using response surface methodology. Journal of Hazardous Materials, 2008. 152(3): p. 1276-1284.


22. Okafor, P.C., X. Liu, and Y.G. Zheng, Corrosion inhibition of mild steel by ethylamino imidazoline derivative in CO₂-saturated solution. Corrosion Science, 2009. 51(4): p. 761-768.


23. Pan, C., J. Mao, and W. Jin, Effect of Imidazoline Inhibitor on the Rehabilitation of Reinforced Concrete with Electromigration Method. Materials, 2020. 13: p. 398.


24. Ravikumar, K., et al., Optimization of batch process parameters using response surface methodology for dye removal by a novel adsorbent. Chemical Engineering Journal, 2005. 105(3): p. 131-138.


25. Tyagi, R., V.K. Tyagi, and S.K. Pandey, Imidazoline and Its Derivatives: An Overview. Journal of oleo science, 2007. 56: p. 211-22.


26. Buchanan, R.A. and E.E. Stansbury, Electrochemical Corrosion. Handbook of Environmental Degradation of Materials, 2005: p. 81-103.


27. Imanieh, I., et al., Experiments design for hardness optimization of the Ni-Cr alloy electrodeposited by pulse plating. Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 2013. 26(5): p. 558-564.


28. Divya, B. and T.V. K., Synthesis and characterization of imidazolinium surfactants derived from tallow fatty acids and diethylenetriamine. European Journal of Lipid Science and Technology, 2008. 110(10): p. 935-940.


29. Okafor, P., et al., Inhibition of CO₂ corrosion of N80 carbon steel by carboxylic Quaternary imidazoline and halide ions additives. Journal of Applied Electrochemistry, 2009. 39: p. 2535-2543.


30. Umoren, S., U. Eduok, and E. Oguzie, Corrosion Inhibition of Mild Steel in 1 M H2SO4 by Polyvinyl Pyrrolidone and Synergistic Iodide Additives. Portugaliae Electrochimica Acta, 2007. 26: p. 533-546.


31. Ituen, E., O. Akaranta, and A. James, Evaluation of Performance of Corrosion Inhibitors Using Adsorption Isotherm Models: An Overview. Chemical Science International Journal, 2017. 18: p. 1-34.


32. Migahed, M.M.A., et al., Synthesis of some novel non ionic surfactants based on tolyltriazole and evaluation their performance as corrosion inhibitors for carbon steel. Egyptian Journal of Petroleum, 2013. 22: p. 149–160.


33. Shaban, S., et al., Evaluation of some cationic surfactants based on dimethylaminopropylamine as corrosion inhibitors. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2014. 21.