Розробка екологічно чистого інгібітора корозії з екстракту квіток ареки для м'якої сталі в кислотних середовищах

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.197875

Ключові слова:

зелені інгібітори, квітка ареки, ЕІС, потенціодинамічна поляризація, втрата ваги

Анотація

Однією з галузей, що відіграють важливу роль у підтримці розвитку країни, є нафтогазова промисловість. Крім того, ця галузь впливає на економіку країни, тому вона повинна працювати якомога ефективніше, щоб не викликати істотних витрат і не відбиватися на економіці країни. Нафтогазова промисловість оснащена хорошим допоміжним обладнанням, яке відіграє важливу роль в успіху виробничого процесу. Найважливішим обладнанням для забезпечення безперервності виробництва є трубопроводи. Як правило, такі трубопроводи виготовляються з м'якої сталі, а матеріалом, який зазвичай використовується для труб в нафтогазовій промисловості, є API 5L. Однією з проблем, що виникають в трубопроводах для нафтогазової промисловості є корозія. Це відбувається через агресивні іони, такі як Cl-, а також рідину, що міститься в трубі. Агресивні іони можуть викликати корозію у вигляді точкової корозії. Корозію, що виникає в трубопроводах для нафтогазової промисловості, необхідно усувати якомога ефективніше. Одним з рішень, які можуть забезпечити ефективні результати в зниженні швидкості корозії є використання інгібіторів. При додаванні належної концентрації інгібітора швидкість корозії можна знизити на 99 % або більше. Як правило, часто використовувані інгібітори являють собою неорганічні інгібітори, що містять хімічні сполуки, які шкідливі для навколишнього середовища і здоров’я. Так, в даний час існує багато розроблених екологічно чистих інгібіторів, а саме інгібіторів, одержуваних з рослин і плодів. Екологічно чисті інгібітори не мають забруднюючого впливу на навколишнє середовище, оскільки матеріал цих інгібіторів володіє органічними властивостями. До теперішнього часу було проведено багато досліджень екологічно чистих інгібіторів на сталі API 5L. Однак дослідження інгібіторів, отриманих з екстракту квіток ареки в якості екологічно чистих інгібіторів не проводилися. Таким чином, дане дослідження спрямоване на визначення впливу екологічно чистих інгібіторів на корозійні властивості сталевих труб API 5L в агресивних середовищах, а саме в середовищі HCl. З використанням лінійної поляризації і електрохімічної імпедансної спектроскопії (ЕІС), проведено дослідження екстракту квіток ареки в якості зеленого інгібітора корозії на сталі API 5L класу B в 1 М кислотному розчині HCl. Додавання 4 мл, 8 мл, 12 мл, 16 мл і 20 мл інгібіторів корозії призводить до підвищення ефективності інгібіторів. За результатами електрохімічної імпедансної спектроскопії (ЕІС), оптимальна ефективність інгібування 96,6 % досягається при додаванні в концентрації 20 мл. Поліфенольні і флавоноїдні сполуки, що містяться в квітці ареки, інгібують корозію шляхом фізичної адсорбції з утворенням моношару, який здатний пригнічувати корозію. Адсорбція відбувається мимовільно відповідно до ізотермічної адсорбції Ленгмюра. Як показала поляризація, екстракт квіток ареки діє за допомогою інгібування змішаного типу. Величина вільної енергії адсорбції –7.026 кДж/моль вказує на те, що адсорбція молекул інгібітору була типовою для фізичної адсорбції

Біографії авторів

Norman Subekti, Universitas Indonesia Kampus Baru UI Depok, Jawa Barat, Indonesia, 16424

Doctor of Engineering

Department of Metallurgy and Material Engineering

Faculty of Engineering

Johny W. Soedarsono, Universitas Indonesia Kampus Baru UI Depok, Jawa Barat, Indonesia, 16424

Professor

Department of Metallurgy and Material Engineering

Faculty of Engineering

Rini Riastuti, Universitas Indonesia Kampus Baru UI Depok, Jawa Barat, Indonesia, 16424

Associate Professor

Department of Metallurgy and Material Engineering

Faculty of Engineering

Folo Daniel Sianipar, Universitas Indonesia Kampus Baru UI Depok, Jawa Barat, Indonesia, 16424

Master of Engineering

Department of Metallurgy and Material Engineering

Faculty of Engineering

Посилання

  1. Mohamed, H., Abd El-Lateef, H. M., Abbasov, V. M., Aliyeva, L. I., Ismayilov, T. A. (2012). Corrosion Protection of Steel Pipelines Against CO2 Corrosion-A Review. Chemistry Journal, 02 (02), 52–63.
  2. Tems, R. D., Al-Zahrani, A. M. (2006). Cost of Corrosion in Gas Sweetening and Fractionation Plants. NACE International.
  3. Ludiana, Y., Sri, H. (2012). Effect of Tea Leaf Extract (Camelia sinensis) Inhibition Against Carbon Steel Corrosion Rate Schedule 40 Grade B ERW. Unpad Physics Journal, 1 (1).
  4. Rustandi, A., Soedarsono, J. W., Suharno, B. (2011). The Use of Mixture of Piper Betle and Green Tea as a Green Corrosion Inhibitor for API X-52 Steel in Aerated 3.5 % NaCl Solution at Various Rotation Rates. Advanced Materials Research, 383-390, 5418–5425. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.383-390.5418
  5. Pramana, R. I., Kusumastuti, R., Soedarsono, J. W., Rustandi, A. (2013). Corrosion Inhibition of Low Carbon Steel by Pluchea Indica Less. in 3.5% NaCL Solution. Advanced Materials Research, 785-786, 20–24. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.785-786.20
  6. Ayende, Rustandi, A., Soedarsono, J. W., Priadi, D., Sulistijono, Suprapta, D. N. et. al. (2014). Effects of Purple Sweet Potato Extract Addition in Ascorbic Acid Inhibitor to Corrosion Rate of API 5L Steel in 3.5%NaCl Environment. Applied Mechanics and Materials, 709, 384–389. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.709.384
  7. Kusumastuti, R., Pramana, R. I., Soedarsono, J. W. (2017). The use of morinda citrifolia as a green corrosion inhibitor for low carbon steel in 3.5% NaCl solution. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/1.4978085
  8. Alaneme, K. K., Olusegun, S. J., Alo, A. W. (2016). Corrosion inhibitory properties of elephant grass (Pennisetum purpureum) extract: Effect on mild steel corrosion in 1M HCl solution. Alexandria Engineering Journal, 55 (2), 1069–1076. doi: https://doi.org/10.1016/j.aej.2016.03.012
  9. Ji, G., Anjum, S., Sundaram, S., Prakash, R. (2015). Musa paradisica peel extract as green corrosion inhibitor for mild steel in HCl solution. Corrosion Science, 90, 107–117. doi: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2014.10.002
  10. Singh, A., Singh, V. K., Quraishi, M. A. (2010). Aqueous Extract of Kalmegh (Andrographis paniculata) Leaves as Green Inhibitor for Mild Steel in Hydrochloric Acid Solution. International Journal of Corrosion, 2010, 1–10. doi: https://doi.org/10.1155/2010/275983
  11. Ashassi-Sorkhabi, H., Mirzaee, S., Rostamikia, T., Bagheri, R. (2015). Pomegranate (Punica granatum) Peel Extract as a Green Corrosion Inhibitor for Mild Steel in Hydrochloric Acid Solution. International Journal of Corrosion, 2015, 1–6. doi: https://doi.org/10.1155/2015/197587
  12. Priyotomo, G., Nuraini, L. (2016). Preliminary studies of the potential of starfruit leaf as a corrosion inhibitor in carbon steel in hydrochloric acid solution. Research Center for Metallurgy & Materials, LIPI. Jurnal.
  13. Jaiswal, P., Kumar, P., Singh, V. K., Singh, D. K. (2011). Areca catechu L.: A Valuable Herbal Medicine Against Different Health Problems. Research Journal of Medicinal Plant, 5 (2), 145–152. doi: https://doi.org/10.3923/rjmp.2011.145.152
  14. Giri, S., Idle, J. R., Chen, C., Zabriskie, T. M., Krausz, K. W., Gonzalez, F. J. (2006). A Metabolomic Approach to the Metabolism of the Areca Nut Alkaloids Arecoline and Arecaidine in the Mouse. Chemical Research in Toxicology, 19 (6), 818–827. doi: https://doi.org/10.1021/tx0600402
  15. Kassim, M. J., Wei, T. K. (2012). Plants Polyphenols: An Alternative Source for Green Corrosion Inhibitor. The Proceedings of 2nd Annual International Conference Syiah Kuala University.
  16. Regha, A. (2010). Flavonoids: Structure, antioxidant properties and their role in biological systems. Journal Belian, 9, 196–202.
  17. Sastri, V. S. (2011). Green Corrosion Inhibitor: Theory and Practice. John Wiley & Sons. doi: https://doi.org/10.1002/9781118015438
  18. Adejo, S., Gbertyo, J. A., Ahile, J. U. (2013). Inhibitive properties and adsorption consideration of ethanol extract of Manihot Esceletum leaves for corrosion inhibition of alumunium in 2 M H2SO4. International Journal of Modern Chemistry, 4 (3), 137–146.
  19. Ahmad, Z. (2006). Principles of Corrosion Engineering and Corrosion Control. Elsevier. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-7506-5924-6.x5000-4
  20. Acharya, M., Chouhan, J. S., Dixit, A., Gupta, D. K. (2013), Green Inhibitors for Prevention of Metal and Alloys Corrosion: An Overview. Chemistry and Materials Research, 3 (6), 16–24.
  21. Aribo, S., Olusegun, S. J., Ibhadiyi, L. J., Oyetunji, A., Folorunso, D. O. (2017). Green inhibitors for corrosion protection in acidizing oilfield environment. Journal of the Association of Arab Universities for Basic and Applied Sciences, 24 (1), 34–38. doi: https://doi.org/10.1016/j.jaubas.2016.08.001
  22. Rocha, J. C. da, Gomes, J. A. da C. P., D’Elia, E. (2014). Aqueous extracts of mango and orange peel as green inhibitors for carbon steel in hydrochloric acid solution. Materials Research, 17 (6), 1581–1587. doi: https://doi.org/10.1590/1516-1439.285014
  23. Abboud, Y., Chagraoui, A., Tanane, O., El Bouari, A., Hannache, H. (2013). Punica granatum leave extract as green corrosion inhibitor for mild steel in Hydrochloric acid. MATEC Web of Conferences, 5, 04029. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/20130504029
  24. Yaro, A. S., Talib, K. F. (2014). Corrosion Inhibition of Mild Steel by Curcuma Extract in Petroleum Refinery Wastewater. Iraqi Journal of Chemical and Petroleum Engineering, 15 (3), 9–18.
  25. Soltani, N., Khayatkashani, M. (2015). Gundelia tournefortii as a Green Corrosion Inhibitor for Mild Steel in HCl and H2SO4 Solutions. International Journal of Electrochemical Science, 10, 46–62.
  26. Arlan, A. S., Subekti, N., Soedarsono, J. W., Rustandi, A. (2018). Corrosion Inhibition by a Caesalpinia Sappan L Modified Imidazoline for Carbon Steel API 5L Grade X60 in HCl 1M Environment. Materials Science Forum, 929, 158–170. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.929.158
  27. Deepaa, C. V., Vasudha, V. G., Sathiyapriya, T. (2011). Caesalpinia Pulcherrima as Corrosion Inhibitor for Mild Steel in Acid Medium. Asian Journal of Research in Chemistry, 4 (5), 722–725.
  28. Safitri, R. (2002). Characteristics of Antioxidant Properties in vitro Some Compounds contained in Secang Plants (Caesalpinia sappan L.).
  29. Rina, O. (2012). The Effectiveness of Secang (Caesalpinia Sappan L.) Wood Extract as a Meat Preservative. Journal Penelitian Pertanian Terapan, 12 (3), 181–186.
  30. Zanin, J. L. B., de Carvalho, B. A., Salles Martineli, P., dos Santos, M. H., Lago, J. H. G., Sartorelli, P. et. al. (2012). The Genus Caesalpinia L. (Caesalpiniaceae): Phytochemical and Pharmacological Characteristics. Molecules, 17 (7), 7887–7902. doi: https://doi.org/10.3390/molecules17077887
  31. Nagai, M., Nagumo, S., Eguchi, I., Lee, S., Suzuki, T. (1984). Sappanchalcone from Caesalpinia sappan L., the Proposed Biosynthetic Precursor of Brazilin. Yakugaku Zasshi, 104 (9), 935–938. doi: 1 https://doi.org/10.1248/yakushi1947.104.9_935
  32. Fouda, A. S. et. al. (2014). Chalcone Derivatives as Corrosion Inhibitors for Carbon Steel in 1 M HCl Solutions. International Journal of Electrochemical Science, 9, 7038–7058.
  33. Ahmed, S. I., Hayat, M. Q., Tahir, M., Mansoor, Q., Ismail, M., Keck, K., Bates, R. B. (2016). Pharmacologically active flavonoids from the anticancer, antioxidant and antimicrobial extracts of Cassia angustifolia Vahl. BMC Complementary and Alternative Medicine, 16 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s12906-016-1443-z
  34. Hättenschwiler, S., Vitousek, P. M. (2000). The role of polyphenols in terrestrial ecosystem nutrient cycling. Trends in Ecology & Evolution, 15 (6), 238–243. doi: https://doi.org/10.1016/s0169-5347(00)01861-9
  35. Prabakaran, M., Kim, S.-H., Hemapriya, V., Chung, I.-M. (2016). Evaluation of polyphenol composition and anti-corrosion properties of Cryptostegia grandiflora plant extract on mild steel in acidic medium. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 37, 47–56. doi: https://doi.org/10.1016/j.jiec.2016.03.006
  36. Kayadoe, V., Turalely, R. (2016). Nipah leaf extract as SS-304 steel corrosion inhibitor in H2SO4 solution, 99–105.
  37. De Souza, F. S., Spinelli, A. (2009). Caffeic acid as a green corrosion inhibitor for mild steel. Corrosion Science, 51 (3), 642–649. doi: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2008.12.013
  38. López, D. A., Pérez, T., Simison, S. N. (2003). The influence of microstructure and chemical composition of carbon and low alloy steels in CO2 corrosion. A state-of-the-art appraisal. Materials & Design, 24 (8), 561–575. doi: https://doi.org/10.1016/s0261-3069(03)00158-4
  39. Noor, E. A., Al-Moubaraki, A. H. (2008). Corrosion Behavior of Mild Steel in Hydrochloric Acid Solutions. International Journal of Electrochemical Science, 3, 806–818.
  40. Introduction to Fourier Transform Infrared Spectroscopy (2001). Thermo Nicolet.
  41. Mejeha, I. M., Uroh, A. A., Okeoma, K. B., Alozie, G. A. (2010). The inhibitive effect of Solanum melongena L. leaf extract on the corrosion of aluminium in tetraoxosulphate (VI) acid. African Journal of Pure and Applied Chemistry, 4 (8), 158–165.
  42. Rajendran, S., Agasta, M., Devi, R. B., Devi, B. S., Raja, K., Jeyasundari, J. (2009). Corrosion inhibition by an aqueous extract of henna leaves (Lawsonia Inermis L). Zastita Materijala, 50, 77–84.
  43. Steenkamp, P. A. (2005). Chemical Analysis of Medicinal and Poisonous Plants of Forensic Importance in South Africa. University of Johannesburg.
  44. Raghavendra, N., Ishwara Bhat, J. (2019). Inhibition of Al corrosion in 0.5 M HCl solution by Areca flower extract. Journal of King Saud University - Engineering Sciences, 31 (3), 202–208. doi: https://doi.org/10.1016/j.jksues.2017.06.003
  45. Muthukrishnan, P., Prakash, P., Jeyaprabha, B., Shankar, K. (2019). Stigmasterol extracted from Ficus hispida leaves as a green inhibitor for the mild steel corrosion in 1 M HCl solution. Arabian Journal of Chemistry, 12 (8), 3345–3356. doi: https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2015.09.005
  46. Kissi, M., Bouklah, M., Hammouti, B., Benkaddour, M. (2006). Establishment of equivalent circuits from electrochemical impedance spectroscopy study of corrosion inhibition of steel by pyrazine in sulphuric acidic solution. Applied Surface Science, 252 (12), 4190–4197. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2005.06.035
  47. Khaled, K. F. (2008). Application of electrochemical frequency modulation for monitoring corrosion and corrosion inhibition of iron by some indole derivatives in molar hydrochloric acid. Materials Chemistry and Physics, 112 (1), 290–300. doi: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2008.05.056
  48. Singh, A., Ebenso, E. E., Quraishi, M. A. (2012). Corrosion Inhibition of Carbon Steel in HCl Solution by Some Plant Extracts. International Journal of Corrosion, 2012, 1–20. doi: https://doi.org/10.1155/2012/897430
  49. Benali, O., Selles, C., Salghi, R. (2012). Inhibition of acid corrosion of mild steel by Anacyclus pyrethrum L. extracts. Research on Chemical Intermediates, 40 (1), 259–268. doi: https://doi.org/10.1007/s11164-012-0960-8
  50. Jebakumar Immanuel Edison, T., Sethuraman, M. G. (2013). Electrochemical Investigation on Adsorption of Fluconazole at Mild Steel/HCl Acid Interface as Corrosion Inhibitor. ISRN Electrochemistry, 2013, 1–8. doi: https://doi.org/10.1155/2013/256086
  51. Behpour, M., Ghoreishi, S. M., Khayatkashani, M., Soltani, N. (2012). Green approach to corrosion inhibition of mild steel in two acidic solutions by the extract of Punica granatum peel and main constituents. Materials Chemistry and Physics, 131 (3), 621–633. doi: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2011.10.027
  52. Adamson, A. W. (1990). Physical Chemistry of Surfaces. John Wiley & Sons, 777.
  53. Satapathy, A. K., Gunasekaran, G., Sahoo, S. C., Amit, K., Rodrigues, P. V. (2009). Corrosion inhibition by Justicia gendarussa plant extract in hydrochloric acid solution. Corrosion Science, 51 (12), 2848–2856. doi: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2009.08.016

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-04-30

Як цитувати

Subekti, N., Soedarsono, J. W., Riastuti, R., & Sianipar, F. D. (2020). Розробка екологічно чистого інгібітора корозії з екстракту квіток ареки для м’якої сталі в кислотних середовищах. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(6 (104), 34–45. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.197875

Номер

Том 2 № 6 (104) (2020): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Norman Subekti

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.