tóm tắt luận án tiến sĩ nghiên cứu tính chất điện hóa và khả năng ức chế ăn mòn thép cacbon thấp trong môi trường axit của một số hợp chất có gốc tự nhiên

B GIÁO D C VÀ ÀO T O
VI N HÓA H C

VI N KHOA H C
VÀ CÔNG NGH VI T NAM

TRƯƠNG TH TH O

NGHIÊN C U TÍNH CH T I N HĨA VÀ KH NĂNG
C CH ĂN MỊN THÉP CACBON TH P TRONG
MÔI TRƯ NG AXIT C A M T S
CÓ NGU N G C T

H P CH T

NHIÊN

Chuyên ngành : Hóa lý – Hóa lý thuy t
Mã s

: 62.44.31.01

TĨM T T LU N ÁN TI N SĨ HÓA H C

Hà N i – Năm 2012


Lu n án ư c hoàn thành t i:
VI N KHOA H C VÀ CÔNG NGH VI T NAM
VI N HÓA H C

Ngư i hư ng d n khoa h c:
1. GS.TS. Lê Qu c Hùng
2. PGS.TS. Vũ Th Thu Hà

Ph n bi n 1: PGS.TS. Tr nh Xuân sén
Ph n bi n 2: PGS.TS. Nguy n Th Bích Th y
Ph n bi n 3: PGS.TS. ào Quang Liêm
Lu n s

ư c b o v t i:
H i

ng ch m lu n án c p nhà nư c h p t i Vi n Hóa h c Vi n Khoa h c và Công ngh Vi t Nam
vào h i 9 gi 00 phút ngày 26 tháng 06 năm 2012

Có th tìm hi u lu n án t i:
1. Thư vi n Qu c gia Hà N i
2. Thư vi n Vi n Hóa h c- Vi n Khoa h c và Công ngh Vi t Nam.


1

M

U

1. Tính c p thi t c a lu n án
T khi kim lo i ư c tìm ra và ưa vào cu c s ng, con ngư i ã t
ư c m t bư c ti n l n trong l ch s văn minh loài ngư i. T ó cho n
nay, kim lo i ã tr thành m t nguyên v t li u thi t y u i v i i s ng

và s n xu t. Tuy nhiên, trong các i u ki n t nhiên, kim lo i d n b ăn
mòn. Các kim lo i ít b ăn mịn như vàng, b c, platin thì t, tr lư ng
nh . Các kim lo i ph bi n hơn như s t thì l i d b ăn mịn. Chi phí cho
vi c s a ch a, thay th các v t li u, thi t b , phương ti n b ăn mịn khơng
nh chưa k
n các chi phí phát sinh khác. Vì v y, song song v i vi c s
d ng kim lo i thì con ngư i cũng ph i tìm cách h n ch q trình ăn mịn
x y ra.
Có nhi u phương pháp b o v kim lo i (và thép) kh i ăn mòn ã ư c
th c hi n.Trong ó, s d ng ch t c ch là m t trong nh ng phương pháp
b o v truy n th ng khá hi u qu , có th kéo dài tu i th c a các công trình
lên 2- 5 l n và có tính kinh t cao. Nhi u lo i ch t c ch ã ư c s d ng
r ng rãi như mu i nitrit, mu i cromat, mu i photphat, các amin h u cơ,…
Tuy nhiên, nhi u trong s các ch t này r t c h i cho con ngư i và môi
trư ng. Hi n nay, v n
này ã tr thành m t trong nh ng tiêu chí hàng
u khi l a ch n m t ch t ưa vào s d ng, nhi u ch t c ch truy n th ng
ã b h n ch , th m chí c m s d ng do nh hư ng c h i c a chúng v i
con ngư i và môi trư ng.
M t xu hư ng nghiên c u m i i v i các nhà nghiên c u ăn mòn
Vi t Nam cũng như trên th gi i, ó là tìm ki m các ch t c ch thân thi n
môi trư ng - c ch xanh. D ch chi t cây tr ng có thành ph n h u cơ a
d ng, có kh năng h p ph lên b m t kim lo i h n ch ăn mòn mà l i d
ki m, d ch bi n, giá thành không cao; nh ng ch t có ngu n g c cây tr ng
có th t ng h p ư c d mà không c h i ang ư c nghiên c u. Ngồi ra
cịn m t s nghiên c u s d ng nh a cây, m t mía) m t ong, d u th c
v t,… thu c và các h p ch t c a các nguyên t
t hi m. nư c ta, v i
phân lo i th c v t a d ng, hư ng nghiên c u này còn khá m i m , m i
b t u trong vài năm g n ây.

Chính vì v y vi c nghiên c u các ch t c ch ăn mòn xanh thân thi n
v i môi trư ng t các cây tr ng nhi t i là m t hư ng i quan tr ng và
phù h p v i nư c ta. Do ó chúng tơi ch n
tài “Nghiên c u tính ch t
i n hóa và kh năng c ch ăn mịn thép cacbon th p trong mơi trư ng
axit c a m t s h p ch t có ngu n g c t nhiên”.


2

2. M c ích nghiên c u lu n án
Tìm ki m, nghiên c u c trưng i n hóa và kh năng b o v thép
cacbon th p kh i s ăn mịn trong mơi trư ng axit c a các ch t c ch
xanh, có ngu n g c t nhiên, thân thi n v i môi trư ng nh m thay th m t
s ch t c ch truy n th ng c h i, gây ô nhi m môi trư ng.
3. N i dung c a lu n án
Lu n án g m 130 trang bao g m: M
u 5 trang, t ng quan tài li u
31 trang, th c nghi m 19 trang, k t qu và th o lu n 61 trang, k t lu n 2
trang, danh m c cơng trình ã cơng b 1 trang, tài li u tham kh o 9 trang,
ph l c 3 trang. Trong lu n án có 21 b ng, 62 hình và th v i n i dung:
- Tách, chi t l y d ch chi t (cao chi t) m t s cây tr ng ph bi n
phương (Thái Nguyên) như t cây chè và thu c lá.

a

- Kh o sát kh năng c ch ăn mịn thép trong mơi trư ng axit c a các
s n ph m chi t thu ư c. L a ch n s n ph m chi t n nh, có hi u qu c
ch ăn mịn t t th c hi n các nghiên c u sâu hơn.
- Xác nh thành ph n hóa h c c a s n ph m chi t ư c, tách phân

o n ho c tách l y tinh ch t ph c v nghiên c u hi u qu c ch ăn mịn.
- Bư c u gi i thích cơ ch c ch ăn mòn c a các ch t c ch th
nghi m và tính tốn các thơng s nhi t ng h c c a quá trình.
4. Ý nghĩa khoa h c và ý nghĩa th c ti n c a lu n án
Lu n án ã kh o sát b ng th c nghi m m t cách h th ng v kh năng
c ch ch ng ăn mịn i v i thép cacbon th p trong mơi trư ng axit c a
các cao chi t chè, thu c lá, m t s s n ph m tách t chè Thái Nguyên. S
li u th c nghi m ã ch rõ các thông s th c nghi m v i u ki n b o v
c ch ăn mòn như n ng , th i gian, nhi t
cũng như phương pháp
ti n hành th c nghi m và tính tốn k t qu ; ch ng minh có th h n ch ăn
mòn thép cacbon th p trong môi trư ng axit b ng cao chi t chè, thu c lá
cũng như m t s s n ph m tách ư c t chè. Lu n án cũng tính tốn ư c
các thơng s nhi t ng h c quá trình h p ph , quá trình ăn mòn và c ch
ăn mòn. ây là các s li u m i có giá tr , óng góp c v m t th c ti n và
lý thuy t cho chuyên ngành nghiên c u h p ph , x lý b m t và b o v
kim lo i.
Hơn n a, k t qu lu n án còn góp ph n nh hình m t hư ng nghiên
c u m i, phù h p v i xu th chung trên th gi i cũng như các i u ki n
c a Vi t Nam: Tìm ki m, th nghi m các ch t c ch xanh thân thi n mơi
trư ng. Lu n án cịn óng góp vào vi c kh ng nh kh năng t i u ch


3

các ch t c ch ăn mòn, áp ng ư c yêu c u nghiên c u và hư ng t i
vi c ng d ng trong nư c.
5. i m m i c a lu n án
- ây là lu n án u tiên Vi t Nam ti n hành nghiên c u v kh
năng c ch ăn mòn kim lo i c a m t s ch t c ch xanh thân thi n môi

trư ng.
- Chi t, tách ư c m t s ch t c ch ăn mịn có hi u qu khá cao t
các cây tr ng ph bi n t i a phương: Cao chi t thu c lá trong nư c, cao
chi t chè trong nư c, c n nư c c a cao chi t chè trong nư c, caffein trong
chè Thái Nguyên. K t qu cho th y hi u qu c ch c a các ch t kh o sát
là có th so sánh v i ch t c ch hóa h c truy n th ng như urotropin. ây
là cơ s cho vi c ti n t i ng d ng các ch t c ch xanh trong b o v
ch ng ăn mòn kim lo i.
- Ch ng t q trình c ch ăn mịn thép c a các d ch chi t cây tr ng
theo cơ ch h p ph v t lý ơn l p. Quá trình h p ph này tuân theo quy
lu t h p ph
ng nhi t Langmuir có hi u ch nh h s tuy n tính.
- Tính tốn các thơng s nhi t ng h c q trình ăn mịn và quá trình
h p ph c a ch t c ch . Ch ng minh ư c quá trình h p ph là quá trình
t di n bi n (∆G<0), t a nhi t (∆H>0), năng lư ng ho t hóa q trình ăn
mịn tăng khi dung d ch có m t ch t c ch .
CHƯƠNG 1. T NG QUAN TÀI LI U
- T ng quan các v n
v ăn mòn kim lo i:
khái quát v thép và ăn mòn thép.

nh nghĩa, phân lo i,

- T ng quan sơ lư c v các phương pháp b o v ch ng ăn mòn kim
lo i ã và ang ư c áp d ng hi n nay.
- T ng quan v tình hình nghiên c u ch t c ch b o v ch ng ăn
mòn kim lo i hi n nay Vi t Nam và trên th gi i, c bi t v ch t c ch
xanh thân thi n môi trư ng. Gi i thi u v cây chè, cây thu c lá Thái
Nguyên.
- T ng quan sơ lư c v các phương pháp kh o sát thành ph n hóa h c m u

th c v t; các phương pháp nghiên c u ăn mòn kim lo i.
CHƯƠNG 2.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U VÀ TH C NGHI M
Trình bày các v n

:

2.1. Hóa ch t, d ng c , thi t b


4

2.2.

i u ch các ch t c ch ăn mòn kim lo i.

2.3. Th nghi m ăn mòn
-

i tư ng m u nghiên c u: thép CT38, thép so sánh

- Chu n b m u: ch t o m u, x lý m u trư c và sau th nghi m theo các
phương pháp nghiên c u khác nhau, cách b o qu n m u.
- Chu n b dung d ch th c nghi m.
- i u ki n th c nghi m: các thông s th i gian, ch

o i n hóa.

CHƯƠNG 3. K T QU VÀ TH O LU N
3.1. Kh o sát c ch ăn mòn thép b ng các s n ph m chi t t các m u
th c v t

3.1.1.Chi t m u th c v t
Lá chè xanh, thu c lá chi t theo quy trình thu ư c s n ph m g i là
cao chi t. K t qu chi t thu ươc trong b ng 3.1.
B ng 3.1: T l kh i lư ng cao chi t so v i kh i lư ng m u th c v t khô
Stt m u
1
2
3
4

Chè
xanh
Thu c
lá

Dung môi

Ký hi u

mo(g)

msp(g)

H (%)

C2H5OH

E(C)

250

65,39

26,16

H2O

W(C)

500

71,53

14,31

M80(T)

200

38,00

19,00

W(T)

500

44,79

8,96

CH3OH:H2O = 8:2
H2O

Hi u su t chi t b ng các dung môi h u cơ luôn cao hơn dung môi nư c.
3.1.2. Kh o sát kh năng c ch ăn mòn thép c a các cao chi t thu
ư c
Các cao chi t ư c pha trong dung d ch n n (HCl 1M; HCl 0,01M)
n ng
0,1g/l; 0,5g/; 1,0g/l và 5,0g/l th nghi m c ch ăn mòn thép
cacbon.
3.1.2.1. nh hư ng c a n ng
a)

cao chi t

i v i m u thép CT38

i n c c thép CT38 ngâm 60 phút trong dung d ch HCl 1M ch a
các cao chi t các n ng
khác nhau, sau ó ti n hành o i n tr phân
c c và ư ng cong phân c c nhi t
phịng (hình 3.1).


j(mA/cm^2)

5
4.00
3.00

2.00
1.00
0.00
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00
-5.00
-6.00

4

3

b)M80(T)

1
2

-0.55

-0.5

a)E(C)
-0.45
U(V)

-0.4

1- 0,0g/l;

-0.35

2 – 0,5g/l;

3 – 1,0g/l;

4 – 5,0g/

d) W(T)

c) W(C)

d) W(T)

1- 0,0g/l; 2 – 0,1g/l; 3 – 0,5g/l; 4 – 1,0g/l; 5 – 5,0g/l
Hình 3.1: ư ng cong phân c c d ng log c a thép CT38 ngâm 60 phút
trong mơi trư ng HCl 1M có m t các cao chi t các n ng
khác nhau
t i nhi t
phòng
T các k t qu thu ư c cho
th y: Khi tăng n ng
cao chi t t
0,1g/l n 1,0g/l, hi u qu c ch ăn
mòn tăng rõ r t nhưng khi n ng
cao chi t tăng t 1,0g/l n 5,0g/l thì
hi u qu b o v tăng không áng k .
cùng n ng
thì cao chi t chè

nư c W(C) và cao chi t thu c lá
nư c W(T) có kh năng c ch ăn
mòn cao hơn so v i các cao chi t
b ng dung môi h n h p M80(T) và
dung mơi h u cơ E(C).
b)

Hình 3.2.
Hi u qu c ch ăn mòn thép CT38)
trong dung d ch HCl 1M c a các cao
chi t v i n ng
khác nhau

i v i thép so sánh

Nghiên c u tương t th c hi n i v i thép so sánh. K t qu tính tốn
các c trưng q trình ăn mịn t phép o i n tr phân c c d ng ư c
th hình 3.4.


6

Các k t qu nghiên c u cho th y:
Khi n ng
các coa chi t tăng, nói
chung t c
ăn mịn gi m d n. K t
qu này tương t v i thép CT38.
Trong các nghiên c u ti p théo ch
t p trung nghiên c u thép Ct38, m t

s n ph m s n xu t t i Thái Nguyên
và ư c th trư ng các t nh phía B c
s d ng r ng rãi.

Hình 3.4.
Hi u qu c ch ăn mòn thép so sánh
trong dung d ch HCl 1M c a các cao
khác nhau
chi t v i n ng

Dung môi metanol:nư c = 80:20
ho c etanol là nh ng dung môi t i ưu
chi t tách các h p ch t có th có
trong cây tr ng, do ó, thành ph n hóa h c trong hai cao chi t M80(T) và
E(C) ph c t p, ch a c các h p ch t có ho t tính i n hóa kém. ó có th
là ngun nhân làm gi m kh năng c ch ăn mòn c a hai cao chi t này so
v i các cao chi t trong nư c. Do ó, trong các nghiên c u ti p theo s t p
trung vào hai cao chi t trong nư cW(C) và W(T).
3.1.2.2 nh hư ng c a n ng

axit

ư ng cong phân c c thép CT38 trong dung d ch HCl 1M và HCl
0,01M có m t W(C) n ng
khác nhau o sau 60 phút n nh m u cho
trên hình 3.5 và hình 3.6.

Hình 3.5: ư ng cong phân c c d ng
log c a thép CT38 trong dung d ch HCl
1M có m t W(C)

các n ng
khác
nhau
1 – 0,0g/l2 – 0,1g/l
3 – 0,5g/l
4 – 1,0g/l5 – 2,0g/l
6 – 5,0g/l

Hình 3.6: ư ng cong phân c c d ng
log c a thép CT38 trong dung d ch HCl
0,01M có m t W(C) các n ng
khác
nhau
1 – 0,0g/l
2 – 0,5g/l 3 – 1,0g/l’
4 – 2,0g/l
5 – 5,0g/l 6 – 10,0g/l

K t qu tính tốn d ng ư c
th hình 3.7. T hình 3.5 – 3.7 d dàng
nh n th y: Kh năng c ch ăn mòn thép CT38 c a cao chi t W(C) trong
dung d ch HCl 1M t t hơn trong dung d ch axit HCl 0,01M.


7

Hình 3.7:
Hi u qu c ch ăn mịn thép CT38
trong môi trư ng axit HCl n ng
khác nhau theo n ng

cao chi t.

3.1.2.3. nh hư ng c a th i gian
i n c c thép CT38 ã ư c
ngâm trong các dung d ch nghiên c u
trong các kho ng th i gian khác nhau,
sau ó ghi ư ng tr phân c c và
ư ng cong phân c c. K t qu tính
tốn d ng ư c
th hình 3.9. K t
qu cho th y, hi u qu
c ch tăng
m nh khi th i gian ngâm m u tăng t
0 n 30 phút, tăng nh khi kéo dài t i
Hình 3.9: S thay i hi u qu c
60 phút và tương i n nh cho t i
ch ăn mòn thép CT38 trong dung
d ch HCl 0,01M c a các cao chi t
330 phút (5h) ngâm m u. Ch ng t
khác nhau theo th i gian.
hai n ng
này, hai cao chi t c ch
ăn mòn n nh khi kéo dài th i gian làm vi c.
3.1.3. K t h p m t s phương pháp nghiên c u ăn mòn và b o v ăn
mòn thép CT38 b ng m t s ch t c ch khác nhau
a) Phương pháp t n hao kh i lư ng
9

ăn mòn (mg/cm2.ngày)

8

t c

M i th nghi m g m ba m u,
tính t c
ăn mịn trung bình và
d ng
th hình 3.10. K t qu th c
nghi m này cho th y: khi t trong
dung d ch có thêm các ch t c ch ,
t c
ăn mịn trung bình c a thép
gi m rõ r t so v i t trong dung d ch
n n. Hi u su t b o v khá cao, t
>80%. Cao chi t chè nư c W(C) và
thu c lá nư c W(T) có kh năng c
ch ăn mịn g n tương ương so v i
ch t c ch truy n th ng là urotropin.

7
6
HCl 0,01M
5

W(C) 2g/l

4

W(T) 2g/l

Urotropin 7g/l

3
2
1
0
0

2

4

6

8

10

12

Th i gian (ngày)

Hình 3.10 : T c
ăn mịn trung bình
thép CT38 theo th i gian trong mơi
trư ng HCl 0,01M có m t các ch t c
ch theo phương pháp t n hao kh i lư ng


8

b) Phương pháp i n hóa:
ư ng cong phân c c thép CT38 trong các dung d ch th nghi m theo
th i gian trên hình 3.11.

a) 1 ngày

b) 3 ngày

c) 6 ngày

d) 10 ngày

Hình 3.11 : ư ng cong phân c c d ng log c a thép CT38 trong dung
d ch HCl 0,01M khơng và có m t các ch t c ch theo th i gian ngâm t i
nhi t
phòng.
1 - n n HCl 0,01M

2 - n n + W(C) 2,0g/l

3 - n n + W(T) 2,0g/l

4 - n n + urotopin 7,0g/l

Hình 3.11 cho th y: ư ng cong phân c c d ng log c a thép CT38
trong dung d ch HCl 0,01M có m t các ch t c ch
u gi m m t
dòng
anot và catot so v i ư ng o trong dung d ch n n, d ng ư ng o trong

dung d ch có m t cao chi t chè nư c W(C) và cao chi t thu c lá nư c
W(T) g n trùng nhau và cao hơn m t chút so v i ư ng o trong dung d ch
có m t urotropin. Có th sơ b ánh giá: các ch t s d ng u có kh năng
c ch cho q trình ăn mịn thép CT38 trong dung d ch HCl 0,01M khi
th i gian ngâm kéo dài t 1 n 10 ngày, tuy nhiên kh năng c ch c a hai
cao chi t s d ng W(C) và W(T) còn chưa t t b ng urotropin
c) Phương pháp t ng tr
Hình nh ph t ng tr thép CT38 trong các dung d ch th nghi m theo
th i gian ghi trên hình 3.13


9
Nyquist (Def)

Nyquist (Def)

EIS-M48-HClnen-1h
(Ovl) EIS-M48-HClnen-5h
(Ovl) EIS-M48-HClnen-1ng
(Ovl) EIS-M48-HClnen-3ng
(Ovl) EIS-M48-HClnen-7ng
(Ovl) EIS-M40 -HCl 10ng

500

1500

EISM71HClche1h
(Ovl) EISM71HClche5h
(Ovl) EISM71HClche1ng

(Ovl) EISM71HClche3ng
(Ovl) EISM71HClche6ng
(Ovl) EIS-M44 HCl+DC 10ng

Nyquist (Def)

EISM51HClT la1h
(Ovl ) EISM51HClT la5h
(Ovl ) EISM51HClT la1ng
(Ovl ) EISM51HClT la3ng
(Ovl ) EISM51HClT la6ng
(Ovl ) EIS-M63-HCL+DCTla-10ng

3000

300
200

1000

Zim (ohms)

Z im ( o h m s )

Z im (oh m s )

400

500
100

2000

1000

0

0
-100

0

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Zre (ohms)

(a) HCl 0,0 1M

900

1000

0

1000

2000

3000

0

1000

2000

Zre (ohms)

3000

4000

5000

Zre (ohms)

b) HCl 0,01M+W(C)2g/l (c) HCl 0,01M+W(T)2g/l
Nyquist (Def)
1200

d

1000
800
Z im (ohms )

Hình 3.13: Ph t ng tr Nyquist c a i n c c
thép CT38 trong môi trư ng HCl 0,01M có
và khơng có ch t c ch theo th i gian ngâm.

EIS-M78-HCl+U-1h
(Ovl) EISM55HClU5h
(Ovl) EIS-M78-HCl+U-1ng
(Ovl) EIS-M78-HCl+U-3ng
(Ovl) EISM55HClU6ng
(Ovl) EISM55HClU10ng

600
400
200

(d) HCl 0,01M+U 7g/l

0

0

200

400

600

800

1000 1200 1400 1600 1800 2000

Zre (ohms)

So sánh các giá tr t ng tr thì t ng tr i n c c thép CT38 trong dung
d ch HCl 0,01M có m t cao chi t thu c lá nư c W(T) l n nh t r i n
trong dung d ch có m t cao chi t chè nư c W(C) r i m i n dung d ch có
m t urotropin. Như v y, cao chi t thu c lá và chè trong nư c W(C), W(T)
có kh năng c ch ăn mịn cho thép CT38 trong mơi trư ng HCl 0,01M,
hi u qu b o v có th hơn so v i ch t c ch truy n th ng là urotropin.
Khi kéo dài th i gian th nghi m thì hi u qu b o v nói chung gi m sau 3
ngày (thu c lá, urotropin), tác d ng dài nh t là chè xanh n 6 ngày.
d) Phương pháp quan sát b m t vi mơ SEM
Hình 3.14-3.16 là nh SEM b m t thép CT38 sau t ng th i gian th
nghi m trong các dung d ch nghiên c u,
phóng i 200 - 500 l n.

a) n n HCl 0,01M b) n n+W(C) 2,0g/l c) n n+W(T) 2,0g/l

d) n n+U 7,0g/l

Hình 3.14: nh SEM m u thép CT38 trong dung d ch HCl 0,01M có các
ch t c ch khác nhau sau 3 ngày ngâm nhi t
phòng.


10

(a) n n HCl 0,01M (b) n n+W(C) 2,0g/l (c) n n+W(T) 2,0g/l

(d) n n+U 7,0g/l

Hình 3.15: nh SEM m u thép CT38 trong dung d ch HCl 0,01M có các
ch t c ch khác nhau sau 6 ngày ngâm nhi t
phòng.

(a) n n HCl 0,01M (b) n n+W(C) 2,0g/l (c) n n+W(T) 2,0g/l

(d) n n+U 7,0g/l

Hình 3.16: nh SEM m u thép CT38 trong dung d ch HCl 0,01M có các
ch t c ch khác nhau sau 10 ngày ngâm nhi t
phịng.
Quan sát các hình 3.14 – 3.16 cho th y: trong dung d ch n n, b m t
m u b phá h y nghiêm tr ng, khi có các ch t c ch thì m c
phá h y
b m t gi m áng k . Sau 3 ngày ngâm thì b m t m u trong dung d ch có
Urotropin ít phá h y nh t nhưng khi th i gian tăng lên 6 n 10 ngày thì
m c phá h y b m t l i m nh hơn khi trong dung d ch có W(C) 2,0g/l
ho c W(T) 2,0g/l.

Như vây, k t qu nghiên c u b ng các phương pháp khác nhau tương
i phù h p v i nhau: cao chi t chè và thu c lá trong nư c có kh năng c
ch ăn mòn thép CT38 trong dung d ch HCl 0,01M v i hi u qu không
thua kém m t ch t c ch truy n th ng là urotropin. Hi u qu b o v khá
n nh theo th i gian.
Chè là cây tr ng n i ti ng và có s n lư ng l n Thái Nguyên. Do ó
trong các nghiên c u ti p theo s ti p t c trên i tư ng này.
3.2. c ch ăn mịn thép CT38 trong mơi trư ng axit b ng các s n
ph m tách t cao chi t chè trong nư c
3.2.1. Tách và kh o sát thành ph n hóa h c cao chè nư c
Cao chè nư c W(C) ư c tách theo sơ
hình 2.1. Hàm lư ng các
phân o n tách ư c ghi trong b ng 3.8. Hàm lư ng c n nư c (W) là cao
nh t, ch ng t vi c chi t là chè b ng nư c tách ư c ch y u các h p ch t
có tính phân c c cao.


11

B ng 3.8: Hàm lư ng các phân
o n tách cao chi t W(C).
Stt

Tên
Hi u su t
msp (g)
c n
(%)

1

0,19

D

0,700

2,30

3

EA

2,058

6,75

4

B

2,332

7,65

4

tách cao chè nư c

0,058

2

Hình 2.1: Sơ

H

W

25,033

82,12

C n H và D tách ra d ng
b t em ch p ph c ng hư ng
t h t nhân xác
nh ư c
thành ph n chính là caffein

Hình 3.17: nh ph c ng hư ng t h t nhân 13C – 1H c n D

3.2.2. Kh năng c ch ăn mịn thép CT38 trong mơi trư ng axit c a
các c n chi t phân o n t cao chi t chè
Các phân o n tách t cao chi t chè nư c W(C) ư c s d ng làm
các ch t c ch ăn mòn thép CT38 trong dung d ch axit hai n ng
0,1g/l và 1,0g/l. Th c nghi m ghi l i ư ng i n tr phân c c và ư ng
cong phân c c i n c c sau khi n nh 60 phút trong các dung d ch th
nghi m. K t qu tính tốn t ư ng i n tr phân c c xây d ng
th
3.20.

12

a) Trong HCl 0,01M

b) Trong HCl 1M

Hình 3.20: T c
ăn mòn thép CT38 ngâm 60 phút t i 25oC trong các
dung d ch HCl có m t các ch t c ch khác nhau
T hình 3.20 ta th y: Trong dung d ch HCl 0,01M có m t các c n
phân o n n ng
0,1g/l, hi u qu c ch c a các c n phân o n không
khác nhi u cao chi t t ng khi chưa phân tách.
n ng
các c n phân
o n 1,0g/l thì tr c n H, s có m t các c n khác u làm gi m t c
ăn
mòn thép so v i dung d ch có m t cao chi t chè trong nư c chưa phân tách
W(C). Trong ó c n D, B và c n W có hi u qu cao hơn h n n ng
1g/l (~68%, ~72% và ~63% so v i ~51,74% c a d ch W(C).
Caffein có hàm lư ng khá cao trong chè xanh, d tách nên caffein s
ư c tách và cùng v i c n W s d ng làm ch t c ch ăn mòn thép CT38
trong các nghiên c u sâu hơn ti p theo.
3.2.3. Kh o sát m t s y u t trong s c ch ăn mịn thép CT38 trong
mơi trư ng axit c a c n nư c tách t cao chi t chè
3.2.3.1. nh hư ng c a n ng

axit và n ng

c n chi t

Hình 3.21 và 3,22 ghi l i ư ng cong phân c c thép CT38 trong
dung d ch HCl 1M và HCl 0,01M có m t c n W các n ng
t 0,1g/l n
10,0g/l sau khi n nh 60 phút.

Hình 3.21: ư ng cong phân c c
d ng log c a thép CT38 trong dung
d ch HCl 0,01M có m t c n W các
n ng
khác nhau.
1 – 0,0g/l 2 – 0,1g/l 3 – 0,5g/l
4 – 1,0g/l 5 – 5,0g/l 6 – 10,0g/l

Hình 3.22: ư ng cong phân c c
d ng log c a thép CT38 trong dung
d ch HCl 1M có m t c n chi t nư c
các n ng
khác nhau
1 – 0,0g/l 2 – 0,1g/l 3 – 0,5g/l
4 – 1,0g/l 5 – 2,0g/l 6 – 5,0g/l
7 – 10,0g/l


13

Hình 3.21 và 3.22 cho th y trong dung d ch HCl 0,01M, n ng
dư i 1g/l c a c n W thì m t

dịng catot trên ư ng cong phân c c o
ư c gi m không áng k so v i ư ng o trong dung d ch n n, ch có
m t
dịng anot gi m rõ r t, n ng
1g/l n 10g/l thì ư ng o cong
phân c c o ư c u có m t
dịng anot và catot gi m m nh. Trong
dung d ch HCl 1M thì m t
dịng anot và catot u gi m rõ r t so v i
ư ng o trong dung d ch n n m i n ng
c n W, n ng
càng l n
m t
dòng anot và catot càng gi m. Như v y, c n W cũng là ch t c
ch h n h p cho thép CT38 trong dung d ch HCl và tăng hi u qu khi
n ng
tăng.
3.2.3.2. nh hư ng c a th i gian th nghi m
i n c c thép CT38 ngâm trong dung d ch HCl 0,01M có m t c n W
n ng
1,0g/l các kho ng th i gian khác nhau r i o i n tr phân c c,
ư ng cong phân c c. K t qu tính tốn t ư ng o i n tr phân c c
d ng ư c
th hình 3.24.
Hình 3.24: S thay i i n tr
phân c c q trình ăn mịn thép
CT38 trong dung d ch HCl 0,01M
có m t W(C) và W 1g/l theo th i
gian th nghi m

i n tr phân c c (ohm)

800
700
600
500
400
300
200
100
0

0

50

100

150

200

250

300

Th i gian (phút)
n n + W(C)

n n+c nW

T hình 3.24 nh n th y: i n tr phân c c q trình ăn mịn tăng
nhanh t 0 phút n 60 phút th nghi m r i khá n nh khi th i gian th
nghi m tăng, i u này gi i thích là do q trình h p ph các ch t lên i n
c c d n d n và t cân b ng kho ng 60 phút, s h p ph này cũng khá
b n v ng, vì t c
ăn mịn g n như khơng tăng. Như v y có th sơ b k t
lu n, kh năng c ch ăn mòn thép CT38 trong dung d ch axit c a cao
chi t chè nư c W(C) ch y u do c n W quy t nh.

a

b

c

d

Hình 3.25: nh ch p b m t thép CT38 ngâm trong dung d ch HCl 1M
(a,b) có m t c n W 5,0g/l (c,d) sau 1gi ngâm 25oC)


14

Hình 3.25a và 3.25b là nh ch p b m t thép CT38 ngâm 1 gi trong
dung d ch HCl 1M
phóng i 50 l n và 500 l n cho th y m c
ăn
mòn c a m u khá m nh. M t
trung tâm ăn mịn dày c và kích thư c

các i m ăn mịn l n. Hình 3.25c và 3.25d là nh ch p b m t thép CT38
ngâm trong dung d ch HCl 1M có m t c n nư c W 5,0g/l sau 1 gi
phóng i 500 và 2000 l n cho th y b m t là hồn tồn s ch, khơng quan
sát th y các trung tâm ăn mòn.
Các k t qu này ch ng minh c n nư c W c ch ăn mịn r t t t cho
thép CT38 trong mơi trư ng HCl 1M.
3.2.4. Tách caffein và kh o sát kh năng dùng caffein làm ch t c ch
ăn mòn thép CT38 trong môi trư ng axit.
3.2.4.1. Tách và xác

nh caffein

Caffein ư c ti n hành tách tr c ti p t chè búp khơ theo quy trình
hình 3.26a. K t qu ch p ph c ng hư ng t h t nhân (hình 3.26b ) ch ng
t s n ph m tách ư c là caffein. Hi u qu thu h i caffeine là ~1,6%.

Hình 3.26a: Sơ
tách caffeine
t chè búp khơ
3.2.4.2. nh hư ng c a n ng

Hình 3.26b: nh ph c ng hư ng t
h t nhân 13C-1H s n ph m tách ư c
caffein

a) Phương pháp t n hao kh i lư ng
Phương pháp t n hao kh i lư ng th c hi n v i th i gian ngâm m u 1
ngày. K t qu tính toán trong b ng 3.13.
B ng 3.13 cho th y: n ng
nh (dư i 0,1g/l) hi u qu b o v r t

th p, m u b ăn mòn rõ r t, các m u sau khi ngâm chuy n sang màu en,
s i b t khí. n ng
caffein t 1,0g/l tr nên m u ư c b o v áng k ,
b ng m t thư ng quan sát các m u tr ng sáng và h u như khơng s i b t
khí. Hi u qu b o v cao nh t t 93,62% n ng
d ch chi t 3,0g/l.
B ng 3.13: Các thơng s q trình th nghi m ăn mịn thép CT38 trong
mơi trư ng HCl 1M có m t caffein n ng
khác nhau theo phương pháp
t n hao kh i lư ng.


15

C
(g/l)

S(cm )

mo (g)

mt (g)

∆m(g)

0,00
0,01
0,05
0,10
0,50

1,00
2,00
3,00
5,00

58,3438
57,0492
56,2482
55,9998
56,0838
56,1758
55,9326
56,6104
56,6766

45,0657
44,8175
44,6105
43,9625
44,0044
44,5568
44,2840
44,5730
45,0250

43,3952
43,3257
43,2945
43,1627
43,5954

44,3573
44,1128
44,4696
44,9057

1,6705
1,4870
1,3160
0,7998
0,4090
0,1995
0,1712
0,1034
0,1193

2

vtbx102
H (%)
(g/cm2.ngày)
2,86
2,61
2,34
1,43
0,73
0,36
0,31
0,18
0,21

8,97
18,29
50,12
74,53
87,60
89,31
93,62
92,65

b) Phương pháp o ư ng cong phân c c
Hình 3.27: ư ng cong phân c c
d ng log c a thép CT38 trong dung
d ch HCl 1M có m t caffein các
n ng
khác nhau
1 – 0,0g/l
4 – 0,5g/l

2 – 0,01g/l
5 – 2,0g/l

3 – 0,05g/l
6 – 3,0g/l

Hình 3.27 cho th y, khi n ng
caffein tăng d n t 0,01g/l n 3,0g/l
thì: M t
dịng anot gi m d n; M t
dịng catot h u như khơng thay
i n ng

≤ 0,05g/l) nhưng gi m rõ r t khi n ng
caffein tăng t
0,1g/l n 3,0g/l và gi m khá nhanh; Th ăn mịn ban u d ch sang phía
dương hơn so v i khi khơng có ch t c ch nhưng khi n ng
caffein
tăng d n (≥ 0,5g/l) thì th ăn mòn l i d ch d n sang phía âm. Như v y,
n ng
nh (≤ 0,05g/l) caffein th hi n như m t ch t c ch anot, n ng
>0,05g/l, caffein ho t ng như m t ch t c ch h n h p.
K t qu tính toán cũng cho th y: n ng
<0,1g/l, hi u qu b o v
kim lo i không áng k <42%), t n ng
0,1g/l n 1,0g/l hi u qu c
ch ăn mòn tăng nhanh, n ng
t 1,0g/l tr nên hi u qu b o v
t
~80% và tăng không áng k khi n ng
tăng t i 5,0g/l. K t qu này phù
h p v i phương pháp t n hao kh i lư ng.
c) Phương pháp t ng tr
Hình 3.28a là nh ph t ng tr m u thép CT38 ngâm 1h trong dung
d ch HCl 1M có m t caffein n ng
t 0,01g/l n 5,0g/l.


16
Nyquist (Def) EISM67 1h
C2glA
(Ovl) C00A EISM12 1h
(Ovl) C005glA EISM67 1h

(Ovl) C01glA EISM12 1h
(Ovl) C05glA EISM67 1h
(Ovl) C1glA EISM12 1h
(Ovl) C5glA EISM67 1h
(Ovl) 3glA EISM16 1h

400

Zim (ohms)

300

CPE
Rs

200

100

a

b

0

Rp

-100
0

100

200

300

400

500

600

Zre (ohms)

Hình 3.28: Ph t ng tr (a) và m ch tương ương (b) thép CT38 ngâm 60
phút trong dung d ch HCl 1M có m t caffein n ng
khác nhau 25oC
T hình 3.28a ta th y: ph thu ư c ch g m 1 bán nguy t d ng nén,
d li u ph ư c phân tích b ng thi t l p ư c m ch tương ương (hình
3.28b). M ch g m Rs là i n tr dung d ch, RP là i n tr chuy n i n tích
c a ph n ng ăn mòn và CPE là nguyên t pha.
B ng 3.15: Các c trưng q trình ăn mịn thép CT38 trong mơi trư ng
HCl 1M có m t caffein n ng
khác nhau 25oC theo phương pháp
t ng tr
C(g/l) Rs( .cm2) RP( .cm2) Q(µF/cm2)
µ
0,0
0,01
0,05

0,1
0,5
1,0
2,0
3,0
5,0

0,36
1,85
1,63
1,77
1,37
1,61
1,83
1,83
1,66

71,13
54,42
91,15
132,88
206,59
296,42
425,51
559,04
578,18

239,28
260,34
175,04

170,39
134,86
147,04
108,34
97,38
98,42

Cdl(µF/cm2) H(%)
µ

N
0,823
0,861
0,844
0,734
0,816
0,731
0,815
0,806
0,771

99,44
128,13
80,23
52,91
51,92
48,28
47,65
46,42
41,04

21,96
46,47
65,57
76,00
83,28
87,28
87,70

T ng tr CPE tính theo phương trình:
ZCPE = 1/Q.(jω)-n

(3.7)

V i Q = giá tr CPE, j là ơn v o, ω là t n s góc = 2πf v i f là t n
s ; n là h s nén. Khi n = 1 thì i n dung tính ư c là i n dung l p kép
Cdl. Trên th c t , khi n~1 thì CPE c trưng cho i n dung l p kép nhưng
góc l ch pha ch x p x 90 , thư ng ư c s d ng trong các h ăn mòn
hay h h p ph . Giá tr i n dung l p kép ư c tính t công th c:


17

Cdl = Q(ωmax)n-1

(3.8)

V i ωmax là t n s góc t i giá tr t ng tr

o

t giá tr l n nh t.

Các giá tr thu ư c t b ng 3.15 cho th y:
n ng
nh (<0,1g/l), hi u qu b o v ăn mịn khơng cao (<46%).
Khi n ng
caffein tăng, i n tr i n c c tăng, hi u qu b o v tăng
áng k (>80%).
- Trong dung d ch n n và n ng
caffein nh , h s nén n khá cao
ch ng t b m t b ăn mòn và các s n ph m ăn mòn làm cho b m t r
nhi u, caffein h p ph và s n ph m ăn mòn làm cho b m t không ng
caffein 0,05g/l u khá l n. Khi n ng
nh t. Q và Cdl n n ng
caffein l n hơn 0,1g/l thì h s nén, Q và Cdl u gi m ch ng t l p kép
hình thành dày d n lên, tính d n i n gi m i, kh năng c n tr dung d ch
ti p xúc v i b m t tăng lên làm h n ch ăn mòn. S gi m giá tr i n dung
Cdl khi n ng
caffein tăng có th suy ra t s gi m h ng s i n môi khu
v c và/ho c s tăng b dày l p kép, g i ý r ng caffein h p ph ph thu c
n ng
lên ranh gi i b m t thép/dung d ch. S gi m Cdl khi n ng
caffein tăng ch ng t có s thay th d n các phân t nư c trên b m t thép
b i h p ph các phân t caffein, gi m kh năng hòa tan Fe vào dung d ch.
Ngồi ra, nh b m t SEM (hình 3.29) các m u thép CT38 ngâm
trong dung d ch n n HCl 1M( a,b) và khi có m t caffein 3,0g/l (c,d) ngâm
1h 25oC) cho th y: m u ngâm trong dung d ch n n có m t
các trung
tâm ăn mòn dày, các i m ăn mòn to và s n ph m ăn mòn ư c y lên b

m t, m u ngâm trong n n có m t caffein 3,0g/l thì m t
trung tâm ăn
mịn gi m rõ r t và kích thư c các i m ăn mịn r t nh .

a

b

c

d

Hình 3.29: nh ch p b m t thép CT38 ngâm trong dung d ch HCl 1M
(a,b) có m t caffein 3,0g/l (c,d) sau 1gi ngâm 25oC
Như vây, ba phương pháp khác nhau cho k t qu khá phù h p v i
nhau, kh ng nh caffein có kh năng c ch ăn mịn thép CT38 trong
dung d ch HCl 1M, kh năng c ch ăn mịn tăng khi n ng
caffein tăng.
N ng
3g/l có hi u qu b o v cao và dung d ch n nh ư c dùng ti p


18

trong nghiên c u nh hư ng c a th i gian và nhi t
t i qua trình ăn
mịn và c ch ăn mòn thép CT38 trong dung d ch HCl 1M.
3.2.4.3. nh hư ng c a nhi t

a) n n HCl 1M

b) HCl 1M + caffein 3,0g/l

Hình 3.30: ư ng cong phân c c d ng log c a thép CT38 trong dung
d ch HCl 1M khơng và có m t caffeine 3g/l các nhi t
khác nhau.
1 – 25oC;

2 – 35oC;

3 – 45oC

Hình 3.30 cho th y: Khi nhi t
tăng, trong dung d ch có hay khơng
có caffein thì m t
dòng anot và catot i n c c nghiên c u trong các
dung dihcj tương ng u gi m, ng v i t c
ăn mịn tăng. i u này
hồn toàn phù h p v i th c t và các lý thuy t. Tuy nhiên, hi u qu b o v
c a caffein 3,0g/l nhi t
khác nhau khá n nh, nhi t
tăng nhưng
o
o
hi u qu b o v gi m không áng k (25 C, H~83%; 35 C, H~82%; 45oC,
H~78%).
3.2.4.4. nh hư ng c a th i gian th nghi m
a) Phương pháp o ư ng cong phân c c
Hình 3.31: ư ng cong phân c c d ng log
c a thép CT38 trong dung d ch HCl 1M có

m t caffein 3g/l các th i gian th nghi m
khác nhau
1 – 30’ 2 – 60’
3 – 300’ 4 –24h

5 – 144h

Hình 3.31 cho th y khi th i gian th nghi m kéo dài ch có ư ng
cong phân c c o th i i m 30 phút có m t
dịng anot l n hơn áng
k ư ng o các th i i m còn l i, các ư ng o các th i i m t 60
phút n 1 ngày g n như trùng nhau, Như v y, quá trình tương tác (h p
ph ) gi a b m t thép và caffein có th
t t i cân b ng kho ng 60 phút.


19

Sau khi cân b ng t ư c thì tương tác khá n
ư ng cong phân c c r t ít thay i t i 6 ngày.
b) Phương pháp t ng tr

Nyquist (Def) EISM 16
3glA

Nyquist (Def) EISM12 5h
C00glA

60

1000
Zim (ohms)

50
Zim (ohms)

(Ovl) C3gl A
(Ovl) C3gl A
(Ovl) C3gl A
(Ovl) C3gl A
(Ovl) C3gl A

1200

(Ovl) C00A EISM12 1h
(Ovl) C00glA EISM12 3ng
(Ovl) C00glA EISM12 6ng
(Ovl) C00glA EISM12 10ng

70

nh th hi n trên các

40
30
20

1h
EISM16
EISM57

EISM57
EISM57
EISm57

5h
1ng
3ng
6ng
10ng

800
600
400

10

200
0

0

-10
0

10

a

20

30

40

50

Zre (ohms)

60

70

80

0

90

200

b

400

600

800

1000 1200 1400

Zre (ohms)

Hình 3.33: Ph t ng tr c a thép CT38 trong dung d ch HCl 1M (a) có
m t caffein 3g/l (b) các th i gian ngâm m u khác nhau

th Nyquist c a thép CT38 trong dung d ch HCl 1M có m t cafein
3,0g/l ln có tr kháng tăng g p 8 n kho ng 15 l n so v i trong dung
d ch khơng có caffeine trong kho ng th i gian th nghi m. Khi có m t
cafein, d ng
th Nyquist b nén m nh ch ng t s h p ph caffeine lên
b m t làm b m t có tính khơng ng nh t cao.
3.3.
xu t ban
u cơ ché c ch ăn mòn thép CT38 trong môi
trư ng axit c a các ch t c ch nghiên c u.
3.3.1. Cơ ch h p ph
Khi t kim lo i trong dung d ch HCl, trư c h t có s h p ph các
phân t nư c, các ion H+, Cl-. Khi thêm vào dung d ch các ch t c ch
(cao chi t chè, thu c lá, các c n phân o n, caffein) s di n ra quá trình
h p ph c nh tranh các ch t h u cơ này lên b m t thép:
Orgdd + xH2Ohp → Orghp + xH2Ohp

(3.10)

x là t l s phân t H2O b thay th b i m t phân t ch t h u cơ. S
h p ph thay th x y ra trên c anot và catot. Các ư ng cong phân c c
d ng log thu ư c t th c nghi m cũng cho th y m t
dòng gi m trên c
nhánh anot và catot khi có ch t c ch trong dung d ch nghiên c u. i u
này cho th y các ch t c ch s d ng u là ch t c ch h n h p. Hơn

n a, d ng các ư ng cong phân c c khi khơng có và khi có ch t c ch là
như nhau, t c là ch t c ch không tham gia vào quá trình ph n ng i n
c c, khơng làm thay i cơ ch ăn mịn mà ch làm ch m quá trình ăn


20

mòn, làm gi m t c
ph .

ph n ng. Như vây, có ch

c ch là cơ ch h p

Trong các nghiên c u nh hư ng c a n ng
ch t c ch t i q
trình ăn mịn u cho th y hi u qu b o v tăng khi n ng
ch t c ch
tăng. Nhưng khi n ng
ch t c ch tăng n m t gi i h n nh t nh thì
s tăng n ng
ch t c ch không làm tăng áng k hi u qu c ch ăn
mòn n a, t c là n ng
này s h p ph ã t t i cân b ng, b m t b
che ph hoàn toàn. Vi c tăng ti p n ng
ch t c ch mà i lư ng h p
ph không tăng ch ng t s h p ph t o thành có tính ơn l p. M t cách
g n úng, b qua tương tác gi a các ch t b h p ph thì c i m trên phù
h p v i các lu n i m c a thuy t h p ph Langmuir. Thuy t này cũng ã
ư c nhi u tác gi s d ng trong các nghiên c u v c ch ăn mịn.

Phương trình Langmuir d ng tuy n tính [11]:
C

θ

=C+

1
K

(3.13)

C = n ng

ch t b h p ph (ch t c ch ) (g/l ho c mol/l)

K = h ng s cân b ng quá trình h p ph
θ=M c
θ=

che ph

th c nghi m tính theo bi u th c:

vn − vuc
vn

(3.14)

ăn mòn v t li u trong dung d ch n n và

(vn và vuc tương ng là t c
trong dung d ch n n có m t ch t c ch )
T các k t qu th c nghi m xây d ng
th bi u di n m i quan h
c a C/θ theo C cho các ch t c ch nghiên c u cao chi t chè nư c, ta d ng
ư c
th hình 3.35.
Các ư ng d ng ư c u có h s tương quan R2 l n ch ng t các
quá trình h p ph trên u tn theo mơ hình h p ph Langmuir. Tuy
nhiên, các giá tr
d c u khác ơn v cho th y phương trình ng nhi t
h p ph khơng ư c tn th hồn tồn nghiêm ng t. Phương trình
Langmuir hi u ch nh áp d ng cho trư ng h p này ư c nhi u tác gi ch p
nh n có d ng:
C

θ

= nC +

n
K

(3.15)

Trong ó n là h s tuy n tính i u ch nh.


21

Hình 3.35: ư ng h p ph
ng nhi t Langmuir c a
các ch t c ch khác nhau
lên thép CT38 trong dung
d ch HCl 25oC

caffein/HCl1M

3.3.2. Nhi t,
* Nhi t

ng h c quá trình h p ph và quá trình ăn mịn

ng h c q trình h p ph :

Năng lư ng t do quá trình h p ph cũng ư c nhi u tác gi tính tốn
theo phương trình:
∆Go = -2,303RTlog(55,5xK)
V i R = h ng s khí; T = nhi t

(3.16)

K; 55,5 = n ng

nư c,

B ng 3.19: Phương trình h p ph
ng nhi t Langmuir và các thơng s nhi t
ng quá trình h p ph W(C) và W lên thép CT38 trong dung d ch HCl.

Dung d ch
W(C)/HCl 1M
W/HCl 1M
W(C)/HCl 0,01M
W/HCl 0,01M
Caffein/HCl 1M

Phương trình
y=1,330x+0,543
y=1,137x+0,147
y=1,198x+0,071
y=1,319x+0,222
y=1,140x+0,084

R2
0,9999
0,9993
0,9982
0,9999
0,9994

K
2,45
7,70
16,87
5,94
13,45

∆Go(kJ/mol)
-12,172

-15,010
-16,955
-14,369
-16,392

T b ng 3.19 cho th y:
- Các giá tr th
ng nhi t ng áp quá trình h p ph (∆Go)
ch ng t các quá trình này u là các quá trình t di n bi n.

u âm

- Các giá tr ∆Go u nh hơn 20kJ/mol ch ng t
u là các quá
trình h p ph v t lý. K t qu này phù h p v i gi thi t ưa ra ban u.
Ngoài ra nhi t h p ph quá trình h p ph cũng ư c nhi u tác gi
tính tốn theo phương trình:


22

∆Hhp = 2,303Rx

T1 xT2
T2 − T1


θ2
θ 
− log 1 

log
1 − θ1 
 1−θ2

(3.17)

Trong ó: ∆Hhp= bi n thiên entanpi quá trình h p ph (nhi t h p ph )
(kJ/mol)
T1, T2 là hai nhi t
θ1, θ2 là

nghiên c u (K)

che ph b m t

các nhi t

tương ng.

K t qu tính tốn ư c nhi t h p ph caffein lên b m t thép trong
dung d ch HCl 1M 25oC n 45oC trong kho ng t -6,38kJ/mol n 19,89kJ/mol. Giá tr ∆Hhp âm ch ng t có s h p ph là t a nhi t và do
ó, quá trình h p ph gi m khi nhi t
tăng. K t qu này phù h p v i k t
qu th c nghi m là khi nhi t
tăng thì hi u qu c ch ăn mòn gi m.
ây là m t d u hi u n a cho th y q trình h p ph có b n ch t là h p ph
v t lý.
* Nhi t,

ng h c q trình ăn mịn

Trong dung d ch HCl 1M, q trình ăn mịn s t có th gi s m t cách
g n úng là ph n ng: Fe + 2H+ → H2 + Fe2+
T c
ph n ng (quá trình ăn mịn)
phương trình Arennius :

nhi t

logv = -E*/2,303RT + logA

khác nhau tuân theo
(3.18)

V i: v = t c
ăn mòn (mm/năm); R = h ng s khí, T = nhi t
E = năng lư ng ho t hóa (kJ/mol).
*

Ta xây d ng
th th hi n tương quan gi a t c
(Hình 3.36) theo d li u trong b ng 3.16.

K,

ăn mòn V và 1/T

Hình 3.36: Phương trình Arrhenius cho quá trình ăn mòn c a thép CT38
ngâm 60 phút trong dung d ch HCl 1M có và khơng có caffein 3g/l.

23

Qua 03 nhi t
th c nghi m d ng ư c phương trình có h s tương
quan l n (0,9941 cho n n và 0,9856 cho n n có caffein) ch ng t q trình
ăn mịn tn theo phưong trình Arrhenius.
Năng lư ng hóa hóa c a q trình ăn mịn thép CT38 b i HCl 1M có
và khơng có caffein 3g/l tính ư c là: E*n n = 42,1486kJ; E*n n + caffein3g/l =
52,5781kJ. Giá tr năng lư ng hóa tăng khi dung d ch có m t caffein
ch ng t s ăn mịn x y ra khó khăn hơn, òi h i năng lư ng cao hơn.
Nghĩa là caffein là làm tăng năng lư ng ho t hóa q trình ăn mịn.
3.3.3. Cơ ch

c ch ăn mịn

Caffein hay các catechin chè u là các h p ch t h u cơ có tính bazơ
y u, trong dung d ch axit b proton hóa, do ó chúng tr thành cation trong
cân b ng:
Org + xH+ = [Org.xH]x+

(3.22)

Phân t proton hóa tương tác v i ph n catot trên b m t kim lo i.
ng th i, có th x y ra liên k t gi a c p electron chưa liên k t c a N, O
chuy n m t ph n t i obital tr ng c a kim lo i trên ph n anot.
Như v y, v i kích thư c phân t c ng k nh, m i phân t có nhi u
trung tâm tương tác v i b m t kim lo i, các ch t c ch nghiên c u thay
th các phân t nư c t o thành trên b m t kim lo i trong q trình ăn
mịn. B n ch t quá trình h p ph là h p ph v t lý, t a nhi t, t di n bi n

và t o l p h p ph khá n nh, làm tăng năng lư ng ho t hóa quá trình ăn
mịn. S h p ph thay th x y ra trên c anot và catot, th c nghi m cũng
cho th y m t
dòng anot và catot ư ng cong phân c c d ng log c a
thép CT38 trong dung d ch axit HCl u gi m khi có m t ch t c ch .
i u này cho th y các ch t c ch s d ng u là ch t c ch h n h p.
K T LU N
1.

i u ch ư c các s n ph m dùng làm ch t c ch ăn mòn t lá chè và
thu c lá g m:

a) 04 cao chi t: cao chi t chè trong nư c W(C), cao chi t chè trong
etanol:nư c = 8:2 E(C), cao chi t thu c lá trong nư c W(T), cao chi t
thu c lá trong h n h p metanol:nư c = 8:2 M80(T). Hi u su t thu h i
cao chi t trong dung môi h u cơ cao hơn trong nư c.
b) Tách phân o n cao chi t chè trong nư c thành các c n phân o n v i
dung mơi có
phân c c khác nhau: phân o n hexan (c n H), phân
o n diclometan (c n D), phân o n etylaxetat (c n EA), phân o n
butanol (c n B), phân o n nư c (c n W), trong ó c n nư c W có hàm