CC BY
1
A UNIVERSUM:
№ 7 (124)_ЛЛ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_июль. 2024 г.
СИНТЕЗ, ИССЛЕДОВАНИЕ И СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ НА ОСНОВЕ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ ПРОИЗВОДСТВА
И ПОТРЕБЛЕНИЯ
Содикова Мунира Рустамбековна
соискатель,
Ташкентского научно исследовательского института химической технологии,
Узбекистан, Ташкентская область, Зангиатинский район, п/о Шуро-базар E-mail: [email protected]
SYNTHESIS, RESEARCH AND SPECTROMETRIC IDENTIFICATION OF CORROSION INHIBITORS BASED ON SECONDARY RAW MATERIALS OF PRODUCTION
AND CONSUMPTION
Munira Sodikova
Applicant,
Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology,
Uzbekistan, Tashkent region, Zangiata district, Shurabazar settlement
АННОТАЦИЯ
Разработаны различные композиции для ингибирования коррозии металлов с использованием вторичного сырья масложирового и химического производства, а также продуктов переработки вторичного полимера.
Исследована спектрометрическая идентификация отдельных компонентов и ингибирующих композиций. Было определено влияние концентрации полученного соединения на агрессивность коррозионной среды. Определен подбор рабочего соотношения реагентов, выбор температуры и времени процесса.
ABSTRACT
Various compositions have been developed to inhibit metal corrosion using secondary raw materials from oil and fat and chemical production, as well as products from recycled polymer processing.
Spectrometric identification of individual components and inhibitory compositions was studied. The effect of the concentration of the resulting compound on the aggressiveness of the corrosive environment was determined. The selection of the working ratio of reagents, the choice of temperature and time of the process have been determined.
Ключевые слова: олеин пальметиновая фракция/смесь хлопкового соапстока, диэтаноламин (ДЭА), полиэтиленполиамин (ПЭПА), отработанный продукт ДЭА, отработанный продукт метилдиэтаноламина, полиэтилентерефталат, ингибирующая композиция, степень защиты, ИК-спектры
Keywords: olein palmetine fraction/cottonseed oil blend, diethanolamine (DEA), polyethylene polyamine (PEPA), waste product DEA, waste product methyldiethanolamine, polyethylene terephthalate, inhibitory composition, degree of protection, IR spectra
Введение
В настоящее время, несмотря на обширную номенклатуру существующих ингибиторов коррозии, существует проблема расширения их ассортимента за счёт создания доступных новых ингибиторов с более высокими защитными характеристиками и низкой себестоимостью за счет применения вторичного сырья производств и потребления.
На сегодняшний день широкое применение в качестве ингибиторов коррозии получили различные композиции из органических соединений, которые содержат атомы или функциональные группы, увеличивающие адсорбционную способность на поверхности металла благодаря донорно-акцепторным и водородным связям.
В настоящей работе исследованы новые доступные композиции, базирующиеся на ресурсосберегающей технологии для ингибирования коррозии металлов в растворах кислот, средах и пластовых водах содержащий сероводород.
Целью исследований является разработка ими-дазолиновых соединений на основе вторичных продуктов масложирового производства, а именно олеин пальмитиновой фракции/смеси хлопкового соапстока, и ПЭПА с частичной заменой последнего на отработанные продукты диэтаноламина и метил-диэтаноламина, подбор рабочего соотношения реагентов, выбор температуры и времени процесса, а
Библиографическое описание: Содикова М.Р. СИНТЕЗ, ИССЛЕДОВАНИЕ И СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ НА ОСНОВЕ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 7(124). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/17921
также спектрометрическая идентификация отдельных компонентов и определение степени защиты ингибирующих композиций.
Экспериментальная часть
В качестве исходного сырья для ингибирующих композиций использовали олеин пальмитиновую фракцию/смесь хлопкового соапстока (ОПФ ХС), в отдельных случаях синтетические жирные кислоты (СЖК) хлопкового масла (СЖК ХМ), амины (поли-этиленполиамин, диэтаноламин и его отработанный продукт (ОПДЭА), отработанный продукт метилди-этаноламина (ОПМДЭА)).
Выбор исходного сырья олеино-пальмитиновой фракции/смеси содержащей 53,62% кислот [1] обусловлен возможностью получать на их основе ими-дазолиновые соединения путём реакцией между органической кислотой (как правило, жирной кислотой в качестве которого выбрано ОПФ ХС, СЖК ХМ) и аминов (ПЭПА, ОПДЭА, ОПМДЭА), изменяя соотношение компонентов, можно получить широкий спектр соединений со свойствами, ингибиторов коррозии для различных отраслей.
В научных источниках описаны некоторые ИК-спектры вышеуказанных исходных продуктов, однако данные эти разрознены.
В данной работе исследовали не только традиционную идентификацию индивидуальных веществ, но качественный и количественный анализ многокомпонентных смесей методами хроматографии и ИК-спектроскопии.
Инфракрасные спектры вышеуказанных исходных реагентов, реакционной смеси или продуктов сняты на Фурье-спектрометре Bruker Invenio S-2021, в интервале 4000-400 см 1 ATR.
Хроматографические методы анализа исследовали на хромато-масс-спектрометре «Agilent Technology» GC 7890B/MS 7000D, с применением капиллярной колонки размером 30м*0,25мм*тол-щина фазы 0,25 мкм (неподвижная фаза состоит из 5% фенилметилсилоксана и 95 % диметилполиси-локсана). Газ- носитель - водород.
Спектрометрическая идентификация отдельных компонентов и ингибирующих композиций и их обсуждение
Методом ИК-спектроскопии исследована олеин пальмитиновая фракция/смесь (рис.1) и другие предполагаемые компоненты для ингибирующих композиций, причем ОПФ ХС является основным сырьевым источником для создания ингибирующих композиций.
Известно, что жирные кислоты хлопкового масла включают остатки карбоновых кислот, содержащие от 12 до 24 атомов углерода, в основном цепочки С18. Рассмотрим, какой вклад вносят в ИК-спектры исследуемых веществ углеводородные фрагменты. В спектрах всех соединений, содержащих углеводородную цепь (как насыщенных, так и ненасыщенных), наблюдаются интенсивные полосы с максимумами при 2853 см-1, можно отнести к валентным (v) колебаниям С-Н связи в группе СН2 (2853+10 см-1).
IRUKL
CXJ
ю со о
СО т^ СО
О CN Ю
О ОЭ СО
СО СЧ СЧ
im\s 111\
Т-СМСМЮЮСОЮСО-^Г СОСОт-Г^СО-Э-СЧт-О) -Э--Э--Э-СОСЧСЧСЧТ-0
CNCO CNCO О Г^СО со
Т
~г
3500
3000
2500 2000
Wavenumber cm-1
1500
1000
500
Рисунок 1. ИК спектры олеин пальмитиновой фракции (смеси)
При всестороннем исследовании ИК- спектра олеин пальмитиновой фракции/смеси (ОПФ ХС)
хлопкового соапстока отслеживали следующие полосы:
помимо углеводородной цепи, имеется карбоксильная группа, причём здесь надо учитывать как колебания карбонильной группы (С=О), так и связей С-О и О-Н. Вследствие образования водородных связей между атомом водорода гидроксила и атомом кислорода карбонильной группы, карбоно-вые кислоты существуют в виде димеров или высших полимеров. Валентные колебания ОН- группы в димерах проявляются в виде очень широкой полосы в области 3000-2850 см-1 с рядом пиков. Несмотря на то, что в области 3008 - 2853 см-1 находятся интенсивные полосы поглощений СН-связи метильной и метиленовых групп, пик около 3008 см-1 является характерным для V О-Н колебаний кислот. Также в ИК-спектрах карбоновых кислот в диапазоне 2700 - 2500 см-1 есть небольшие пики, характерные для колебаний V О-Н с сильной водородной связью. Также валентным колебаниям около 3008 см-1 группы характерны для -СН=СН- для цис- изомеров и по небольшим пикам в областях деформационных колебаний ненасыщенной С-Н связи. В спектре появляется сильный пик в области 1725 -1705 см-1, эта полоса обусловлена валентными колебаниями карбонильной группы (С=О).
В ИК-спектре карбоновых кислот ОПФ ХС в ин-тервале1440-1395 см-1 появляется полоса, относящаяся к валентным колебаниям связей С-О и тесно связанным с ними плоскостным деформационным колебаниям О-Н. У ОПФ ХС, колебаниям в области 1465 - 1375 см-1 соответствует пики 1375, 1412, 1432 и 1461 см-1, кроме того, наблюдается слабый пик 1410 -1414 см-1 , который можно отнести к деформационным колебаниям группы СН2, непосредственно связанной с карбоксилом. В этой области также могут наблюдаться полосы колебаний ненасыщенной жирной цепи. Небольшой пик около 1225 см-1 можно отнести к V С-С колебаниям СН2 группы углеводородной цепи, связанной с полярным карбоксилом.
Внеплоскостные деформационные колебания О-Н связи карбоксильной группы у ОПФ ХС проявляются в виде полосы в интервале 940 - 925 см-1, которые характерны для кислот и это связано с образованием водородных связей гидроксильной группой.
В спектрах ОПФ ХС, содержащих углеводородную цепь, наблюдаются интенсивные полосы с максимумами при 2853 см-1, этот пик можно отнести к валентным (V) колебаниям С-Н связи в группах СН2 (2853+10 см-1). При наличии в углеводородной цепи 4 и более идущих подряд групп СН2, в ИК-спектрах появляется полоса вблизи 720 см-1, эта полоса также связана с деформационными (маятниковыми) колебаниями метиленовых групп. Валентные колебания С-Н связи группы =СН - проявляются в области 3025 - 3005 см-1.
При спектрометрической идентификации поли-этиленполиамина (рис.2) отслеживали следующие полосы:
особое внимание в спектре ПЭПА необходимо обратить на пик 1598 см-1, относящийся к деформационным колебаниям связи ^Н, водород в составе которой способен участвовать в различных реакциях координации и обмена. В спектрах присутствуют волновые числа, характерные для симметричных vs(NH2) 3352 см-1 и ассиметричных vas(NH2) 3280 см-1 колебаний аминных групп. Присутствует ряд волновых чисел, которые относятся к симметричным vs(СH2) 2933 см-1 и асимметричным валентным vas(СH2) 2803 см-1, деформационным веерным колебаниям vд(СH2) 1349 см-1 метиленовых групп, деформационным колебаниям NH vд (NH) 1596 см-1 и МЙ2 vд(NH2) 1456 см-1 групп. Ярко выражены колебания скелетных связей при v(CN) 1059-1273 см-1и v(CС) 837 см-1.
ГТ^З
ВКиКЕК
СО СЧ
ю> сЗ
со о-^со
СЧ Ют—СО сч счсчсч
/шшт
ЮО(С юг-
^^со смт
-ООСОСОСОСОЮПОНОт-Шт -т—т—ст5сосог—г—г—сососоюют:1
3500
3000
2500 2000
Wavenumber ст-1
1500
1000
500
Рисунок 2. ИК спектры полиэтиленполиамина
На спектрах диэтаноламина (рис.3) представленных ниже отслеживали следующие полосы:
ассоцированные гидроксильные группы при 3400-3300 см-1, полосы в области 1048-1128 см-1 характерны для валентных колебаний СЮ-С связи, полоса поглощения при 1066 см-1 указывает на то, что они первичные. Полосы поглощения при 2877, 2816
см-1 относятся к колебаниям метиленовых групп, связанных с кислородом и азотом соответственно. Валентные колебания -СН2- групп, связанных с полярными группами, наблюдаются при 1448, 1247, 1153 см-1. Деформационные колебания -СН2- групп наблюдаются при 769, 731 см-1.
-э- осм
СО СОт-ОЭ СОСО
-1-1-
2500 2000
Wavenumber ст-1
3500
3000
1500
1000
500
Рисунок 3. ИК сг
Проведены исследования и идентификация отработанного диэтаноламина ИК-спектрометриче-ским и хроматографическими методами анализа (рис.4, рис.5) Так на ИК- спектрах отработанного диэтаноламина (рис.4) отслеживали следующие полосы:
наблюдаются валентные колебания О-Н групп 3200-3400 см-1 , полосы в области 1048-1128 см-1 характерны для валентных колебаний СЮ-Н связи, полоса поглощения при 1044 см-1 указывает на то, что они первичные спирты, полоса поглощения при 1121 см-1 указывает на то, что они вторичные
диэтаноламина
спирты, полоса поглощения при 1203 см-1 указывает на наличие фенола, полоса поглощения при 1246 см-1 можно отнести к деформационным колебаниям группы R-О-Н, полосы поглощения 1300-1410 см-1 указывает на присутствие первичных, вторичных и третичных спиртов, полосы поглощения 1655-1635 см 1, свидетельствуют о наличии 2 групп С=О, полосы поглощения 1440-1395 см-1 относятся к деформационным колебаниям гидроксильной группы ОН карбоксильной группы, полосы поглощения 29752950 см-1 можно отнести к асимметричным валентным vas(-СHз)
О
О
ю
счио*^
ЮОИЛ
асосо счсчсч
СО 05Г-~т-';ГС0С0 т-со ю^-юо^о СЧ Ю 'гГ'гГСОСОСЧСЧ т-
3500
3000
п-г
2500 2000
Wavenumber ст-1
1500
1000
500
Рисунок 4. ИК спектры отработанного диэтаноламина
Результаты идентификации химического соединения - отработанного диэтаноламина представлены на хроматограмме (рис.5), при этом результаты анализа проведенной идентификации соединений и ключевых примесей следующее: диэтаноламина - 75,99%;
АЬипСапое
1,4-бис(2-гидроксиэтил) пиперазина - 2,32%; метилак-рилонитрила - 19,74%; остаточные жирные кислоты -/11.95%.
1200000 1100000 1000000 900000 800000 700000 600000 500000 400000
Т1С ^5 04 24-1 DA.DXCata.oCf 9.982
18.565
2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00
Т1те->
Рисунок 5. Идентификация и хроматографическое определение отработанного диэтаноламина
На ИК-спектрах отработанного метилдиэтанола-мина (рис. 6) отслеживали следующие полосы:
так наблюдаются полосы в области 3200-3400 см-1 относящиеся к валентные колебания О-Н групп, полосы поглощения 2975-2950 см-1 можно отнести к асимметричным валентным vas(-СH3), полосы поглощения 2975-2950 см-1 можно отнести к асимметричным валентным vas(-СH3), в спектре наблюдаются слабые пики в области 2850 - 2900 см-1, которые обусловлены валентными колебаниями карбонильной группы (С=О), полосы поглощения 16551635 см-1, свидетельствуют о наличии двух групп
С=О, полосы поглощения 1300-1410 см-1 указывает на присутствие первичных, вторичных и третичных спиртов, полосы поглощения в области 1260-1240 см-1 относятся к симметричным валентным колебаниям кольца циклических эфиров, полосы поглощения средней интенсивности в интервале 1150-1060 см-1 относится к валентным колебаниям -С-О-С- углеродного скелета, четыре полосы (1026, 1072, 1137,1196 см-1) поглощения в интервале 1220-1020 см-1 можно отнести к алифатическим аминам, а также частично к ацеталям С-О-С-О-С
о о
о
О)
о оо
о к
о со
о ю
о тг
Г- (МЮ
ю спю
О) СОСО
(М (М(М
СОСЧ СО СО I— (МЮ Ю(М Ю СТ> СО СОСО СМ т— т— ОО
3500
3000
1-г
2500 2000
Wavenumber ст-1
1500
1000
СО СОС1 Ю
500
Рисунок 6. ИК спектры отработанного метилдиэтаноламина
Хроматографснесюш методом определеш>1 (рис.7) качественный и количественный состав отработанного метилдиэтаноламина и выявлено содержание
мдтилдиэтаноламина - 87,29%; пиперазина - 9,64%; 1,8-бис(диметиламино)нафталина - 3,07%.
4800000 4600000 4400000 4200000 4000000 3800000 3600000 3400000 3200000 3000000 2800000 2600000 2400000 2200000 2000000 1800000 1600000 1400000 1200000 1000000 800000 6 0 0 0 0 1 400000
TIC: v-0 4 0 4 2 4 -2 D A .D \ d a ta .c d f
9.230
3.279
7 1 7
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
Рисунок 7. Идентификация и хроматографическое определение отработанного метилдиэтаноламина
ИК-спектры исходного сырья для ингибирующих композиций, на предмет его идентификации и структурного анализа, проводился также путем сопоставления с библиотечными спектрами и/или сравнения со справочными данными, широко представленными в литературе [2,3].
Не смотря на схожесть спектральных профилей для отработанных диэтаноламина и метилдиэтано-ламина, тем не менее, можно выделить особенности, т.е. перераспределения интенсивностей отдельных полос поглощения в зависимости от отработанного продукта, при этом в некоторых случаях отмечается проявление новых полос. Выявление подобных особенностей и привязка их к тому или иному образцу позволяет создать систему идентификации исследуемых продуктов.
Методы получения и исследование защитных свойств ингибирующих композиций
Использование вторичного ПЭТ и продуктов его модификации (продукт амминолиза ПЭТ) с выше рассмотренными и исследованными аминами и их вторичными продуктами позволяет решать глобальную проблему переработки бытовых и производственных отходов, что ведет к снижению экологической нагрузки, экономии дорогостоящих сырьевых ресурсов. С другой стороны, позволяет получать новые продукты и материалы, в том числе ин-гибирующие композиции с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Проведения реакции аминолиза полиэтиленте-рефталата с целью получения ингибирующей композиции (ИК-I) проводили следующим образом: в трехгорловую колбу, оснащенную мешалкой, обратным холодильником, термометром, поместили по-лиэтилентерефталат (ПЭТ) и полиэтиленполиамин (ПЭПА) в соотношении 1:2. Реакцию проводили в токе инертного газа (аргона). На начальном этапе процесса температуру поднимали до 60°С и выдержав 1 час, далее температуру поднимали до 120-1300С и в течении 1 часа вели реакцию, затем в течении трех часов выдерживали при температуре 140-1500С, при общей продолжительности процесса 5 часов, образовался олигомерный продукт светло желтого цвета. Основные защитные свойства инги-бирующих композиций приведены в таблице 1.
Ингибирующую композицию (ИК-II) также получали по вышеуказанному методу при следующем количестве ПЭТ:ПЭПА 1:4 мас.ч. Основные защитные свойства ингибирующих композиций приведены в таблице 1.
Ингибирующую композицию на основе из СЖК ХМ получали следующим образом: на начальном этапе процесса смесь компонентов из СЖК ХМ:ПЭПА в соотношении 1:1 мас.ч. тщательно перемешав добавляли фурфурол в количестве 0,15 мас.ч. затем температуру реакционной смеси поднимали до 80-90°С и выдержав 1 час при соответствующей температуре образовавшийся олигомерный продукт, исследовали в качестве ингибирующей
композиции (ИК-Ш). Основные защитные свойства ингибирующих композиций приведены в таблице 1.
Данные таблицы показывают, что при небольших 0,5-1,0 г/л ИК-1 и ИК-П полученного на основе ПЭТ:ПЭПА в 1:2 и 1:4 мас.ч. соответственно, прояв-
ляют ингибирующие свойства и степень защиты достигает в пределах 54-71%. Оптимальной с экономической и технологической точки зрения является концентрация 0,8-1,0 г. ингибитора, взятого на 1000 мл среды.
Таблица 1.
Защитные свойства ингибирующих композиций ([,П,Ш) по отношению к стали Ст.3 в 10%. Н^
и 10% Ш804
Агрессивная среда Синг, г/л Время, 1. час. Скорость коррозии, Ук, гр-м2-ч 1 Степень защиты 2,%
ингибирующая композиция (ИК-1)
10% НС1 0 24 2,1943 -
0,5 24 0,9672 55,92
0,6 24 0,8387 61,78
0,7 24 0,7586 65,43
0,8 24 0,6243 71,55
1,0 24 0,6370 70,97
ингибирующая композиция (ИК-11)
10% НС1 0 24 2,1897 -
0,5 24 0,9882 54,87
0,6 24 0,8706 60,24
0,7 24 0,7725 64,72
0,8 24 0,6473 70,44
1,0 24 0,6718 69,32
ингибирующая композиция (ИК-Ш)
10% НС1 0 24 2,2001 -
0,5 24 0,9568 56,51
0,6 24 0,9020 59,00
0,7 24 0,7940 63,91
0,8 24 0,5491 75,04
1,0 24 0,4352 80,22
Далее исследования были направлены на получения новых видов ингибирующих композиций - ими-дазалиновых соединений полученных на основе олеин пальмитиновой фракции хлопкового соапстока (ОПФ ХС) и ПЭПА, при этом ингибирующую композицию (ИК-1У) получали следующим образом: в трех-горловую колбу, оснащенную мешалкой, обратным холодильником, термометром, помещали ОПФ ХС и ПЭПА в соотношении 1:1. Процесс синтеза проводили в масляной бане в токе инертного газа (аргона),
поэтапно при ступенчатом режиме нагревания. Так на начальном этапе синтеза температуру поднимали до 130-140°С, 1 час, затем температуру поднимали до 140-1500С и 150-1600С и при каждой указанной температуре в течении 1 часа проводили реакцию, далее температуру реакции поднимали до 230-2400С и синтез проводили в течении 3 часов. Исследована структура полученного продукта (рис.8) и изучены ингибирующие свойства ингибирующей композиции (ИК-1У) таблица 2.
IRUKI
WM
со со г— cn cn со со со со i
I СО ю ^ со
05со cn счют-г—сососо
со cd -тг cococnocooîi--
г—со о ■^юсоаэ^счс:
coco cn cncocococo^t-
азаз со мсюют'Ч-^
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Wavenumber cm-1
Рисунок 8. ИК спектры продукта амминолиза вторичного полиэтилентерефтала
На спектрах исследуемого продукта (рис.8) отслеживали следующие полосы поглощения:
наблюдаются полосы поглощения С=О линейного амида в областях 1680-1630 см-1; деформационные (1462 см-1) и валентные (2920 см-1) колебания С-Н связи СН2 групп; деформационные (1372 см-1) и валентные (2852см-1) колебания С-Н связи СН3 групп;
полосы поглощения -CONHR вторичного амида в областях 3330-3070 см-1; деформационные (936 см-1) колебания О-Н связи кислоты; колебания С-Н связи (722 см-1) в СН2 группе; деформационные (1537 см-1) колебания Ы-Н связи; полосы поглощения ЫЫН2- группы аминокислоты в областях 31303030 см-1; валентные (1633 см-1) колебания С=Ы связей; которые подтверждают формирование имидазо-линового цикла; 3058 см-1 - колебания Ы-Н связей
амидных групп; 3500-3200 см-1-полоса валентных колебаний связанных ЫН-групп; В интервале 32963213 см-1 наблюдаются колебания свойственные для связанной -ОН группы. Наблюдается пик при длине волны 1737см-1, характерный для альдегидных групп; 1560 и 1640 см-1- полосы колебания амид-ного фрагмента С-ЫН; следует отметить также, исследуемый продукт относится к имидазолиновому соединению и содержит как указано выше группу С=Ы и ароматическое кольцо, полосы поглощения, характерные для этих групп проявляются в области 1500-1690 см-1. Кроме того авторы [4]. отмечают, что у сопряженных циклических систем колебания связей С=Ы можно отнести к интервалу частот 16601480 см-1, что и наблюдается в ИК-спектрах наших соединений.
Таблица 2.
Защитные свойства ингибирующих композиций (IV) по отношению к стали Ст.3, в 10% Н^
Агрессивная среда Синг*, г/л Время, t. час. Скорость коррозии, Vk, гр-м2-ч-1 Степень защиты Z,%
активная основа ИК (IV) растворенная в растворителе "646" (1:10)
10% HCl 0 24 2,2117 -
0,3 24 0,4370 80,24
0,5 24 0,3733 83,12
На примере ингибирующей композиции (ИК-IV) изучена растворимость ингибирующей композиции, так при соотношении ИК-1У: растворитель 0,5г:5мл, композиция плохо растворима в воде, хорошо растворима в органических растворителях, как изобутиловый спирт, растворитель 646, сивушное масло, не полностью растворим в изопропиловом
спирте, бутилгликоле, толуоле, не растворим в органических растворителях как бутилацетат, метилаце-тат, метаноле, бензине, диметилформамиде.
Изучение защитных свойства ингибирующих композиций по отношению к стали Ст.3, в 10% HCl в зависимости от растворимости активной основы, для дальнейших исследований были выбраны два растворителя, «растворитель 646» и «сивушное
масло» - вторичный продукт биохимического завода.
Ингибирующую композицию (ИК-У) на основе олеин пальмитиновой фракции хлопкового соап-стока (ОПФ ХС) получали в условиях по примеру ингибирующей композиции (ИК-1У) при следующем количестве исходных реагентов ОПФ ХС: ПЭПА: ОПДЭА (отработанный продукт диэтанола-мина) в соотношении 1:0,5:0,5 соответственно. Применяемые в исследованиях ОПДЭА и отработанный метилдиэтаноламина (ОПМДЭА) представляют со-
бой практический интерес использования их при частичной или полной замене аминов, в том числе по-лиэтиленполиамина. Данный вид продукта образуется при многократном и продолжительном использовании диэтаноламина (ДЭА) и метилдиэтанола-мина (МДЭА) при этом абсорбционные растворы безвозвратно теряют свои эффективные эксплуатационные свойства, сохранив при этом функциональные свойства. Исследована структура полученного продукта (рис.4-7) и изучены ингибирующие свойства ингибирующей композиции (ИК-У) таблица 3.
Таблица 3.
Защитные свойства ингибирующих композиций (V, VI) по отношению к стали Ст.3 в 10% НС1
Агрессивная среда Синг*, г/л Время, 1. час. Скорость коррозии, Ук, гр-м2-ч-1 Степень защиты 2,%
активная основа ИК (V) растворенная в "растворителе 646" (1:10)
10% HCl 0 24 2,2715 -
0,5 24 0,5415 76,16
0,6 24 0,4500 80,19
0,7 24 0,2403 89,42
0,8 24 0,1247 94,51
1,0 24 0,1613 92,90
активная основа ИК (VI) растворенная в "растворителе 646" (1:10)
10% HCl 0 24 2,1857 -
0,5 24 0,4190 80,83
0,6 24 0,3298 84,91
0,7 24 0,1753 91,98
0,8 24 0,0645 97,05
1,0 24 0,2793 87,22
Ингибирующую композицию (ИК-У1) на основе олеин пальмитиновой фракции хлопкового соап-стока (ОПФ ХС) получали в условиях по примеру ингибирующей композиции (ИК-У) при следующем количестве исходных реагентов ОПФ ХМ: ПродуктА: ОПДЭА в соотношении 1:0,5:1 масс.ч. соответственно. Продукт-А - продукт амминолиза ПЭТ использован с целью получения олигомерного продукта применимых при получении ингибирующих композиций. Исследована структура полученного продукта и изучены ингибирующие свойства инги-бирующей композиции (ИК-У1) таблица 3.
Ингибирующие композиции (ИК-У11, ИК-УШ) на основе олеин пальмитиновой фракции/смеси хлопкового соапстока (ОПФ ХС) получали в условиях по примеру ингибирующей композиции (ИК-
Защитные свойства ингибирующих ком
У) при следующем количестве исходных реагентов для ИК-УП ОПФ ХС: ПЭПА: ОПМДЭА в соотношении 1:0,5:0,5, и для ИК-УШ ОПФ ХС: ПЭПА: ДЭА в соотношении 1:0,5:0,5 соответственно.
Для исследуемых ингибирующие композиций с целью равномерного распределения ингибитора на поверхности, подвергающейся коррозии, осуществлялся подбор растворителя, и экспериментально предопределили выбор доступных органических растворителей таких как «растворитель 646» и «сивушное масло» с варьированием соотношений активных компонентов (имидазолиновых соединений) и растворителя в соотношении 1:10, исследовали ингибирующие свойства ИК с концентрацией 800 мг/л. Результаты которых приведены в таблице 4.
Таблица 4.
й по отношению к стали Ст.3 в 10% НС1
ИК Синг*, г/л Время, 1. час. Скорость коррозии, Vk, гр-м2-ч 1 Степень защиты 2,%
активная основа ингибирующих композиций растворенная в "растворителе 646" (1:10)
контр. 0 24 2,1897 -
ИК-IV 0,8 24 0,2579 88,22
ИК-V 0,8 24 0,2080 90,50
ИК-VI 0,8 24 0,0615 97,19
ИК-VII 0,8 24 0,1185 94,59
ИК- VIII 0,8 24 0,1325 93,95
Продолжение таблицы 4.
активная основа ингибирующих композиций растворенная в "сивушнем масле" (1:10)
контр. 0 24 2,1904 -
ИК-IV 0,8 24 0,6113 72,09
ИК-V 0,8 24 0,5864 73,23
ИК-VI 0,8 24 0,2357 89,24
ИК-VII 0,8 24 0,3542 83,83
ИК- VIII 0,8 24 0,3741 82,92
Из таблицы видно, что защитное действие составов ИК, в первую очередь, зависит от природы и концентрации ингибитора, однако и растворитель -основа композиций неиндифферентен при подавлении коррозии стали в нейтральных хлоридных средах. Ингибирующие композиции с растворителем «646» имеют лучшие показатели степени защиты от коррозии в сравнении применением «сивушного масла», однако показатели защитного эффекта в обоих случаях превышают 70%, что вполне применимо их использования без дополнительных затрат
из-за доступности выбранных растворителей. Применение растворителей в ИК способствуют улучшению технологических характеристик применения ингибирующих композиций. Выбор вышеуказанных растворителей объясняется их доступностью и способностью к равномерному образованию защитной пленки на поверхности металла.
Изучение особенностей защитного эффекта отдельных составляющих амино-амидо и имидазоли-новых ингибирующих композиций приведены в таблице 5.
Таблица 5.
Защитные свойства отдельных составляющих ингибирующих композиций по отношению к стали Ст.3
в 10% HCl
Составляющие ИК Синг*, г/л Время, t. час. Скорость коррозии, Vk, гр-м2-ч-1 Степень защиты Z,%
контр. 0 24 2,2007 -
ОПФ ХС 0,8 24 1,8070 17,89
ПЭПА 0,8 24 1,6076 26,95
Продукт-А 0,8 24 0,6281 71,46
ОПДЭА 0,8 24 1,0942 50,28
ОПМДЭА 0,8 24 0,7053 67,95
Продукта-А: ОПДЭА (1:1) 0,8 24 0,9795 55,49
Продукт-А: ОПМДЭА(1:1) 0,8 24 0,5533 74,86
Сопоставительный анализ отдельных исходных продуктов (ОПФ ХС, ПЭПА) показывает, что их защитные свойства имеют низкие показатели защитного эффекта, в свою очередь ОПДЭА и ОПМДЭА имеют показатели защитного эффекта на уровне 50,28-67,95%, а продукты их модификации (смеси) Продукта-А : ОПДЭА имеют низкие показатели 55,49% что указывает на неэффективность модификации данных продуктов.
В свою очередь Продукт-А - продукт аммино-лиза ВПЭТ и продукта её модификации с ОПМДЭА обладают наилучшими, но недостаточным защитным эффектом от коррозии, которая составляет 71,46-74,86%.
Изучены защитные свойства отдельных компонентов и разработанных на их основе имидазолино-вых соединений, основой которых является вторичные продукты масложирового производства - ОПФ ХС и ПЭПА с частичной заменой ПЭПА на отработанные продукты диэтаноламина и метилдиэтанола-мина. Полученные имидазолиновые соединения исследовали в качестве ингибиторов коррозии в соляной кислоте, при этом изучено влияние концентрации полученного соединения на агрессивность коррозионной среды, подбор рабочего соотношения реагентов, выбор температуры и времени процесса, а
также спектрометрическая идентификация отдельных компонентов и ингибирующих композиций.
Изучив растворимость активной основы полученных имидазолиновых соединений в различных растворителях, дальнейшие исследования проведены на продуктах, растворенных в «растворителе 646» и «сивушном масле», при концентрации Синг-0,8 г/л, определяли скорость коррозии и степень защиты стали Ст3 в 10 %-м растворе НС1 гравиметрическим методом.
Исследования показали, что степень защиты активной основы ингибирующих композиций ИК-IV, ИК-V, ИК-VI, ИК-VII, ИК- VIII растворенных в «растворитель 646» имеют наилучшие показатели защитного эффекта и находятся в пределах 88,2294,59%, при этом ИК-VI на основе ОПФ ХС : Продукт-А : ОПДЭА имеет наивысшие показатели защитного эффекта и составляет - 97,19%.
Показатели вышеуказанных ингибирующих композиций ИК-IV, ИК-V, ИК-VI, ИК-VII, ИК-VIII растворенных в "сивушном масле" имеют удовлетворительные показатели защитного эффекта в сравнении с композициями растворенных в «растворителе 646» и находятся в пределах 72,09-89,24%.
В предлагаемых ингибирующих композициях наличие олеин пальмитиновой фракции хлопкового
соапстока способствуют формированию пленки, т.е. обеспечивают адсорбцию и экранирование поверхности металла, обеспечивающих барьер на границе металл - агрессивная среда.
Наличие в композициях аминоамидных и имида-золиновых соединений идентифицированная ИК -спектрами, представляющих собой гетероциклическое соединение с двумя атомами азота и остатком ОПФ ХС, который за счёт не поделённой электронной пары на атоме азота и вакантной орбитали у атома железа, является акцептором, а азот, таким образом, является донором электронов также способствуют формированию дополнительного адсорбционного слоя.
Предполагается, что совокупность соединений способствует проявлению синергетического эффекта в исследуемых коррозионно-активных средах, а использование продукта-А - продукта амминолиза вторичного полиэтилентерефталата, способствует
июль, 2024 г.
получению эффективного, стабильного во времени ингибирующего слоя при кислотной коррозии. В целом стабильность предопределена образованием дополнительного пленкообразования, при этом возможно, защитная пленка формируется в два слоя, где первый слой представляет сплошную пленку, а затем формируется полимолекулярный слой.
Заключение
Создание ингибирующих композиций позволит расширить ассортимент выпускаемых конкурентоспособных ингибиторов коррозии, решить экологическую проблему в вопросе утилизации вторичных отходов, в том числе вторичного полиэтилентерефталата, олеин пальмитиновой фракции хлопкового соап-стока, отработанных продуктов диэтаноламина и метилдиэтаноламина.
Список литературы:
1. Исследование изменений состава жирных кислот хлопкового соапстока при их фракционировании // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. Рузметова Д.Т. [и др.]. 2017. № 10(40). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/5150
2. Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. Справочные материалы. - Москва: МГУ. - 2012. - 54 с
3. Преч Э. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных// М.Мир; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. - 438с
4. Беллами Л. ИК-спектры сложных молекул / Л. Беллами. - М.: ИЛ, 1963. - 590 с.
