Metoclopramide: a new and effective inhibitor for corrosion inhibition of mild steel in 0.5 M phosphoric acid solution

Subject Areas :

مهدی شهیدی زندی ¹ , زهرا گلشنی ² , محمدجواد بهرامی ³ , سیدمحمدعلی حسینی ⁴

1 - استادیار شیمی‌فیزیک، دانشکده علوم، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران
2 - کارشناس ارشد شیمی‌فیزیک، گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران
3 - استادیار شیمی‌فیزیک، گروه علوم، دانشگاه فرهنگیان کرمان، کرمان، ایران
4 - استاد شیمی‌فیزیک، گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

Received: 2017-04-07 Accepted : 2017-12-09 Published : 2018-05-22

Keywords: Mild Steel, Electrochemical impedance spectroscopy, Potentiodynamic polarization, Metoclopramide, Green Corrosion Inhibitor,

Abstract :

                دار مکاتبات:*عهده97، بهار 1سال دوازدهم، شماره 61JARC مولار 0/5 ای مؤثر و جدید برای جلوگیری از خوردگی فولاد نرم در محلول متوکلوپرامید: بازدارندهفسفریک اسید4و سیدمحمدعلی حسینی3، محمدجواد بهرامی2و*، مهدی شهیدی زندی1زهرا گلشنی فیزیک، گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران- کارشناس ارشد شیمی1 فیزیک، دانشکده علوم، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران- استادیار شیمی2 فیزیک، گروه علوم، دانشگاه فرهنگیان کرمان، کرمان، ایران- استادیار شیمی3 فیزیک، گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران- استاد شیمی41396، پذیرش: آذر 1396، بازنگری: مهر 1396دریافت: فروردین مولار با استفاده از روش های 0/5 در این پژوهش رفتار بازدارندگی قرص متوکلوپرامید بر خوردگی فولاد نرم در محلول فسفریک اسید چکیده: طور کامل بررسی شد. نتایج نشان ) بهSEM) و میکروسکوپی الکترونی روبشی (EIS سنجی رهبندی الکتروشیمیایی (قطبش پتانسیودینامیک، طیف های قطبش شود. اندازه گیری باعث افزایش بازدارندگی و افزایش دما باعث کاهش بازده بازدارندگی می300ppmداد که افزایش بازدارنده تا غلظت کند. نتایج رهبندی الکتروشیمیایی مشخص عنوان بازدارنده آندی عمل میپتانسیودینامیک نشان داد که بازدارنده موردنظر در محلول فسفریک اسید به دست آمده از یابد. نتایج به) کاهش میCdl، مقاومت انتقال بار افزایش و ظرفیت لایه دوگانه (300ppmکرد که با افزودن بازدارنده تا غلظت دماهای جذب نشان دادند که جذب سنجی رهبندی الکتروشیمیایی با یکدیگر همخوانی دارند. مطالعه هم های قطبش پتانسیودینامیک و طیفروش خودی و گرماده بوده و با کاهش کند. فرایند جذب، فرایندی خودبه دمای جذب لانگمویر پیروی میبازدارنده در محلول، بر روی سطح آلیاژ، از هم وری در محلول مذکور حاوی بازدارنده را نشان می دهد های حفاظتی روی سطح آلیاژ پس از غوطه تشکیل لایهSEMآنتروپی همراه است. تصویرهای ها تصدیقی بر عملکرد جذبی بازدارنده است.و این بررسی سنجی رهبندی الکتروشیمیایی، فولاد نرم، متوکلوپرامید بازدارنده خوردگی سبز، قطبش پتانسیودینامیک، طیف های کلیدی:واژهمقدمهخوردگی همیشه دلیل عمده از بین رفتن ماده و انرژی بوده صورت های بسیار زیادی است که بهاست و نتیجه آن صرف هزینه .]1مستقیم و غیرمستقیم توسط صاحبان صنایع پرداخت می شود [ وساز مواد ترین آلیاژها در مهندسی و ساختفولاد یکی از مهم های باری ای از زندگی ما، از کشتیاست. این آلیاژ در هر جنبهتا بهترین چاقوی کالبدشکافی برای عمل جراحی در بیمارستان .]2 گیرد [مورداستفاده قرار می های متداول برای حفاظت فلزات از خوردگی بسته روشبه کیفیت و چگونگی فلز و محیط خورنده به چند دسته کلی [e-mail]62ZÆ],7ÃZ¼‹,ºÅ{YÁ{μZ‡)JARC(های کاربردی در شیمی نشریه پژوهش ها استفاده ] که یکی از پرکاربردترین آن4 و 3 شوند [تقسیم می ها است. استفاده از بازدارنده یکی از بهترین گزینه های از بازدارندهحفاظت از فلزات و آلیاژها در برابر خوردگی است. بسیاری از های اخیر، بررسی ها ترکیبات آلی هستند. در سالاین بازدارنده ها و ترکیبات دارویی موردتوجه توانایی بازدارندگی خوردگی قرص سیلین، ]. برای مثال، داروهای بنزیل پنی5قرارگرفته است [ سیلین به ترتیب با فرمول مولکولی سیلین و آموکسیآمپیC16H19N3O5S. و C16H18N3NaO4S ،C16H17N2NaO4S های خوردگی مساعد محیطی از عنوان بازدارنده به3H2O ها هستند و در گروه شیمیایی آمینواسیدها بیوتیکمشهورترین آنتی صورت قرص یا کپسول و پودر یافت می شوند قرار دارند و به]. همچنین، در مطالعات اخیر اثر بازدارندگی ترکیب شیمیایی 6[) با ساختاری نزدیک به متوکلوپرامید در C6H5CONH2بنزآمید (محیط سولفوریک اسید موردبررسی قرارگرفته و نتایج حاصل دهد که با های قطبش پتانسیواستاتیک نشان میاز اندازه گیری درصد افزایش 70افزایش بازدارنده، بازده بازدارندگی به بیش از .]7می یابد [ عنوان بازدارنده برای در این پژوهش، قرص متوکلوپرامید بهجلوگیری از خوردگی فولاد نرم در محیط فسفریک اسید مورداستفاده قرارگرفته و درنهایت فرایند بازدارندگی آن با استفاده 1 سنجی رهبندی های قطبش پتانسیودینامیک، طیفاز روشالکتروشیمیایی و میکروسکوپی الکترونی روبشی بررسی شده است.بخش تجربی ها بر روی آلیاژ فولاد نرم با ترکیب درصد اجزاء تمامی آزمون0/045 گوگرد، 0/045 سیلیکون، 0/5 آهن، 97/84 :)wt. % ( های استوانه ای صورت نمونه کربن، که به0/17 منگنز و 1/4فسفر، متر مربع تهیه شده، سانتی1 ای به مساحت شکل با سطحی دایره شده (فسفریک اسید با انجام گرفت. تمام مواد شیمیایی استفاده و استن شستشو) از شرکت مرک آلمان بودند.%85درجه خلوص و300 ،200 ،100 ،50 هایی با غلظت های ابتدا محلول مولار تهیه شد. 0/5 از بازدارنده در فسفریک اسید 400ppm هایی از های الکتروشیمیایی، نمونهسپس برای انجام آزمایش برش داده شد و درنهایت سطح الکترود st37جنس آلیاژ فولاد نرم ) صیقلی 400-2000-2500کار با درجات متفاوت کاغذ سمباده (و با آب مقطر و استن شسته و در هوای محیط خشک شد. ها به منظور ارزیابی بازده بازدارندگی و عملکرد بازدارندهبه سنجی رهبندی الکتروشیمیایی و قطبش های طیفترتیب آزمایش ها از یک سل پتانسیودینامیک انجام گرفت. در این آزمایشدوجداره با سه الکترود استفاده شد. از الکترود پلاتین صفحه ای عنوان ) بهSCE عنوان الکترود کمکی، از الکترود کالومل اشباع (به عنوان الکترود کار شده بهالکترود مرجع و از نمونه فلزی آمادهاستفاده شده است. تا 100mHz های رهبندی در گستره فرکانس آزمایش های قطبش و آزمایش10mV و با دامنه نوسان 100kHz +200- تا 200پتانسیودینامیک با گستره پتانسیل اعمالی از انجام گرفت و نتایج با استفاده 1mV/s ولت و سرعت روبش میلی تحلیل شد. همچنین، آزمایش های NOVA 1.10از نرم افزار درجه 55 تا 25قطبش برای بررسی اثر دما در گستره دمایی گراد در غیاب و حضور غلظت بهینه بازدارنده انجام شد. سانتی شناسی سطح و مطالعه جذب بازدارنده ها منظور ریختدرنهایت بهبر سطح از روش میکروسکوپی الکترونی روبشی استفاده شد. برای ساعت در دمای اتاق در داخل 24این بررسی، الکترود کار به مدت محلول اسیدی بدون بازدارنده و همچنین حاوی غلظت بهینه از ها از محلول خارج شد و با بازدارنده نگهداری شد. سپس نمونهآب مقطر و استن شسته و خشک شدند. درنهایت با میکروسکوپ ها تهیه شد.الکترونی، تصویرهای نمونه ها و بحثنتیجهقطبش پتانسیودینامیک منظور تعیین اثر غلظت بازدارنده بر روی خوردگی فولاد نرم به ای مؤثر و جدید برای جلوگیری ... متوکلوپرامید: بازدارنده1. Impedance68ZÆ],7ÃZ¼‹,ºÅ{YÁ{μZ‡)JARC(های کاربردی در شیمی نشریه پژوهش شود، در ضمن نقاط های خورنده به سطح فلز میرسیدن یون طور که در تصاویر کند. همانفعال بر روی سطح فلز را منفعل می هایی شود وجود نقاط سیاه تا حدودی نشان از حفرهمشاهده می توان گفت که است که در سطح فلز ایجادشده است. بنابراین، می ای اتفاق در حضور بازدارنده نیز به مقدار بسیار کمی خوردگی حفرهافتاده است. این تصاویر همچنین مهر تأییدی بر عملکرد صحیح لایه محافظ قوی تا بازدارنده در سطح آلیاژ است که با ایجاد یکحدود زیادی از خوردگی سطح فلز جلوگیری کرده است. گیرینتیجهنتایج نشان دادند که قرص متوکلوپرامید، بازدارنده مناسبی برای جلوگیری از خوردگی فولاد نرم در محیط فسفریک اسید صورت بازدارنده مختلط با تمایل آندی عمل است. این بازدارنده به ای مؤثر و جدید برای جلوگیری ... متوکلوپرامید: بازدارندهمراجع[1] Nguyen, T.N.; Hubbard, J.B.; Mcfadden, G.B.; Journal of coatings technology 63(794), 43-52, 1991.[2] El-Maksoud, S.A.; International Journal of Electrochemical Science 3(5), 528-55, 2008.[3]*، چاپ "خوردگی فلزات و جلوگیری از آن" زاده طوسی، محمد تقی؛ علی1360 ،9دوم، انتشارات مهتاب، تهران، صفحه [4]*، چاپ اول، انتشارات "خوردگی فلزات و آلیاژها" پاشایی فرد مقدم، فاطمه؛ 1354 ،35 صفحه 1354دانشگاه تهران، [5] Rani, B.E.; Basu, B.B.; International Journal of Corrosion 2012, 1-15, 2011.[6] Znini, M.; Cristofari, G.; Majidi, L.; Ansari, A.; Bouyanzer, A.; Paolini, J.; Costa, J.; Int. J. Electrochem. Sci. 7, 3959-81, 2012.[7] Loto, C.A.; Loto, R.T.; Joseph, O.O.; Afr, S.; J. Chem. 70, 38–43, 2017.[8] Elkadi, L.; Mernari. B.; Traisnel, M.; Bentiss, بازده بازدارندگی را 300ppmکرده و افزایش غلظت بازدارنده تا دهد که با افزایش دما دهد. بررسی اثر دما نشان میافزایش می تقریب ثابت یافته ولی پتانسیل خوردگی بهجریان خوردگی افزایش ماند. جذب بازدارنده در این محیط بر روی سطح آلیاژ باقی می کند. فرایند جذب دما جذب سطحی لانگمویر پیروی میاز هم خودی و گرماده است بازدارنده برای محیط فسفریک اسید خودبهو همچنین فرایند جذب با کاهش آنتروپی همراه بوده است. حضور سازی شده است. بازدارندگی بازدارنده باعث افزایش انرژی فعالدر این محیط بیشتر از طریق جذب فیزیکی بازدارنده بر سطح فلز تأییدی بر SEMصورت گرفته است. نتایج حاصل از بررسی های عملکرد جذبی بازدارنده و تشکیل لایه محافظ بر روی سطح است و با افزودن قرص متوکلوپرامید به محیط فسفریک اسید میزان توجهی کاهش پیدا می کند.خوردگی به مقدار قابلF.; Lagrenee, M.; Corrosion Science 42(4), 703-19, 2000.[9] Sherif, E.M.; Park, S.M.; Electrochimica Acta 51(22), 4665-73, 2006.[10] Li, W., He, Q.; Pei, C.; Hou, B.; Electrochi-mica Acta 52, 6386-6394, 2007.[11] Alibakhshi, E.; Ghasemi, E.; Mahdavian, M.; Ramezanzadeh, B.; Colorants Coat. 9, 233-248, 2016.[12] Bentiss, F.; Traisnel, M.; Lagrenee, M.; Cor-rosion Science 42(1),127-46, 2000.[13] Outirite, M.; Lagrenée, M.; Lebrini, M.; Traisnel, M.; Jama, C.; Vezin, H.; Bentiss, F.; Electrochimica Acta 55(5), 1670-81, 2010.[14] Safizadeh, F.; Lafront, A.M.; Ghali, E.; Hou-lachi, G.; Hydrometallurgy 111, 29-34, 2012.[15] Hosseini, S.M.; Azimi, A.; Materials and cor-rosion 59(1), 41-5, 2008.[16] Abdallah, M.; Corrosion Science 46(8),1981-96, 2004.69ZÆ],7ÃZ¼‹,ºÅ{YÁ{μZ‡)JARC(های کاربردی در شیمی نشریه پژوهش2008.[21] Zhang, Q.B.; Hua, Y.X.; Electrochimica Acta 54(6),1881-7, 2009.[22] Bouklah, M.; Hammouti, B.; Lagrenee, M.; Bentiss, F.; Corrosion Science 48(9), 2831-42, 2006.[23] Vashi, R.T.; Champaneri, V.A.; Indian jour-nal of chemical technology 4, 180-4, 1997.24. Qu, Q.; Hao, Z.; Jiang, S.; Li, L.; Bai, W.; Ma-terials and corrosion 59(11), 883-8, 2008.شهیدی زندی و همکاران[17] Zheng, X.W.; Zhang, S.T.; Corros. Sci. 80, 383–392, 2014.[18] Mohammadi, A.; Hosseini, S.M.A.; Bahra-mi, M.J.; Shahidi, M.; Color Colorants Coat. 9, 117-134, 2016.[19] El Mehdi, B.; Mernari, B.; Traisnel, M.; Ben-tiss, F.; Lagrenee, M.; Synthesis and Materials chemistry and physics. 77(2), 489-96, 2003.[20] Hosseini, S.M.; Amiri, M.; Momeni, A.; Surface Review and Letters 15(04), 435-42, *Corresponding author Email:Journal of Applied Research in Chemistry140JARCMetoclopramide: a new and effective inhibitor for corrosion inhibition of mild steel in 0.5 M phosphoric acid solutionZ. Golshani1, M. Shahidi Zandi2,*, M.J. Bahrami3, S.M.A. Hosseini41. Department of Chemistry, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran2. Department of Chemistry, Kerman Branch, Islamic Azad University, Kerman, Iran3. Department of Science, Farhangian University, Kerman, Iran4. Department of Chemistry, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, IranRecieved: April 2017, Revised: October 2017, Accepted: December 2017Abstract: In this work, the inhibitive behavior of metoclopramide tablet on the corrosion of mild steel in 0.5 M phosphoric acid solution was investigated employing potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and scanning electron microscopy (SEM) techniques. The results showed that the inhibition efficiency increased with increase in the concentration of inhibitor, up to 300 ppm and the increase in temperature caused the reduction in the inhibition efficiency. Potentiodynamic polarization measurements indicated that the inhibitor acts as an anodic type inhibitor. The EIS measurements showed that by addition of the inhibitor up to 300 ppm, the charge transfer resistance increased and the double layer capacitance (Cdl) decreased. The results obtained from potentiodynamic polarization and EIS were in good agreement. The adsorption studies revealed that the adsorption of the inhibitor in the solution on the alloy surface follows Langmuir adsorption isotherm. The adsorption process is a spontaneous and exothermic process accompanied with the reduction of entropy. SEM investigations proved the formation of protective layers on the alloy surface after immersion in the solution and these observations validate the adsorption performance of the inhibitor.

References:

1. Nguyen, T.N.; Hubbard, J.B.; Mcfadden, G.B.; Journal of coatings technology 63(794), 43-52, 1991.

2. El-Maksoud, S.A.; International Journal of Electrochemical Science 3(5), 528-55, 2008.

3. علی‌زاده طوسی، محمد تقی؛ "خوردگی فلزات و جلوگیری از آن"، چاپ دوم، انتشارات مهتاب، تهران، صفحه 9، 1360.

4. پاشایی فرد مقدم، فاطمه؛ "خوردگی فلزات و آلیاژها"، چاپ اول، انتشارات دانشگاه تهران، 1354 صفحه 35، 1354.

5. Rani, B.E.; Basu, B.B.; International Journal of Corrosion 2012, 1-15, 2011.

6. Znini, M.; Cristofari, G.; Majidi, L.; Ansari, A.; Bouyanzer, A.; Paolini, J.; Costa, J.; Int. J. Electrochem. Sci. 7, 3959-81, 2012.

7. Loto, C.A.; Loto, R.T.; Joseph, O.O.; Afr, S.; J. Chem. 70, 38–43, 2017.

8. Elkadi, L.; Mernari. B.; Traisnel, M.; Bentiss, F.; Lagrenee, M.; Corrosion Science 42(4), 703-19, 2000.

9. Sherif, E.M.; Park, S.M.; Electrochimica Acta 51(22), 4665-73, 2006.

10. Li, W., He, Q.; Pei, C.; Hou, B.; Electrochimica Acta 52, 6386-6394, 2007.

11. Alibakhshi, E.; Ghasemi, E.; Mahdavian, M.; Ramezanzadeh, B.; Colorants Coat. 9, 233-248, 2016.

12. Bentiss, F.; Traisnel, M.; Lagrenee, M.; Corrosion Science 42(1),127-46, 2000.

13. Outirite, M.; Lagrenée, M.; Lebrini, M.; Traisnel, M.; Jama, C.; Vezin, H.; Bentiss, F.; Electrochimica Acta 55(5), 1670-81, 2010.

14. Safizadeh, F.; Lafront, A.M.; Ghali, E.; Houlachi, G.; Hydrometallurgy 111, 29-34, 2012.

15. Hosseini, S.M.; Azimi, A.; Materials and corrosion 59(1), 41-5, 2008.

16. Abdallah, M.; Corrosion Science 46(8),1981-96, 2004.

17. Zheng, X.W.; Zhang, S.T.; Corros. Sci. 80, 383–392, 2014.

18. Mohammadi, A.; Hosseini, S.M.A.; Bahrami, M.J.; Shahidi, M.; Color Colorants Coat. 9, 117-134, 2016.

19. El Mehdi, B.; Mernari, B.; Traisnel, M.; Bentiss, F.; Lagrenee, M.; Synthesis and Materials chemistry and physics. 77(2), 489-96, 2003.

20. Hosseini, S.M.; Amiri, M.; Momeni, A.; Surface Review and Letters 15(04), 435-42, 2008.

21. Zhang, Q.B.; Hua, Y.X.; Electrochimica Acta 54(6),1881-7, 2009.

22. Bouklah, M.; Hammouti, B.; Lagrenee, M.; Bentiss, F.; Corrosion Science 48(9), 2831-42, 2006.

23. Vashi, R.T.; Champaneri, V.A.; Indian journal of chemical technology 4, 180-4, 1997.

24. Qu, Q.; Hao, Z.; Jiang, S.; Li, L.; Bai, W.; Materials and corrosion 59(11), 883-8, 2008.