CC BY
37
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
РAЗРAБОТКA ДВУХКОМПОЖНТНЫХ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ НЛ ОCНОВE ПОЛИЭЛEКТРОЛИТA И ГEТEРОЦИКЛИЧECКИХ CОEДИНEНИЙ
Акбаров Хамдам Икромович
д-р хим. наук, профессор, зaвeдующий шфвдрой физической химии Национального университета
Узбекистана им. М. Улугбека, Узбекистан, г. Ташкент
Рашидова Камила Хамидовна
доктор философии (PhD) по химическим наукам, доцент кафедры химии Джизакского государственного
педагогического института, Узбекистан, г. Джизак
Aзимов Лазизбгк Aзaмaтович
докторант кафедры физической химии, Национального университета Узбекистана им. М. Улугбека,
Узбекистан, г. Ташкент
DEVELOPMENT OF TWO-COMPONENT CORROSION INHIBITORS BASED ON POLYELECTROLYTES AND HETEROCYCLIC COMPOUNDS
Xamdam Akbarov
Doctor of Chет1са1Sdernes, professor, Head of the Department of Physwal Chemistry National University of
Uzbekistan them. M. Ulugbek, Uzbekistan, Tashkent
Kamila Rashidova
Do^or of Philosophy in Chemistry (PhD), teaser of Department of Chemistry, Jizzakh State Pedagogwal Institute,
Uzbekistan, Jizzakh
Lazizbek Azimov
Do^oral student, Department of Physwal Chemistry, National University of Uzbekistan named after M. Ulugbek,
Uzbekistan, Tashkent
ЛННОТЛЦИЯ
В дaнной рaботe рaccмaтривaютcя рeзультaты грaвимeтричecкого опрeдeлeния cтeпeни зaщиты двухкомнатных ингибиторов коррозии. В рaботe иccлeдовaлоcь влияние и рaзличных фaкторов та эффективность ингибиторов. Установлено, что двухкомпонентные ингибиторы являются эффeктивными выcокотeмпeрaтурными в процессе коррозии углеродистых сталей.
ABSTRACT
This paper presents the results of gravimetric determination of the degree of protection of two-component corrosion inhibitors. The work investigated the effect and various factors on the effectiveness of inhibitors. It is established that two-component inhibitors are effective high-temperature in the process of corrosion of carbon steels.
Ключевые слова: коррозия мeтaллов, зaщитa от коррозии, ингибитор коррозии, про^гс рaботы ингибиторов коррозии, ПМФК (пинридин-1 илмeтилeнфоcфоновaя киcлотa), НПМФ (3-нитрофeнил пинридин 1-ил мeтилeнфоcфоновaя киcлотa), 1-(фeнил диaзо) 2,4-протаргил эфир рeзорцинa (ША-25).
Keywords: metal corrosion, corrosion protection, corrosion inhibitor, corrosion inhibitor operation process, PMPK (piperidin-1 ylmethylene phosphonic acid), NPMF (3-nitrophenyl piperidine 1-yl methylene phosphonic acid), 1- (phenyl diazo) 2,4 -propargyl ether resorcinol (ША-25)
Библиографическое описание: Акбаров Х.И., Рашидова К.Х., Азимов Л.А. Разработка двухкомпонентных ингибиторов коррозии на основе полиэлектролита и гетероциклических соединений // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. 2019. № 11(65). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8033
ВВЕДЕНИЕ
В cвязи c ужecточeниeм трeбовaний к oxpaHe oкружaющeй cрeды кoличecтвeнными мeтoдaми прoгнoзирoвaния пoкaзaнa эффeктивнocть зaщиты мeтaллoв индивидуэльными химичecкими coeдинeниями, чтo резким oбрaзoм oгрaничивaeт круг рэнее известных ингибитoрoв. [1]. ^этому все бoлee aктуaльнoй cтaнoвитcя paзpaбoткa экoлo-гически бeзoпacных, мaлoтoкcичных, MTOroKoM-пoнeнтных ингибитopoв. Перспективными ингиби-торэми тaкoгo poдa являются смеси, coдepжaщиe в cвoeм cocтaвe coeдинeния, сго^бные oбpaзoвывaть caмoopгaнизующиecя пoвepхнocтныe cлoи [2]. Ha сегодняшний день в мире ocoбoe внимэние уделяется coздaнию товых пoлифункциoнaльных ингибитopoв, пpeдoтвpaщaющих химическую, элек-тpoхимичecкую, микpoбиoлoгичecкую кoppoзию и coлeoтлoжeниe, при этoм является вэжным их э^-лoгичecкaя бeзoпacнocть. В пpoмышлeннo рэзвитых стрэнэх paзpaбoтaны и нэшли применение ряд мш-гoфункциoнaльных ингибитopoв та ocнoвe фocфopcoдepжaщих coeдинeний: пpoизвoдных фocфopнoй и фocфoнoвoй киcлoт и opra^-фocфoнaтoв и их кoмпoзиций с пoлиэлeктpoлитaми и кoмплeкcoв с дотами мeтaллoв.
Haибoлee перспективными являются
opгaничecкиe peaгeнты, среди кoтopых ocнoвнoe мecтo зэнимэют фocфopныe coeдинeниe, пpoизвoд-ные та ocнoвe фocфoнoвых rh^o^ Эти coeдинeния oблaдaют pядoм уникальных cвoйcтв, oдним из го-торых является вoзмoжнocть oбpaзoвaния при oпpeдeлeнных уcлoвиях мaлopacтвopимых coeдинeний [3]. Органические ингибиторы кoppoзии является вeщecтвaми смешендого действия; oни зaмeдляют и кэтодную, и aнoдную peaкции ^ppo-з^ндого пpoцecca. [4].
МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
В дэндой paбoтe иccлeдoвaли ингибитopы двух-кoмпoнeнтнoгo типэ та ocнoвe пoлиэлeктpoлитa и фocфopcoдepжaщих coeдинeний. Иccлeдoвaния пpoвeдeны в фoнoвых pacтвopaх cocтaвa: 5% Na2SO4+ 3% H2SO4 (Ф-1) и в нeйтpaльнoй среде (Ф-2). Элeктpoды изгoтoвлeны из Ст.3 cocтaвa %: Бе=98,36; С=0,20; Mn=0,50; Si=0,15; P=0,04; S=0,05; Cr=0,30; Ni=0,20; Cu=0,20. В грэвиметрических экспериментэх иcпoльзoвaнныe oбpaзцы стэли в виде плэстин paзмepoм: 3,0 х 3,0 х 0,1 см, oбpaбoтaнныe aбpaзивнoй бумaгoй SIC мapoк 320, 400 и 600, cooтвeтcтвeннo. Объектэми иccлeдoвaния являлись (нэтрий кapбoкcимeтил цeллюлoзa (NaКМЦ) и ее смеси с ПМФК (пиперидин-1-илмeтилeнфocфoнoвaя киcлoтa), НПМФ (3-нитpoфeнил пиперидин 1-ил мeтилeнфocфoнoвaя киcлoтa), 1-(фенил диaзo) 2,4-пpoпapгилoвый эфир peзopцинa (ША-25). Были пpoвeдeны экспериментэльные paбoты пo oпpeдeлeнию oto-pocти кoppoзии paбoчeгo элeктpoдa в coлeвых
средах в присутствии исследованных ингибиторов при их различных концентрациях и соотношениях в определенном температурном интервале
гравиметрическим методом. Для получения усредненного результата, каждый эксперимент проводился трижды, чтобы получить точный результат.
Коэффициент торможения: у = — (1);
К
степень защиты (%) рассчитывали с использованием уравнение :
Z = *100%
(2)
где / и ¡с -токи коррозии соответственно в отсутствии и присутствии ингибитора. Скорость коррозии (ю) определялась по следующему уравнению:
(3)
Р- убыль в массе электрода, г; п- валентность металла; 26,8- число Фарадея;
8-площадь электрода, см2; т- время испытания, ч; А- атомная масса металла.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
В таблице 1 приведены результаты определения скорости коррозии, коэффициента торможения и степени защиты стали №КМЦ с гетероциклическими производными при различных фоновых растворах в зависимости от концентрации ингибитора. Из таблицы видно, что ингибиторы на основе гетероциклических производных проявляют несколько большую ингибирующую способность. С увеличением концентрации ингибиторов защитная способность их возрастает до концентрации 30 мг/л, а в дальнейшем изменяется незначительно. С увеличением температуры среды ингибирующая способность №КМЦ и гетероциклических производных также повышается, что свидетельствует об усилении хемосорбционных процессов. Ингибиторы №-КМЦ и его смеси с ПМФК, НПМФ, (ША-25) концентрацией 10 мг/л до 30 мг/л. Исследованные смеси по данным десятисуточных испытаний проявляют высокие защитные свойства от 82,64% до 88,21 % при температуре 20 0С (Табл.1). Результаты гравиметрических исследований и расчетов значений скорости коррозии, коэффициента торможения и степени зашиты гетероциклических соединений с полиэлектролитами при различных температурах приведены в таблице 2.
c
Тaблицa 1.
Результаты гравиметрического определения степени защиты образцов стали Ст3 ингибиторами ^-КМЦ - ПМФК, ^-КМЦ - НПМФК, ^-КМЦ - ША-25 при температуре 25 0С в различных
концентрациях
Ингибитор С, мг/л К, (г/м2*сут) У Ъ, %
№-КМЦ - ПМФК 0 123,71 -
10 29,48 4,19 76,17
15 28,06 4,40 77,31
20 22,89 5,40 81,49
25 21,62 5,72 82,52
30 21,47 5,76 82,64
№-КМЦ - НПМФК 0 141,98
10 34,95 4,06 75,38
15 31,19 4,55 78,03
20 21,73 6,53 84,69
25 21,35 6,65 84,96
30 20,13 7,05 85,82
№-КМЦ - ША-25 0 158,13 1
10 24,53 6,44 84,48
15 22,71 6,96 85,63
20 19,31 8,18 87,78
25 19,08 8,28 87,93
30 18,64 8,48 88,21
С повышением температуры (Табл.2) значения коэффициента торможения и степени защиты двухкомпонентных ингибиторов на основе гетероциклических соединение и полиэлектролитов в эквимолярных соотношениях, в зависимости от химической природы второго компонента, возрастают. Для всех исследованных двухкомпонент-ных систем с повышением температуры наблюдается увеличение значений коэффициента торможения и степени защиты, что свидетельствует о хемосорбционных процессах. Из (Таблица 2) видно, что с изменением температуры композиция ША-
25-Ка-КМЦ значения степени защиты увеличиваются и изменяются в пределах от 83,54% до 95,18%.
Эти соединения обладают рядом уникальных свойств, одним из которых является возможность образования при определенных условиях малорастворимых соединений, имеющих
полимерное строение. Имея в своем составе одновременно аминогруппу и остаток фосфоновой кислоты, эти соединения обладают широкими возможностями практического использования в комплексонов и аналитических реагентов.
Тaблицa 2.
Результаты гравиметрического определения степени защиты (Фон-1) ^а-КМЦ), (ША-25), ША-25^а-КМЦ (Синг.=0,001 %) в при различных температурах
Ингибитор 0С К, (г/м2*сут) У Ъ, %
Фон 20 132,73 -
ША-25 28.6 4.64 78.45
№-КМЦ 59.9 2.73 63.23
ША-25-Ш-КМЦ 21.84 6.07 83.54
Фон 40 148,44 - -
ША-25 27.7 5.36 81.32
№-КМЦ 54.12 2.74 63.54
ША-25-Ш-КМЦ 16.85 8.81 89,65
Фон 60 162,83 - -
ША-25 15.76 10.33 90.32
№-КМЦ 58.6 2.78 63.98
ША-25-Ш-КМЦ 11.1 14.7 95.18
Согласно экспериментальным данным наибольшее действие среди индивидуальных ингибиторов на скорость коррозии стали при 200С в проявляет ингибитор ША-25, но исследованные индивидуальные ингибиторы не являются
эффективными, наиболее высокий защитный эффект которых достигает до 78,45% при 200 С и 90,32% при 600С (Табл.2). Смешанный ингибитор ША-25-№-КМЦ с увеличением температуры становится более эффективным, степень защиты
которого достигает до 93,65% при 400С и до 97,12% при 600 С (Табл.3). Такие результаты позволяют сделать вывод о том, что данные ингибиторы химически взаимодействуют с поверхностью стали и
ноябрь, 2019 г.
наблюдаются процесса химической адсорбции, о чем свидетельсвует увеличения степени защиты при увеличении температуры.
Таблица 3.
Результаты гравиметрического определения степени защиты (Фон-2) ^а-КМЦ), (ША-25) ,ША-25^а-КМЦ (Синг.=0,001 %) в при различных температурах
Ингибитор 0C К, (г/м2*еут) У Z, %
Фон 20 156.14 -
ША-25 31.21 5.00 80.01
Na-КМЦ 57.87 2.79 64.15
ША-25-Ш-КМЦ 24.8 6.29 84.12
Фон 40 165.23 - -
ША-25 23.31 7.09 85.89
Na-КМЦ 56.58 2.85 64.85
ША-25-Ш-КМЦ 17.1 9.66 93,65
Фон 60 166.38 - -
ША-25 14.32 11.4 91.23
Na-КМЦ 56.37 2.86 65.01
ША-25-Ш-КМЦ 4.70 34.7 97,12
ЗАКЛЮЧЕНИЕ средах. Степень защиты данной композиции увели-
Таким образом, исследуемая композиция ША- чивается с повышением температуры, что
25-Ка-КМЦ наиболее эффективен в нейтральных свидетельствует о хемосорбционных процессах.
Список литературы:
1. Wang W., Peter E.J., Zhiyong R., Electrochemical corrosion of carbon steel exposed to biodiesel/simulated seawater mixture // Corros. Sci. - UK, 2012, -Vol. 215, -pp. 57-61
2. Bouayed M., Rabaa H., Srhiri A., Saillard J.Y., Ben Bachir A., Le Beuze A., Experimental and theoretical study of organic corrosion inhibitors on iron in acidic medium // Corros. Sci. - UK, 1999, -Vol. 41 -pp. 501-509.
3. Холиков А.Ж., Акбаров Х.И. Влияние двухкомпонентных ингибиторов на коррозию стали в различных пластовых водах // Химическая промышленность. -Санкт-Петербург, 2014. -Т.91. -№6. -C. 37-43. ;
4. Engel R., Lee J., Cohen I. Synthesis of carbon-phosphorus bonds // Florida,-CRC Press LLC- 2000.-187 р.
5. Eshmamatova N.B., Akbarov Kh.I. Quantitive value of effectivity of nitrogen and phosphor-containing ingibitors by the results electrochemical and gravimetical investigations // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. Mach-April, 2016. -P. 132-135.
6. Kholikov A.J. Phisico-chemical properties alkilaminomethylen-fosfonovyh inhibitors // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. -Vienna (Austria), 2015.-№11-12. -Р.68-71.
