Khảo sát khả năng chống ăn mòn sắt trong môi trường axit h2so4 1 của dịch chiết cây chè thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NG UY ÊN
K HOA KHOA HỌC T ự NH IÊN & XÃ HỘI
------------- -----------------------

ĐÀO THỊ TUÂN

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG CHỔNG ĂN MỊN SẮT
TRONG MƠI TRƯỜNG AXIT H2S 0 4 1% CỦA
DỊCH CHIẾT CÂY CHÈ THÁI NGUYÊN

LUẬN VÃN TỐT NGH IỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: HÓA HỌC
Giáo viên hướng dẫn: T h .s Trương Thị Thảo

THÁI NG UY ÊN - 2008


Bộ mơn hóa học

KHTN&XH

LỜI CẢM ƠN
Đề tài nghiên cứu: “Khảo sát khả năng chống ăn mòn sát trong mỏi
trường axit của dịch chiết cây chè Thái Nguyên” được hoàn thành dưới sự
hướng dẫn của cô giáo - Th.s Trương Thị Thảo - Bộ mơn Hóa Học - Khoa
Khoa Học Tự Nhiên & Xã Hội - Đại Học Thái Nguyên. Em xin bày tỏ lòng
biết ơn sâu sắc về sự hướng dẫn và sự giúp đỡ tận tình của cơ Trương Thị Thảo
trong quá trình làm đề tài.
Em xin cảm ơn sự giúp đỡ tạo điểu kiện của GS.TS Lê Quốc Hùng cùng
tập thể phịng ứng dụng máy tính trong nghiên cứu hóa học - Viện Hóa Học Viện Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam; các thầy cô giáo trong bộ mơn Hóa
học, cán bộ phịng thí nghiệm Hóa học - Bộ mơn Hóa Học - Khoa Khoa Học

Tự Nhiên & Xã Hội - Đại Học Thái Nguyên đã giúp đỡ em hồn thành đề tài
này.
Tơi cũng xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và tập thể lớp CN
Hóa-K2 đã cổ vũ động viên hồn thành đề tài này.
Sinh viên

Đào Thị Tuấn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khoá luận tốt nghiệp 2008




Bộ mơn hóa học

KHTN&XH

MỤC LỤC

TĨM TÁT KẾT QUẢ NGHIÊN c ú u .......................................................................................... 1
MỞ Đ Ầ U ............................................................................................................................................ 2
Chương 1: T ổ N G Q U A N .............................................................................................................. 3
1.1. Khái quát về cây chè........................................................................................................... 3
1.1.1. Đặc điểm thực vật [22, 23]......................................................................................... 3
1.1.2. Đặc điểm hình thái học và phán bó' [19,21]............................................................ 3
1.1.3. Vai trị [14,19, 221]......................................................................................................4
1.1.4. Đặc tính sinh hố [19,21,23]......................................................................................5
1.2. Ản mịn kim loại và chơng ăn mịn kim loại................................................................. 8

1.2.1. Khái niệm........................................................................................................................ 8
1.2.2. Phân loại ăn mòn kim lo ạ i......................................................................................... 9
1.2.3. Các phương pháp chống ăn mịn kim loại.............................................................10
1.3. Chơng ăn mịn kim loại bằng phương pháp sử dụng chất ức chè........................ 11
1.3.1. Phán loại chất ức c h ế................................................................................................ 11
1.3.2. M ột s ố lĩnh vực ứng dụng chủ yếu của chất ức ch ế............................................11
1.3.3. Cơ chê bảo vệ kim loại trong phuơìtg pháp dùng chất ức chế..........................13
1.4. Nghiên cứu, ứng dụng chất ức chế ăn mòn kim loại ở nước ta hiện nay, hiện
trạng và hướng phát triển........................................................................................................13
1.5. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................................15
1.5.1. Nghiên cứu thành phần, cáu trúc dịch chiết........................................................... 15
1.5.2. Nghiên cứu ăn mịn kim loại bằng phương pháp điện hố.............................. 17
l ế6 Nội dung đề tài..................................................................................................................... 18
Chương 2: THỰC NGHIỆM ....................................................................................................... 19
2.1. Chiết, tách dịch chiết của chè..........................................................................................19
2ẻ2. Đo kháo sát khả năng ức chẽ ăn mòn kim loại...........................................................20
2.2.1. Cách tiên hành............................................................................................................ 20
2.2.2. Phương pháp đo ăn mòn theo phương pháp điện hố....................................... 22
2.3. Khảo sát thành phần..........................................................................................................22

Đào Thị Tuẩn

Sớ hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khố luận tơt nghiệp 2008




KHTN&XH

Bộ môn hỏa học

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO L U Ậ N ............................................................................... 23
3.1 Hiệu suất thu hồi dịch chiết............................................................................................. 23
3.2 Kết quả khảo sát ăn mòn sắt trong mơi trường H2S 0 4 1%.....................................23
3ẳ3.Khảo sát ãn mịn sát trong dung dịch H2S 0 4 1% trong các dịch chiết................. 24
3.3.1. Dịch chiết E60............................................................................................................. 24
3.3.2. Dịch chiết E80............................................................................................................. 27
3.3.3. Dịch chiết E90............................................................................................................. 31
3.4. Xác định thành phần chính của cây chè xanh gây ức chê kim loại......................36
KẾT LUẬN CHUNG....................................................................................................................40
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................................41

Đào Thị Tuấn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khố luận tơt nghiệp 2008




Bộ mơn hóa học

KHTN&XH

DANH MỤC VIẾT TẮT
E60: dịch chiết chè xanh trong hệ dung môi etanol: nước (6:4).
E80: dịch chiết chè xanh trong hệ dung môi etanol: nước (8:2).

E90: dịch chiết chè xanh trong hệ dung môi etanol: nước (9:1).
EGCG: Epigallocatechin-3-gallate.
EtOAc: Etylaxetat.
MeOH: Metanol.
SKLM: Sắc kí lớp mỏng.

Đào Thị Tuấn

Sớ hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khoá luận tốt nghiệp 2008




Bộ mơn hỏa học

KHTN&XH

TĨM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN c ú u

Trong đề tài ’’Khảo sát khả năng chống ăn mòn sắt trong môi
trường axit của dịch chiết cây chè ở Thái nguyên” chúng tôi đã tiến hành:
1ẾLý thuyết
- Khái quát cây chè.
- Ăn mòn kim loại và chống ăn mòn kim loại.
- Chống ăn mòn kim loại bằng phương pháp sử dụng chất ức chế.
- Phương pháp nghiên cứu.
2. Thực nghiệm.
- Chiết lá chè tươi bằng phương pháp chiết cồn.

- Khảo sát khả năng ức chế ăn mòn sắt trong dung dịch H2S 0 4 1% của
các dịch chiết trên.
- Xác định thành phần chủ yếu gây ức chế ăn mòn tốt nhất trong dịch
chiết chè xanh.
3. Kết quả.
- Tất cả các dịch chiết đều có khả năng ức chế ăn mịn sắt trong mơi trường
H2S04 1% mặc dù ở các nồng độ dịch chiết thấp. Dịch chiết E80 nồng độ 5,0 g/1 có
khả năng ức chế ăn mịn sắt tốt nhất, tốc độ ăn mịn sắt trong mơi trường H2S04 1%
giảm từ 8,0069. lCrVng/cmls khi khơng có mặt dịch chiết xuống 4,4654.10'4
mg/cm2.s khi có mặt dịch chiết E80 nồng độ 5 g/1.
- Thành phần chủ yếu trong dịch chiết chè xanh có khả năng ức chế ăn
mịn kim loại Fe trong môi trường axit H2S04 1% là Epigallocatechin-3-gallate
(EGCG)ễ

Đào Thị Tuấn

1

Sớ hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khố luận tốt nghiệp 2008




Bộ mơn hóa học

KHTN&XH

MỞ ĐẦU

Ăn mịn kim loại là sự phá huỷ kim loại và hợp kim do tác động hố lý của
mơi trường. Hậu quả của ăn mịn kim loại là làm thay đổi tính chất, suy giảm
nhiều chức năng của kim loại và hợp kim, dẫn tới giảm tuổi thọ của các thiết bị,
cơng trình, gây tổn thất to lớn về nhiều mặt cho nền kinh tế quốc dân [1,11,17]. Có
nhiều phương pháp chống ăn mịn kim loại như: Cách li kim loại và hợp kim
với môi trường ăn mịn; dùng hợp kim khó bị ăn mịn; bảo vệ kim loại và hợp
kim bằng phương pháp điện hoá; sử dụng chất ức chế chống ăn mòn. Trên thế
giới hiện nay đang có xu hướng nghiên cứu sử dụng các hợp chất thiên nhiên
làm chất ức chế ăn mòn kim loại, đặc biệt là các hợp chất hữu cơ tách ra từ
thực vật. Những hợp chất này có ưu điểm hơn hẳn so với các chất tổng hợp
hoá học như: rẻ tiền, dễ sử dụng, không gây ô nhiễm mơi trường...
Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa ánh sáng nhiều,
lượng mưa lớn, độ ẩm cao nên thảm thực vật phong phú đa dạng vào bậc nhất
thế giới [20], Nhiều cây không những là thức uống lí tưởng mà cịn đưa vào sử
dụng làm chất ức chế chống ăn mòn kim loại như chè, thuốc lá...Trong đó, chè
là loại cây khá phổ biến trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, đặc
biệt là khu vực Thái Nguyên loài cây này được trồng với diện tích và sản
lượng khá lớn.
Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về thành phần hoá học của cây chè.
Tuy nhiên khả năng làm chất ức chế chống ăn mòn của cây chè Thái Nguyên
vẫn chưa có tài liệu nghiên cứu chi tiết. Vì vậy chúng tơi chọn đề tài là “Khảo
sát khả năng chống ăn mịn sắt trong mơi trường axit của dịch chiết cây
chè Thái Ngun” góp phần tìm hiểu thêm về các ứng dụng và nâng cao giá
trị sử dụng của loại cây quen thuộc này trong đời sống hàng ngày.

Đào Thị Tuấn

2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khố luận tơt nghiệp 2008




Bộ mơn hóa học

KHTN&XH

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Khái qt về cây chè.
1.1.1. Đặc điểm thực vật [22, 23].
Cây chè có tên khoa học là Camellia sinensis, là loài cây lá chồi được
sử dụng để sản xuất chè, tên sinensis có nghĩa là “Trung Quốc”. Trong tiếng
Latinh, danh pháp khoa học cũ cịn có tên là Thea bohea và Thea viridis.
Camellia sinensis có nguồn gốc từ khu vực Đơng Nam Á nhưng ngày nay
được trồng ở các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới trên toàn thế giới.
* Phân loại khoa học.
Giới (Kingdơn): Plantae.
Ngành (División): Magnoliophyta.
Lớp (Class): Magnoliopsida.
Bộ (Ordo): Encales.
Họ (Familia): Theaceae.
Chi (Gemís): Cameỉlia.
Lồi (Species): S.Sinensis.
1.1.2. Đặc điểm hình thái học và phân bố [1921],
* Thân và cành:
Cây chè sinh trưởng trong điều kiện tự nhiên là đơn trục tức là chỉ có
một thân chính, trên đó phân ra các cấp cành. Thân bao gồm thân gỗ, thân nhỡ

(thân bán nhỡ), và thân bụi:
- Thân gỗ: cây cao to có thân chính rõ rệt, vị trí phân cành cao.
- Thân nhỡ: vị trí phân cành thường cao khoảng 20-30cm
- Thân bụi: khơng có thân rõ rệt, tán cày rộng thấp, phân cành nhiều.
* Mầm chè:
Có loại mần dinh dưỡng và mầm sinh thực. Mầm sinh dưỡng phát triển
thành cành lá và mầm sinh thực phát triển thành nụ hoa và quả.

Đào Thị Tuấn

3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khố luận tơt nghiệp 2008




Bộ môn hỏa học

KHTN&XH

* Lá chè:
Mọc cách trên cành, mỗi đốt có một lá. Chúng thường thay đổi theo các
loại giống khác nhau. Lá của chúng dài từ 4-15 cm và rộng từ 2-5 cm, lá khô
chứa 3-5% cafein [14]. Lá non và các lá xanh lục nhạt được thu hoạch để sản
xuất chè. Khi non mặt dưới của chúng cịn có các sợi lơng tơ màu trắng, các
lá già có màu lục sẫm. Lá có gân rất rõ, rìa lá thường có răng cưa.

Hình 1: Cành, lá, hoa, quả chè
* Phân bố [20, 22]:
Do điều kiện khí hậu và đất đai thích hợp cho nên cây chè được trồng ở
rải rác ở hầu hết các tỉnh trung du và miền núi, trong đó có tỉnh Thái Ngun.
1.1.3. Vai trị [14,19,221].
Cây chè là thức uống lí tưởng và có giá trị về dược liệu. Tác dụng chữa
bệnh và chất dinh dưỡng của chè được các nhà khoa học xác định như sau:
Cein và một số hợp chất ancaloit khác có trong chè là những chất có
khả năng kích thích hệ thần kinh trung ương, kích thích vỏ đại não làm tinh
thần minh mẫn, nâng cao khả năng làm việc, giảm bớt mệt nhọc sau những lúc
làm việc căng thẳng [14].

Đào Thị Tuấn

4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khoá luận tốt nghiệp 2008




BƠ mơn hóa học

KHTN&XH

Hỗn hợp tanin chè có khả năng giải khát, chữa một sô' bệnh như: tả, lỵ,
thương hàn. Nhiều thầy thuốc còn dùng nước chè xanh để chữa sỏi thận, sỏi
bàng quang và chảy máu dạ dày. Theo xác nhận của M.N.Zaprometop thì hiện

nay chưa tìm được chất nào lại có tác dụng làm chắc các mao mạch tốt như
catechin của chè [21].
Theo nhiều nhà khoa học xác định ảnh hưởng tích cực của nước chè
xanh tới tình trạng chức năng của hệ thống tim mạch, sự cản các mao mạch,
trao đổi muối, nước, tình trạng chức năng hô hấp và sự trao đổi vitamin

c. Một

tác dụng đặc biệt của chè được phát hiện gần đây là tác dụng chống chất
phóng xạ, điều này được các nhà khoa học Nhật Bản thơng báo qua việc
chứng minh chè có tác dụng chống được chất stronti (Sr) 90 là một đơn vị
phóng xạ nguy hiểm.
1.1.4. Đặc tính sinh hố [19,21,23],
Thành phần chủ yếu trong búp chè gồm có:
1.1.4.1. Nước.
chiếm 75 - 82%
1.1.4.2. Tanin ựlavonoit).
Tanin hay gọi là hợp chất phenol, trong đó 90% là dạng Catechin. Tỉ lệ
các chất trong thành phần hố học của tanin chè khơng giống nhau và tuỳ theo
giống chè mà thay đổi.
Dạng tan trong este: phân tử lượng 320-360
Dạng tan trong nước hoặc axeton: phân tử lượng 420- 450
Dạng kết hợp với protein (chỉ sau khi dùng dung dịch NaOH 0,5% để
xử lí mới có thể hoà tan được trong dung dịch).
Yếu tố cấu trúc cơ bản đặc trưng cho lớp này là sự có mặt ít nhất một
nhân benzen liên kết với nhóm hidroxi ở dạng tự do hoặc liên kết với nhóm
chức khác chứa este, e te ...

Đào Thị Tuấn

5

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khố luận tơt nghiệp 2008




Bộ môn hỏa học

KHTN&XH

Đa số các hợp chất phenol chia làm ba nhóm theo cấu trúc bộ khung
cacbon của chúng. Dãy các chất C6- c„ c6- C3, C6- C3- C6:
* Nhóm chất C6-C|
Những chất phổ biến trong dãy C6-C|

COOH

OH

Axit gallic

proto cateklic

axit salyxylic

* Nhóm C6-C3
Tiêu biểu có trong thành phần tinh dầu thực vật, đại diện là cumaric và các

dẫn xuất của nó.

HO
OH
Axit cumaric

axit capheic

Axit xitramic

cumarin

* Nhóm C6-C3-C6: gồm hai vịng C6 và có cầu giữa là C3

Flavonnoit

Đào Thị Tuấn

6

Sớ hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khố luận tơt nghiệp 2008




Bộ môn hỏa học

KHTN&XH

Tanin dùng trong y học để cầm máu, có khả năng tăng cường sức đé
kháng của thành huyết quản trong cơ thể động vật, tăng cường tích luỹ và
đồng hố sinh

tố c.

Để chiết các ílavonoit hay sử dụng dung môi là dung dịch cồn 80%
hoặc 60% (EtOH, MeOH). Các dung mơi ít phân cực sẽ thuận lợi cho việc
chiết aglycon (dạng tự do), liên kết với nhân benzen được hidroxyl hoá mạnh
dễ dàng tan vào trong ancol ở các nồng độ khác nhau hoặc các axeton, do đó
các dung mơi phân cực thuận lợi cho việc chiết nhóm này.
1.1.4.3. Ankanoit.
Trong chè có nhiều loại ankanoit nhưng nhiều nhất là cafein (3-5%).
Ankaloit khơng có khả năng phân li H+ tức là khơng có tính axit mà chỉ là một
kiềm yếu. Cafein hoà tan trong nước với tỉ lệ 1/46, dễ hồ tan trong dung mơi
cloroc. Cein kích thích hệ thần kinh trung ương, kích thích cơ năng hoạt
động của tim, có tác dụng lợi tiểu.

CH3
Cafein.

/ . 1.4.4. Protein và axit amin.
Protein phân bố không đều ở các thành phần của búp chè và thay đổi
theo giống, điều kiện canh tác và các yếu tố khác. Nếu protein kết hợp với
(tanin, poliphenol) tạo hợp chất không tan làm vị chát và đắng giảm đi. Ngày
nay người ta tìm thấy trong chè có 17 axit amin. Các axit amin cùng với
đường và tanin tạo ankaloit có mùi thơm của chè, làm chè xanh có dư vị tốt.

Đào Thị Tuấn

7

Sớ hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khố luận tơt nghiệp 2008



Bộ mơn hóa học

KHTN&XH

1.1.4.5. Gluxit và pectin.
* Gluxit: có lượng hồ tan rất ít, nhưng lượng khơng hồ tan nhiều.
Hàm lượng đường hồ tan trong chè tuy ít nhưng rất quan trọng đối với hương
vị chè. Đường kết hợp với protein hoặc axit amin tạo hợp chất thơm.
* Pectin: trong chè, pectin thường ở dạng hoà tan trong nước, tan trong
axit oxalic, tan trong amon oxalat, pectin cũng tham gia vào tạo hương vị chè.
1.1.4.6. Dầu thơm.
Có rất ít dầu thơm trong chè, hàm lượng trong lá chè tươi là 0,0070,009%. Hàm lượng dầu thơm tăng dần ở nơi có địa hình cao, ở lá non chứa ít
hương thơm. Tác dụng của dầu thơm là kích thích thần kinh trung ương làm
tinh thần minh mẫn và thoải mái, dễ chịu nâng cao hiệu suất làm việc của các
cơ trong cơ thể.
1.1.4.7. Vitamin.
Có nhiều loại vitamin trong chè, thường gập là vitamin A, B|, B2, pp, c
1.1.4.8. Men.
Men là nhàn tố quan trọng của sự sống, nó quyết định mọi chiều hướng
phản ứng hoá học xảy ra trong cơ thể sinh vật và là chất kích động tất cả các
biến đổi hố học. Trong búp chè non có hầu hết các loại men nhưng chủ yếu

có hai loại chính:
- Nhóm thuỷ phân: men amilaza, glucoxidaza, proteaza và một số men
khác.
- Nhóm oxi hoá khử: chủ yếu là hai loại men peroxidaza và
oliphenoloxidaza.
1.2ỂĂn mịn kim loại và chơng ăn mịn kim loại.
1.2.1. Khái niệm.
Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của
các chất trong môi trường [1,11,17].

Đào Thị Tuân

8

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khoá luận tốt nghiệp 2008



Bộ mơn hỏa học

KHTN&XH

Hậu quả của ăn mịn kim loại là: nguyên tử kim loại bị oxi hoá thành
ion kim loại và mất đi tính chất quí báu của kim loại ( M - ne —> Mn+).
1.2.2. Phán loại ăn mịn kim loại
Có nhiều cách phân loại ăn mịn kim loại. Tuỳ theo môi trường và cơ
chế của sự ãn mịn, người ta chia thành hai loại chính, đó là: ăn mịn hố học
và ăn mịn điện hố [6,11,17].

1.2.2.1. Án mịn hố học.
Ăn mịn hố học là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do kim loại phản
ứng với các chất khí ( 0 2; Cl2. ..) và hơi nước ở nhiệt độ cao.
2Fe + 3C12 —1^

2FeCl3

t°

3Fe + 202 - U - Fe30 4
3Fe + 4H20 (h)

Fe30 4 + 4H2t

Bản chất của ăn mịn hố học là q trình oxi hố khử, trong đó các
electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường.
Đặc điểm của ăn mịn hố học là khơng phát sinh dịng điện (khơng có
các điện cực) và nhiệt độ càng cao thì tốc độ ăn mịn càng nhanh.
/.2 .2 Ể2. Ăn mịn điện hố
Ăn mịn điện hố là sự phá huỷ kim loại do kim loại tiếp xúc với dung
dịch điện li tạo nên dòng điện.
Bản chất của ãn mòn điện hố là một q trình oxi hố khử xảy ra trên
bề mặt giới hạn hai pha: kim loại/dung dịch điện li. Khi đó kim loại bị hồ tan
ở vùng anot (cực -), kèm theo phản ứng giải phóng H2 hoặc tiêu thụ 0 2 ở vùng
catot (cực +), đồng thời sinh ra dịng điện.
Anot (q trình oxi hố): M - ne -» Mn+
Catot (qúa trình khử): 2H+ + 2e-> H2 (môi trường axit)
0 2 + 2H20 + 4e -> 4 0 H ' (mơi trường trung tính)

Đào Thị Tuấn

9

Sớ hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khố luận tơt nghiệp 2008




BƠ mơn hóa học

KHTN&XH

1.2.3. Các phương pháp chống ăn mịn kim loại.
Có nhiều phương pháp chống ăn mịn kim loại [1,3,6,11,16] như:
/ Ệ2ễ3.7. Phương pháp hợp kim hoá.
Người ta tạo hợp kim giữa kim loại cần bảo vệ với một hoặc một số kim
loại khác như: crom; niken; molipđen; titan... hoặc các kim loại có khả năng
tạo lớp màng chống ãn mòn.
1.2.3.2. Phương pháp phủ lớp bảo vệ bằng các lớp phủ kim loại hoặc
ph i kim.
Kim loại cần bảo vệ được phủ bằng các lớp phủ kim loại, phi kim hoặc
phủ lên bề mặt kim loại một lớp chất polime bền, trơ...có tác dụng bảo vệ.
Phương pháp này trong nhiều trường hợp còn nâng cao độ bền mài mòn đồng
thời có tác dụng trang trí.
1.2.3.3. Bảo vệ điện hố.
Phương pháp điện hoá ngày nay được sử dụng khá rộng rãi để chống
ăn mòn kim loại trong các điều kiện khí hậu khác nhau. Nguyên tắc của
phương pháp là thực hiện sự phân cực điện hố sao cho dịng ãn mịn giảm

đến giá trị nhỏ nhất trong mơi trường ăn mòn. Người ta chia ra làm hai
loại bảo vệ điện hoá: bảo vệ anot và bảo vệ catot. Phương pháp bảo vệ điện
hoá được áp dụng khá phổ biến trong công nghiệp tàu biển, bảo vệ các
giàn khoan...
1.2.3.4. Phương pháp xử lý mơi trường ăn mịn.
Việc xử lý mơi trường làm giảm yếu tố gây ra sự ăn mòn chỉ được thực
hiện khi thể tích cần bảo vệ nhỏ hoặc điều kiện công nghệ cho phép. Tuy
nhiên đây là một trong các biện pháp bảo vệ hiệu quả. Có thể xử lý môi trường
bằng cách: giảm hàm lượng các chất khử phân cực có mặt trong mơi trường ăn
mịn. Các chất khử phân cực như 0 2; S 0 2; hơi axit... làm tăng tốc độ ăn mòn
do vậy cần loại chúng ra khỏi thể tích cần bảo vệ bằng các phương pháp thích

Đào Thị Tn

10

Sớ hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khố luận tơt nghiệp 2008




Bộ mơn hỏa học

KHTN&XH

hợp như: duy trì độ ẩm phù hợp; trung hồ mơi trường axit; đuổi khí oxi; dùng
khí trơ thổi vào thể tích cần bảo vệ...
I.2.3.5. Dùng chất ức chê ăn mịn.

Phương pháp này được trình bày kỹ hơn trong mục 1.3 và 1.4
1.3. Chống ăn mòn kim loại bằng phương pháp sử dụng chất ức chế.
* Chất ức c h ế ăn mòn kim loại:
Chất ức chế ăn mòn kim loại là chất khi được thèm với lượng nhỏ vào
mơi trường ăn mịn kim loại hoặc hợp kim sẽ làm giảm tốc độ ăn mòn kim
loại hoặc hợp kim đó [17],
1.3.1. Phân loại chất ức chế.
Chất ức chế ăn mịn có thể được sử dụng trong các mơi trường có độ pH
khác nhau và được ứng dụng trong các lĩnh vực cơng nghiệp khác nhau nên có
cách phân loại khác nhau:
* Phân loại theo thành phần hoá học: chất ức chế vô cơ; chất ức chế hữu
cơ; chất ức chế dạng cao phân tử ...
* Phân loại theo cơ chế điện hoá: chất ức chế anot; chất ức chế catot;
chất ức chế hỗn hợp cả anot và catot.
* Phân loại theo đối tượng bảo vệ: chất ức chế ăn mòn kim loại đen;
chất ức chế ăn mòn kim loại màu hoặc chất ức chế đa năng.
* Phân loại theo mơi trường ăn mịn: chất ức chế trong mơi trường
kiềm, axit, trung tính.
* Phân loại theo trạng M i tác dụng: chất ức chế tiếp xúc; chất ức chế bay hơi.
* Phân loại theo tính chất hố học: chất ức chế có tính oxi hố mạnh,
chất ức chế có tính oxi hố yếu; chất ức chế khơng có tính oxi hố.
1.3.2. M ột sơ lĩnh vực ứng dụng chủ yếu của chất ức chế.
1.3.2.1. Sử dụng chất ức c h ế trong tẩy g ỉ kim loại bằng axit.
Tẩy gỉ kim loại bằng axit là công đoạn được tiến hành nhằm loại bỏ các
sản phẩm ăn mịn hình thành trên bề mật kim loại (sắt, thép, nhôm ...) để

Đào Thị Tuấn

11

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khố luận tơt nghiệp 2008



Bơ mơn hóa học

KHTN&XH

chuẩn bị bề mặt cho các cơng đoạn tiếp theo như: mạ kẽm, mạ thiếc, tráng
men; mạ điện, sơn phủ... Các chất ức chế tẩy gỉ axit có nhiệm vụ chủ yếu là
làm giảm sự tấn cơng của axit vào bề mặt kim loại mà không làm ảnh hưởng
đến tốc độ hoà tan gỉ bám trên nền kim loại.
1.3.2.2. Sử dụng chất ức ch ế trong công nghiệp dầu mỏ.
Chất ức chế trong công nghiệp dầu mỏ bao gồm: chất ức chế trong khai thác
dầu và khí; chất ức chế trong tận thu dầu mỏ; chất ức chế trong lọc dầu; chất ức chế
trong vận chuyển và cất giữ dầu mỏ; chất ức chế dùng trong các sản phẩm dầu mỏ.
1.3.2.3. M ột sô' ứng dụng khác.
* ức chế ăn mịn các kim loại khơng phải sắt.
Một sô' chất ức chế hiệu quả cao đối với sắt thép cũng có tác dụng ức
chế đối với các kim loại không phải sắt như: đồng, nhôm, k ẽm .. .Tuy nhiên đa
số chất ức chế có hiệu suất ức chế thay đổi nhiều (cao hơn hoặc thấp hơn) đối
với các kim loại màu do sự khác nhau về cơ chế ức chế.
* Chất ức chế pha hơi.
Chất ức chế pha hơi (chất ức chế bay hơi) có khả năng bảo vệ các kim
loại, sản phẩm, trang thiết bị làm bằng kim loại khỏi bị ăn mịn trong điều
kiện khí quyển ẩm khi cất giữ, bảo quản.
* Chất ức chế trong các hệ thống làm mát.
Bộ tản nhiệt của ôtô thường được chế tạo từ 5 kim loại khác nhau (ví

dụ: thép; đồng thau; sắt cán; nhơm; mối hàn chì - thiếc), lại làm việc trong
điều kiện tiếp xúc với nguồn điện và chất điện li nên bị ăn mòn mạnh. Do đó,
phải sử dụng hỗn hợp các chất ức chế để bảo vệ các hệ thống làm mát phức
tạp như vậy.
* Các hợp chất dạng kem.
Chất ức chế có thể tồn tại ở dạng kem (tạo màng không khô, có thể loại
bỏ dễ dàng, dùng bảo vệ các sản phẩm khi cất giữ và vận chuyển). Chất ức chế
dạng kem có thê là: các chất hữu cơ bán phân cực, phân tán trong dầu hoặc

Đào Thị Tuấn

12

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khố luận tơt nghiệp 2008




Bộ mơn hóa học

KHTN&XH

mỡ phân đoạn dầu nặng (dầu bảo quản, mỡ bảo quản...)- Chất ức chế dạng
kem có ứng dụng quan trọng trong quân đội do phần lớn các trang thiết bị
quân sự thường ở trạng thái niêm cất.
1.3.3. Cơ ch ế bảo vệ kim loại trong phuơng pháp dùng chất ức chế.
Hiện nay cơ chế tác động của chất ức chế chống ăn mịn có nhiều ý
kiến khác nhau, dưới đây chúng tơi trình bày những quan điểm chung nhất và

cơ bản nhất.
/,3 ẳ3ẳ/ . Tác dụng của sự hấp phụ chất ức ch ế trên bề mặt kim loại.
Giai đoạn đầu của quá trình ức chế ăn mịn là q trình hấp phụ. Lượng
chất ức chế hấp phụ lên bề mặt kim loại thường không lớn. Khi được hấp phụ
lên bề mặt kim loại, giữa chất ức chế và kim loại phải tạo được liên kết bền,
sao cho chất ức chế tạo thành một lớp đơn phân tử trên bề mặt kim loại cần
bảo vệ. Trong một số trường hợp có thể tạo thành lớp kép. Các phân tử ức chế
hấp phụ hố học khơng thuận nghịch có hiệu quả ức chế thường cao hơn so
với hấp phụ vật lí.
/ ếJẽ3.2. Tác dụng của chất ức ch ế lên phản ứng điện cực.
Các chất ức chế chống ăn mòn dù là chất ức chế anot, catot hay hỗn hợp
anot - catot đều dẫn tới quá trình làm giảm sự ăn mòn, do sự hấp phụ của
chúng lên bề mặt kim loại, làm thay đổi động học của phản ứng điện cực, do
đó tác động lên động học q trình ăn mịn. Như vậy, trong thành phần của
chất ức chế phải có các nhóm chức có khả năng hấp phụ lên bề mặt kim loại
và làm thay đổi động học q trình điện hố.
l ẵ4. Nghiên cứu, ứng dụng chất ức chê ăn mòn kim loại ở nước ta hiện
nay, hiện trạng và hướng phát triển.
Nền công nghiệp nước ta trong nhiều nãm trước đây còn kém phát triển,
do đó nhu cầu sử dụng chất ức chế ăn mịn kim loại khơng lớn. Hiện nay, một
số ngành cơng nghiệp nói riêng và tồn bộ nền kinh tế nói chung đang có
những bước phát triển vượt bậc, từ đó nhu cầu sử dụng các chất ức chế ăn mòn

Đào Thị Tuấn

13

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khoá luận tốt nghiệp 2008

Bộ môn hỏa học

KHTN&XH

kim loại cũng tăng cao. Một sô' lĩnh vực chính là: cơng nghiệp khai thác và lọc
dầu; công nghiệp pha chế các sản phẩm dầu mỏ; vật liệu xây dựng; các sản
phẩm tẩy rửa khác; hoá chất xử lý bề mặt kim loại và trong công tác bảo quản
trang thiết bị quân sự ...
Hầu hết các chất ức chế ăn mòn kim loại mà nước ta đang sử dụng
hiện nay là nhập từ nước ngoài. Một số chất ức chế truyền thống đơn giản
như: crommat; nitrit; benzoat vẫn được sử dụng mặc dù khá độc hại. Trong
thời gian tới, khi nước ta có cơng nghiệp lọc dầu, nhu cầu về chất ức chế ăn
mòn kim loại sẽ tăng cao. Trong quân sự, một lượng lớn các trang thiết bị
cần phải được bảo quản, chúng ở trạng thái khơng làm việc dài ngày trong
điều kiện khí hậu nóng ẩm nên bị ăn mòn rất mạnh. Do vậy cũng rất cần
các vật liệu bảo quản có sử dụng chất ức chế ăn mòn kim loại. Các chất ức
chế được sử dụng cho mục đích này ở dạng chất ức chế tan trong dầu, mỡ
hoặc ở dạng bay hơi.
Về phương diện nghiên cứu, trong nước đã có một số cơng trình được
thực hiện về vấn đề này:
* Đề tài về chất ức chế ăn mịn của Viện hố học các hợp chất thiên
nhiên - Viện khoa học và công nghệ quốc gia. Các hợp chất nghiên cứu chủ
yếu dựa trên sản phẩm của phản ứng Mannich (bazơ Mannich). Lớp hợp
chất này thường có áp suất hơi bão hồ tương đối cao, do đó chủ yếu được
sử dụng làm chất ức chế bay hơi. Người ta sử dụng chất ức chế dạng này để
bảo quản các trang thiết bị ở trạng thái không hoạt động dài ngày. Chất ức

chế bay hơi được áp dụng trong mơi trường kín.
* Phân viện Vật liệu - Viện Hoá học - Trung tâm Khoa học công nghệ
Quân sự. Tại đây đã tiến hành tổng hợp một số chất ức chế ăn mòn dùng cho dầu
mỡ bảo quản (dầu nitro hoá, dầu sunfo hoá...). Đây là các chất ức chế ăn mòn
truyền thống được dùng trong dầu mỡ bảo quản của Liên Xô cũ.

Đào Thị Tuấn

14

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khoá luận tôt nghiệp 2008




Bộ mơn hỏa học

KHTN&XH

*

Trung tâm nhiệt đói Việt - Nga - Bộ quốc phịng đã có 15 năm nghiên

cứu về vật liệu bảo quản chống ăn mòn như dầu, mỡ bảo quản, màng phủ bảo vệ
dùng cho mục đích quốc phịng. Trong các sản phẩm đó có sử dụng một số chất
ức chế ăn mòn như các amin béo, hợp chất dị vòng chứa nitơ và lưu huỳnh, một
số chất ức chế từ sản phẩm dầu mỏ oxi hóa và nitro hóa. Hiện nay, Trung tâm
nhiệt đới Việt - Nga là một đầu mối cung cấp dầu, mỡ bảo quản, màng bảo vệ

cho các đơn vị trong quân đội.
* Viện Hố học - Trung tàm Khoa học cơng nghệ quốc gia nghiên cứu về
việc sử dụng các hợp chất thiên nhiên (như dịch cây bồ kết, màng tang, đỗ
tương...) để xem khả năng chống ăn mòn kim loại.
* Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam cũng
có nhiều cơng trình nghiên cứu dài hạn về vấn đề này.
1.5. Phương pháp nghiên cứu.
1.5.1. Nghiên cứu thành phần, cáu trúc dịch chiết.
1.5.1.1. Phương pháp tách, chiết [12,20].
Tuỳ theo yêu vầu nghiên cứu và sản xuất mà các chất được chiết với
dung mơi thích hợp, ví dụ như nước, cồn, metanol, n-hexan... hoặc hỗn hợp
dung môi. Thường dùng 2 cách ( chiết nước hoặc chiết cồn).
+ Chiết nước: ngun liệu tươi (nếu bột khơ chiết nước nóng) xay bột
ngâm nước một thời gian xác định, ép, dùng nước rửa bã thu lấy phần dịch
chiết đem chưng cất ở áp suất thấp, thu được cặn chiết, rửa nhiều lần bằng
clorofom.
+ Chiết cồn: bột ngun liệu khơ chiết nóng, hoặc ngâm với etanol một
thời gian xácđịnh, lọc bằng phễu lọc busne bỏ bã rồi lấy dịch chiết đem chưng
cất ở áp sất thấp thu được cặn chiết với hệ dung mơi dùng etanol-nước.
-

Có nhiều phương pháp tách: thơng thường sử dụng các phương pháp

sắc kí giấy, sắc kí bản mỏng hoặc sắc kí cột với chất hấp phụ là silicagel,
thuốc thử dùng để hiện màu là Epigallocatechin-3-gallate (EGCG).

Đào Thị Tuấn

15

Sớ hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khố luận tôt nghiệp 2008




Bộ mơn hóa học

KHTN&XH

1.5.1.2. Phương pháp sắc kí lớp mỏng (SKLM) [20].
* Nguyên tắc:
Quá trình tách tất cả các chất bằng SKLM xảy ra khi cho pha động di
chuyển qua pha tĩnh, nhưng chỉ khác ở chỗ khác là hấp phụ (pha tĩnh) được
giả thanh lớp mỏng trên tấm kính hoặc tấm kim loại (đối với SKLM). Trong
quá trình chuyển động qua lớp chất hấp thụ, nhờ các quá trình hấp thụ - giải
hấp thụ được lặp đi lặp lại và đo hệ số phàn bố khác nhau các cấu tử được dịch
chuyển trên lớp mỏng, theo hướng pha động với những tốc độ khác nhau. Kết
quả thu được sắc kí đồ trên lớp mỏng.
* Yêu cầu bản mỏng:
Lớp mỏng silicagel tráng sẵn DC-Alufolien 60 F254 đày 0,2 ram kích
thước là 20

X

20 (cm).

Lớp mỏng silicagel tráng trên chất dẻo thường là polietylen terephtalat
dẻo và trơ, bền với hầu hết các dung mơi hữu cơ nhưng hịa tan trong axit

sunfuric sau khi tiếp xúc một thời gian dài và có xu hướng bị cuộn lại khi hơ
nóng.
* Kĩ thuật đưa chất lên lớp mỏng:
Lấy một lượng nhỏ cặn chiết hòa tan bằng 2-3 giọt dung mơi thích hợp
(sử dụng dung mơi dễ bay hơi nhất để hịa tan chất), sau đó dùng capilla chấm
chất lên lớp mỏng dưới dạng vệt tròn nhỏ. Làm khô vệt trước khi chấm thêm
chất mới lên vệt cũ, nhưng không đưa quá nhiều chất lên lớp mỏng. Triển khai
với dung mơi khi vệt chất đã hồn tồn khơ.
* Dung mơi:
Các dung mơi đều được làm khan và chưng cất lại, sau đó pha các hệ
dung mơi theo tỉ lệ phù hợp. Lắc kĩ cho các dung mơi trộn đều nhau trong hệ
rồi cho vào bình khai triển đáy bằng bình có nắp nhám kín. Để n dung mơi
đến khi bão hịa mới sử dụng để chạy SKLM.

Đào Thị Tuẩn

16

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khố luận tơt nghiệp 2008




Bơ mơn hóa học

KHTN&XH

* Phát hiện vệt chất trên lớp mỏng: lớp mỏng được bức xạ bằng các

sóng tử ngoại ngắn (254 nm) và dài (366 nm). Các chất phát huỳnh quang tạo
ra các màu khác nhau.
* Một sô' thuốc thử thường dùng để phát hiện vết chất:
- Vallilin/axit sunfuric có màu xanh lá cây, khi phun lèn lớp mỏng
thường cho các vệt chất màu tím, tím hồng, tím đậm. đỏ, hồng, vàng, da
cam .. .chỉ ra sự có mặt các tecpennoit, flavonoit.
- Thuốc thử Dragendoff- Munier: các vết chất ancaloit trên lớp mỏng
khi hiện bằng thuốc thừ Dragendoff- Munier thường cho màu da cam.
- Thuốc thử F e ơ 3: các vệt chất thường cho màu xanh đen, nâu.
- Thuốc thử: Epigallocatechin-3-gallate (EGCG) vệt thường cho màu
hổng.
1.5.2. Nghiên cứu ăn mịn kim loại bằng phương pháp điện hố.
Phương pháp điện hố cho phép xác định tốc độ ăn mịn kim loại trong
một thời gian ngắn, chính xác [6,11].
Trạng thái thí nghiệm của hệ ăn mịn là khơng có dịng điện do các quá
trình điện cực cân bằng nhau.
Đo ăn mịn điện hố tức là đo dịng điện iam và thê điện cực Eam của hệ
(đo đường cong phân cực) bằng cách phân cực hệ ra khỏi trạng thái cân bằng
của nó rồi ngoại suy về trạng thái khơng có dòng điện. Ớ đây sử dụng phương
pháp đo điện thế ổn định (điện thế dừng), xây dựng đường cong phân cực, từ
đường cong phân cực tính tốc độ ăn mịn theo 2 cách sau:
a. Phươnq pháp ngoại suy Tafel.

N ậ ) 7 , ‘ềj

Bước 1: đo thế nghỉ (xác định EaJ .

OÒH VOi i MM ;v-.,ế-

Bước 2: phân cực anot, catot và xây dựng đưwftg c»»ĩ|Ể

flĩ-lổgi.
Bước 3: tính tốc độ ăn mịn bằng cách ngoại suy một phần đường cong
ìm ijm. (Đồ thị xây dựng bằng ngoại suy trên đoạn thảng nhất của đường cong

)ào Thị Tuân

17

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khoá luận tốt nghiệp 2008




BƠ mơn hóa học

KHTN&XH

và trên một miền thế đủ dài (> 50 - 100mF), Evc- E tm > 20mV, thế rơi vào phân
cực nồng độ được hiệu chỉnh đến nhỏ nhất).
Ngoại suy miền anot cho đồ thị Ua = aa + ba* logi
Ngoại suy miền catot cho đồ thị Uc = ac + bc* logi
Hai đường này cắt nhau tại điểm có tọa độ (iam, Eam).
b. Phương pháp điện trở phân cực.
Phương pháp này xác định điện trở phân cực Rp của hệ ăn mòn, tức là
xác định độ dốc đường cong phân cực tại thế ổn định.
Bước 1: đo thế nghỉ (xác định Eam).
Bước 2: phân cực anot, catot và xây dựng đường cong E-i.
Bước 3: tính tốc độ ăn mịn bằng cách ngoại suy một phần đường cong

tìm iam, Eam.
Cách phân cực: tại lân cận điểm i = 0 lấy 2 điểm để ngoại suy
( Epc -

E am

= 5 -1 0 mV). Đường thẳng xây dựng được có dạng: u = a + b*i. Từ

hệ số góc b xác định được Rp ( n m2)theo hệ thức b = k*Rp

1.6 Nội dung đề tài.
- Chiết tách lấy dịch chiết của cây chè Thái Nguyên.
- Khảo sát khả năng chống ăn mịn sắt trong mơi truờng H2S 041% của
các dịch chiết thu được ở trên.
- Khảo sát thành phần của dịch chiết có khả năng chống ăn mịn cao,
tiếp tục chiết tách dịch chiết đó bằng các dung mơi khác nhau, xác định thành
phần có khá năng chống ăn mịn tốt nhất.

Đào Thị Tn

18

Sớ hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

K.hố luận tơt nghiệp 2008




Bộ môn hỏa học

KHTN&XH

C hương 2: THỰC NGHIỆM
2ẵl . Chiết, tách dịch chiết của chè.
Chuẩn bị 1500g lá chè tươi rửa sạch để ráo nước trong bóng mát, sau đó
nghiền nhỏ bằng máy xay sinh tố. Lấy sản phẩm sau khi nghiền chia làm 3
phần bằng nhau mỗi phần 500g.
a. Phần I: 500g đem ngâm chiết 2 lần bằng cồn 90°, mỗi lần chiết ngâm
2 ngày, dung môi ngâm mỗi lần có thể tích sao cho dung mơi ngập và cao hơn
nguyên liệu l-2cm. Sau 2 ngày ngâm chiết phần Idùng phễu Busne lọc hút thu
lấy dịch chiết, bã thu được ngâm chiết tiếp lần 2. Gom toàn bộ dịch chiết 2 lần
đem cô quay đuổi cồn ở áp suất thấp nhiệt độ đặt là 90°. Sau đó thu lấy cặn
chiết. Cặn trên được kí hiệu là E90.
b. Phần II: 500g làm tương tự như phần I thay cồn 90° bằng cồn 80° và
thay nhiệt độ lúc cô quay 90° bằng 100°. Cặn này thu được kí hiệu là E80.
c. Phần III: 500g làm tương tự như phần I thay bằng cồn 60° và nhiệt độ
lúc cô quay là 110°. Cặn thu được kí hiệu là E60.

Hình 1: Dịch chiết thu được

Đào Thị Tuấn

19

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khoá luận tốt nghiệp 2008

Bỏ môn hỏa học

KHTN&XH

2.2. Đo khảo sát khả năng ức chế ăn mòn kim loại.
2.2.1. Cách tiến hành.
* Chuẩn bị điện cực:
Mẫu điện cực nghiên cứu là Fe nguyên chất dạng hình trịn, diện tích
làm việc là 0,5024 cm2, có cấu tạo như hình vẽ:

Hình 2: Sơ đồ cấu tạo của điện cực
* Chuẩn bị dung dịch:
Pha dung dịch nền (H 2S 0 4 1%).
M ẫu dung dịch H2S 0 4 1% khơng có chất ức ch ế gọi là mẫu trắng
(mẫu nền). Chuẩn bị 3 mẫu dịch chiết chè ở các nồng etanol trong nước khác
nhau (60%; 80%; 90%), mỗi mẫu lại pha thành các nồng độ là 0,5 g/1; lg/1; 5
g/1 để khảo sát khả năng ức chế ăn mịn sắt.
* Thiết bị:
- Cân phân tích có độ chính xác 10'4g.
- Bình định mức, cốc thuỷ tinh.
- Điện cực (như hình vẽ).

Đào Thị Tuấn

20

Sớ hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐH TN

Khoá luận tốt nghiệp 2008