nghiên cứu điều chế và khả năng ức chế chống ăn mòn kim loại trong môi trường chất điện li của một số hợp chất hữu cơ

1




TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN






NGUYỄN TRỌNG DÂN






NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ
CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI TRONG MÔI TRƢỜNG CHẤT ĐIỆN LI
CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC










Hà Nội - 2012




2


TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN






NGUYỄN TRỌNG DÂN

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ
CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI TRONG MÔI TRƢỜNG CHẤT ĐIỆN LI
CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ

Chuyên ngành : Hóa lý thuyết và Hóa lý
Mã số: 60 44 31



LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC




Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Trịnh Xuân Sén






Hà Nội - 2012




3

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN 2
1.1.Khái quát về ăn mòn kim loại 2
1.1.1.Khái niệm về ăn mòn kim loại 2
1.1.2.Phân loại các quá trình ăn mòn kim loại 2
1.2. Tiêu chuẩn đánh giá độ ăn mòn 5
1.2.1. Chỉ tiêu khuynh hướng ăn mòn (k
r
) 5
1.2.2. Chỉ tiêu vết ăn mòn (k
n
) 5
1.2.3. Chỉ tiêu chiều sâu ăn mòn (P) 5
1.2.4. Chỉ tiêu thay đổi khối lượng 5
1.2.5. Chỉ tiêu thể tích ăn mòn 6
1.2.6. Chỉ tiêu dòng điện ăn mòn (i
ăm
) 6
1.2.7. Chỉ tiêu thay đổi tính chất cơ học do ăn mòn 6
1.2.8. Chỉ tiêu thay đổi điện trở 6
1.2.9. Chỉ tiêu phản xạ do ăn mòn 6
1.3.Các phƣơng pháp chống ăn mòn kim loại 6
1.3.1.Chọn và chế tạo vật liệu có độ bền vững chống ăn mòn cao 6
1.3.2. Cách ly kim loại với môi trường 7
1.3.3. Các phương pháp bảo vệ điện hoá 8
1.3.4. Bảo vệ kim loại bằng phương pháp dùng chất ức chế 9
1.4. Các phƣơng pháp nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép CT
3
của các

chất ức chế 12
1.4.1. Phương pháp điện hoá- đo đường cong phân cực 12
1.4.2. Phương pháp khối lượng 13
1.5.Giới thiệu về các chất ức chế ăn mòn trong môi trƣờng axit 13


4
Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM 15
2.1. Chuẩn bị thí nghiệm 15
2.1.1.Thiết bị và dụng cụ 15
2.1.2.Hoá chất sử dụng 15
2.2.Đối tƣợng khảo sát 16
2.3.Tổng hợp 2-benzyliden-N-phenylhydrazincacbothioamit và dẫn xuất của
nó 17
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 19
3.1.Kết quả tổng hợp 2-benzyliden-N-phenylhydrazincacbothioamit và dẫn
xuất của nó(DBP) 19
3.2.Kết quả đánh giá khả năng ức chế ăn mòn thép CT
3
trong môi trƣờng HCl
2M của các hợp chất DBP bằng phƣơng pháp mất khối lƣợng. 20
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất MBP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi
trường HCl 2M 20
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất HBP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi
trường HCl 2M 21
3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất ISPBP đến tốc độ ăn mòn thép CT

3
trong môi
trường HCl 2M 22
3.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ chất BBP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi
trường HCl 2M 22
3.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ chất BP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi
trường HCl 2M 23
3.2.6.Ảnh hưởng của nồng độ chất NBP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi
trường HCl 2M 23
3.3. Kết quả đánh giá khả năng ức chế ăn mòn thép CT3 của DBP trong môi
trƣờng HCl 2M bằng phƣơng pháp đo đƣờng cong phân cực 25
3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất MBP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi
trường HCl 2M 25
3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất HBP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi



5
trường HCl2M 26
3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất ISPBP đến tốc độ ăn mòn thép CT

3
trong
môi trường HCl 2M 27
3.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ BBP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi trường
HCl 2M 28
3.3.5. Ảnh hưởng của nồng độ chất BP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi
trường HCl 2M 29
3.3.6. Ảnh hưởng của nồng độ chất NBP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi
trường HCl 2M 30
3.4. Kết quả đánh giá khả năng ức chế ăn mòn thép CT3 của DBP trong môi
trƣờng NaCl 3,5% bằng phƣơng pháp đo đƣờng cong phân cực 33
3.4.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất MBP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi
trường NaCl 3,5% 33
3.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất HBP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi
trường NaCl 3,5%. 34
3.4.3. Ảnh hưởng của nồng độ chất ISPBP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi
trường NaCl 3,5%. 35
3.4.4. Ảnh hưởng của nồng độ chất BBP đến tốc độ ăn mòn thép CT

3
trong môi
trường NaCl 3,5%. 36
3.4.5. Ảnh hưởng của nồng độ chất BP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi
trường NaCl 3,5%. 37
3.4.6. Ảnh hưởng của nồng độ chất NBP đến tốc độ ăn mòn thép CT
3
trong môi
trường NaCl 3,5%. 38
3.5. Nghiên cứu ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình ăn mòn thép CT3 trong
môi trƣờng HCl 2M 40
KẾT LUẬN 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

PHỤ LỤC 46



6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ


 4
 12
 2M t
 24


3

MBP  25

3

HBP   26

3

ISPBP  27

3

BBP  28

3
BP
 29

3

NBP  30

  32

3

MBP  33


3

HBP  34

3

ISPBP  35

3

BBP  36

3
tron





7
BP  37

3

NBP  38
ng
 39


-4

M 41

8
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

 19
 19

 21

 21

 22

 22

  23

 23

 24

MBP 26

3
trong HCl 2M
HBP 27

3
trong HCl 2M
ISPBP 28


3
trong HCl 2M
BBP 29

3
trong HCl 2M
BP 30

3
trong HCl 2M
BP 31



9

 31

3
trongNaCl
BP 33

3
trong NaCl
BP 34
     
3
trongNaCl
BP 35


3
trong NaCl
BP 36

3
trong NaCl
3,BP 37

3
trong NaCl
BP 38
3.
 38

 40







1
MỞ ĐẦU





ia.

                 
].


 


Nghiên cứu điều chế và khả năng ức chế chống ăn mòn kim loại trong môi
trường chất điện li của một số hợp chất hữu cơ.
1.        -benzyliden-N-phenyl hydrazin

2.  
3



3. 
CT
3










2

Chƣơng 1: TỔNG QUAN

1.1. Khái quát về ăn mòn kim loại [6, 10, 11, 13]
1.1.1. Khái niệm về ăn mòn kim loại


 

M - ne = M
n+

1.1.2. Phân loại các quá trình ăn mòn kim loại


1.1.2.1. Ăn mòn hoá học [1, 6, 7]




2

2





2
,


2

1.1.2.2. Ăn mòn điện hoá [9, 10, 11]

.





3
*  
             
 


Me - ne  Me
n+

              



- 
nH
+
+ ne  n/2H
2
- 
2

ng
n/4O
2
+ n/2H
2
O + ne = nOH
-




- 
+


2


* 
-       -phi kim (gang,

- 
- 
*  

- 

- 

4
- 
- 
-  

- 

:


-  
- 
- 

- 
- 
- -fretting corrosion)
- 

- 
- -Dealloying selective leaching)
- n cracking)
- 
* 
(a)
(d)
(b)
(e)
(c)
(f)

Hình 1.1: 


5
Chú thích






1.2. Tiêu chuẩn đánh giá độ ăn mòn [8, 11]

1.2.1. Chỉ tiêu khuynh hướng ăn mòn (k
r
)


1.2.2. Chỉ tiêu vết ăn mòn (k
n
)


1.2.3. Chỉ tiêu chiều sâu ăn mòn (P)
     

d
Q
P 



1.2.4. Chỉ tiêu thay đổi khối lượng



- 
t
m
k
m



 
hmg ./
2

- 
t
m
k
m





 
2


 
3


6



1.2.5. Chỉ tiêu thể tích ăn mòn
ts
V
k
tt
.


 
hcmcm ./
23





1.2.6. Chỉ tiêu dòng điện ăn mòn (i
ăm
)



2

2
).
1.2.7. Chỉ tiêu thay đổi tính chất cơ học do ăn mòn


1.2.8. Chỉ tiêu thay đổi điện trở

%100.
O
R
R
R
K



:
K
R


R
O

1.2.9. Chỉ tiêu phản xạ do ăn mòn

1.3. Các phƣơng pháp chống ăn mòn kim loại [6, 10, 11, 13, 19, 21, 22]
1.3.1. Chọn và chế tạo vật liệu có độ bền vững chống ăn mòn cao






7

      





 


1.3.2. Cách ly kim loại với môi trường [10, 11]
1.3.2.1. Sử dụng lớp phủ phi kim
-  

-             



- : 

 
1.3.2.2. Sử dụng lớp phủ kim loại
- 





 
- : 


8



- : 

- : 


20% kim

- : 


1.3.3. Các phương pháp bảo vệ điện hoá [10, 11]
1.3.3.1. Bảo vệ catốt
- 
ngu  
 

 
oo
ca

EE




- 


            

1.3.3.2. Bảo vệ anốt

      
  


9

1.3.4. Bảo vệ kim loại bằng phương pháp dùng chất ức chế [3, 4, 6, 8]


:
- 
- 


- 
- 
- 
-  

1.3.4.1. Ức chế gây thụ động
 


- 
2
CrO
4
, NO
3
-
, NO
2
-


-      


          
4
2-
, NO
3
-
  
300

500 ppm, Ca
3

PO
4
: 15

37ppm Silicat: 20

40ppm.


Tuy nhi




10

1.3.4.2. Ức chế kết tủa
      




             



1.3.4.3. Chất ức chế bay hơi





              
xyclohexamin, benzylamin.    

1-
3ppm.
1.3.4.4. Chất ức chế hấp phụ



 

 


 


11
 







- 9
- 
- 







Cơ chế ức chế của các hợp chất hữu cơ đƣợc mô tả nhƣ sau
- 

H.
         
4
2-
 - OH
(hydroxyl); - COOH (carboxyl);- SH (mercapto): - NH
2
(amin).

 





12

i
o



1.4. Các phƣơng pháp nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn thép CT
3
của các
chất ức chế. [1, 6, 7, 10, 11, 13]
1.4.1. Phương pháp điện hoá- đo đường cong phân cực
Cơ sở lý thuyết


am


am




E
ăm
M
i
0
H
2


a
= a
a
+b
a

*lgi
b
a
=(R*T)/*n*F

M
E
0
i
E
2
H
am
i
*n*F

/)R*T(=
c
b
*lgi
c
+b
c
a =
c



Lgi
E

Hình 1.2


am




13
0
%
0
.100%
am am
am
ii
Z
i



i
0
am
, i
am

1.4.2. Phương pháp khối lượng
Cơ sở của phƣơng pháp




- 
- 
- 

.100%
kc
k
mm
Z
m
  




c

k


1.5.Giới thiệu về các chất ức chế ăn mòn trong môi trƣờng axit




 , 


 







 , 




















 (



). 






,  












 




 



























  -brombenzal-m-nitroanilin, 2-clo-6-diethylamino-4-
methyl pyridin, 1,3-bis(carbamoyltio)-2-(N,N-diemethylamin) propan hydrochlorid,
. 










 , Al, 




[16]. Kuroc

















 5-

nitrosalycylalsulphathiazole, 3-dodecylbenzimidazole iodid , polyethylen-polyamin;
 , Ti, 







 [18]. 



 -


14
oxynaphtalisonicotin hydrazid , 2,4,6-tris(2-isotioureido)-s-triazine hydroiodid , 2-
(tiazolyl- 4)-













 , Al, In [17]. 






 



 /H
2
SO
4
[23]. 





























 1-amino-2-
mercapto-5-[1-(1,2,4-triazole)-methylen]- 1H-1,3,4-

/

1-phenyl 2-
(5-- tetrazole-methylen]-1,3,4-furodiazole) thioalkyl ethyl keton [20].

  cao.
  2-
benzyliden-N-.


R= H, NO
2

, Br, i-C
3
H
7
, OH, OCH
3
 2-benzyliden-N-
  

      














15
Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM
2.1. Chuẩn bị thí nghiệm
2.1.1. Thiết bị và dụng cụ
- 
- 



- 
-  
- -Nga.
-  
2.1.2. Hoá chất sử dụng
- Anilin, benzaldehyd, p-nitro benzaldehyd, p-brom benzaldehyd, p-hydroxy
benzaldehyd, p-isopropyl benzaldehyd, p-
Merk)
- CS
2

3
, Pb(NO
3
)
2
, HCl, NaCl, H
2
SO
4
, NaHCO
3
, methanol,

- 






-6
M; 12,5.10
-6
M; 25.10
-6
M; 50.10
-6
M; 100.10
-6
M.
- 




6,25.10
-6
M; 12,5.10
-6
M; 25.10
-6
M; 50.10
-6
M; 100.10
-6
M.

16


- 
0
C
2.2. Đối tƣợng khảo sát
-  
       


2


- 
3



.
- 

(1) 2-Benzyliden-N-phenylhydrazincacbothioamit (BP)

(2) 2-(p-Nitrobenzyliden)-N-phenylhydrazincacbothioamit (NBP)

(3) 2-(p-Brombenzyliden)-N-phenylhydrazincacbothioamit (BBP)

(4) 2-(p-Isopropylbenzyliden)-N-phenylhydrazincacbothioamit (ISPBP)

(5) 2-(p-Hydroxybenzyliden)-N-phenylhydrazincacbothioamit (HBP)