Розробка екстракту білого чаю в якості зеленого інгібітора корозії в м'якій сталі в 1 M розчині соляної кислоти
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.224435Ключові слова:
катехін, зелений інгібітор корозії, хемосорбція, адсорбція, модифікація поверхні, ізотерма ЛенгмюраАнотація
У даній роботі розглядається ефективність екстракту білого чаю в якості зеленого інгібітора корозії, а також міцність і стабільність зв'язку між молекулою фенолу і атомами Fe в м'якій сталі і як ця взаємодія може бути вивчена шляхом зміни концентрації і температури. Білий чай отримав значну увагу завдяки своїй здатності інгібувати корозію і був широко вивчений з використанням електрохімічних методів. Однак точна і систематична ідентифікація функціональних груп і модифікація поверхні були відсутні. Наше дослідження було спрямоване на демонстрацію кількісного вимірювання електрохімічної імпедансної спектроскопії (ЕІС), доповненої Фур'є-ІЧС (Фур'є-ІЧ-спектроскопія), вимірюванням концентрації загальних фенолів і Раманівською спектроскопією. Для дослідження модифікації поверхні використовували СЕМ (скануючий електронний мікроскоп)/ЕРС (енергодисперсійна рентгенівська спектроскопія) і АСМ (атомно-силовий мікроскоп). Результати ЕІС показують, що оптимальна ефективність інгібування склала 96 % в розчині 80 ppm при 60 °C. Ацетон 70 % використовували для екстракції білого чаю і отримували 14,17±0,25 % фенольну сполуку. Спектроскопічні дослідження показують, що -OH, ароматичні C=C, C=O і C-O-C стають основними учасниками процесу адсорбції і виявляються на поверхні металів в якості захисту від корозії. Тим часом термодинамічний розрахунок показує, що білий чай хімічно був адсорбований хімічно. Близькість R2 до 1 показує, що адсорбція узгоджується з ізотермою адсорбції Ленгмюра. В кінцевому підсумку модифікація поверхні показала, що молекули фенолу відповідальні за зниження швидкості корозії до 16.38×10-3 mpy. Очікується, що наші результати слугуватимуть керівництвом для майбутніх досліджень білого чаю в якості зеленого інгібітора корозії
Посилання
- Atta, N. F., Fekry, A. M., Hassaneen, H. M. (2011). Corrosion inhibition, hydrogen evolution and antibacterial properties of newly synthesized organic inhibitors on 316L stainless steel alloy in acid medium. International Journal of Hydrogen Energy, 36 (11), 6462–6471. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2011.02.134
- Pradipta, I., Kong, D., Tan, J. B. L. (2019). Natural organic antioxidants from green tea inhibit corrosion of steel reinforcing bars embedded in mortar. Construction and Building Materials, 227, 117058. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117058
- Goyal, M., Kumar, S., Bahadur, I., Verma, C., Ebenso, E. E. (2018). Organic corrosion inhibitors for industrial cleaning of ferrous and non-ferrous metals in acidic solutions: A review. Journal of Molecular Liquids, 256, 565–573. doi: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.02.045
- Ashassi-Sorkhabi, H., Seifzadeh, D., Hosseini, M. G. (2008). EN, EIS and polarization studies to evaluate the inhibition effect of 3H-phenothiazin-3-one, 7-dimethylamin on mild steel corrosion in 1M HCl solution. Corrosion Science, 50 (12), 3363–3370. doi: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2008.09.022
- 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
- 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
- Subekti, N., Soedarsono, J. W., Riastuti, R., Sianipar, F. D. (2020). Development of environmental friendly corrosion inhibitor from the extract of areca flower for mild steel in acidic media. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (104)), 34–45. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.197875
- Ayende, Rustandi, A., Soedarsono, J. W., Priadi, D., Sulistijono, Suprapta, D. N. et. al. (2014). Interaction of Purple Sweet Potato Extract with Ascorbic Acid in FeCl3 Solution. Applied Mechanics and Materials, 680, 32–37. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.680.32
- 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
- Guo, L., Obot, I. B., Zheng, X., Shen, X., Qiang, Y., Kaya, S., Kaya, C. (2017). Theoretical insight into an empirical rule about organic corrosion inhibitors containing nitrogen, oxygen, and sulfur atoms. Applied Surface Science, 406, 301–306. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.02.134
- Lgaz, H., Salghi, R., Jodeh, S., Hammouti, B. (2017). Effect of clozapine on inhibition of mild steel corrosion in 1.0 M HCl medium. Journal of Molecular Liquids, 225, 271–280. doi: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.11.039
- Lashgari, S. M., Yari, H., Mahdavian, M., Ramezanzadeh, B., Bahlakeh, G., Ramezanzadeh, M. (2020). Unique 2-methylimidazole based Inorganic Building Brick nano-particles (NPs) functionalized with 3-aminopropyltriethoxysilane with excellent controlled corrosion inhibitors delivery performance; Experimental coupled with molecular/DFT-D simulations. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 117, 209–222. doi: https://doi.org/10.1016/j.jtice.2020.11.035
- Røge, R., Møller, B. K., Andersen, C. R., Correll, C. U., Nielsen, J. (2012). Immunomodulatory effects of clozapine and their clinical implications: What have we learned so far? Schizophrenia Research, 140 (1-3), 204–213. doi: https://doi.org/10.1016/j.schres.2012.06.020
- -methylimidazole named as a hazardous chemical (2020). Focus on Catalysts, 2020 (11), 3. doi: https://doi.org/10.1016/j.focat.2020.10.011
- Caldona, E. B., Zhang, M., Liang, G., Hollis, T. K., Webster, C. E., Smith, D. W., Wipf, D. O. (2021). Corrosion inhibition of mild steel in acidic medium by simple azole-based aromatic compounds. Journal of Electroanalytical Chemistry, 880, 114858. doi: https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2020.114858
- Soedarsono, J. W., Shihab, M. N., Azmi, M. F., Maksum, A. (2018). Study of curcuma xanthorrhiza extract as green inhibitor for API 5L X42 steel in 1M HCl solution. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 105, 012060. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/105/1/012060
- Kaban, E. E., Maksum, A., Permana, S., Soedarsono, J. W. (2018). Utilization of secang heartwood (caesalpinia sappan l) as a green corrosion inhibitor on carbon steel (API 5L Gr. B) in 3.5% NaCl environment. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 105, 012062. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/105/1/012062
- 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
- Ayende, Rachmanda, F., Soedarsono, J. W., Priadi, D., Sulistijono, S. (2013). Corrosion Behavior of API-5L in Various Green Inhibitors. Advanced Materials Research, 634-638, 689–695. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.634-638.689
- 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
- Verma, C., Verma, D. K., Ebenso, E. E., Quraishi, M. A. (2018). Sulfur and phosphorus heteroatom-containing compounds as corrosion inhibitors: An overview. Heteroatom Chemistry, 29 (4), e21437. doi: https://doi.org/10.1002/hc.21437
- Loto, R. T. (2018). Surface coverage and corrosion inhibition effect of Rosmarinus officinalis and zinc oxide on the electrochemical performance of low carbon steel in dilute acid solutions. Results in Physics, 8, 172–179. doi: https://doi.org/10.1016/j.rinp.2017.12.003
- Oliveira, P. F., Tomás, G. D., Dias, T. R., Martins, A. D., Rato, L., Alves, M. G., Silva, B. M. (2015). White tea consumption restores sperm quality in prediabetic rats preventing testicular oxidative damage. Reproductive BioMedicine Online, 31 (4), 544–556. doi: https://doi.org/10.1016/j.rbmo.2015.06.021
- Ryan, P., Hynes, M. J. (2007). The kinetics and mechanisms of the complex formation and antioxidant behaviour of the polyphenols EGCg and ECG with iron(III). Journal of Inorganic Biochemistry, 101 (4), 585–593. doi: https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2006.12.001
- Pradipta, I., Kong, D., Tan, J. B. L. (2019). Natural organic antioxidants from green tea form a protective layer to inhibit corrosion of steel reinforcing bars embedded in mortar. Construction and Building Materials, 221, 351–362. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.06.006
- Yadav, M., Sinha, R. R., Kumar, S., Sarkar, T. K. (2015). Corrosion inhibition effect of spiropyrimidinethiones on mild steel in 15% HCl solution: insight from electrochemical and quantum studies. RSC Advances, 5 (87), 70832–70848. doi: https://doi.org/10.1039/c5ra14406j
- Verma, C., Olasunkanmi, L. O., Ebenso, E. E., Quraishi, M. A. (2018). Substituents effect on corrosion inhibition performance of organic compounds in aggressive ionic solutions: A review. Journal of Molecular Liquids, 251, 100–118. doi: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2017.12.055
- El-Abbasy, H. M., Nazeer, A. A., Fouda, A. S. (2016). Electrochemical assessment of inhibitive behavior of some antibacterial drugs on 316 stainless steel in acidic medium. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, 52 (3), 562–573. doi: https://doi.org/10.1134/s2070205116030084
- Shabri, S., Rohdiana, D. (2016). Optimization and characterization of green tea polyphenol extract from various solvents. Jurnal Penelitian Teh Dan Kina, 19 (1). doi: https://doi.org/10.22302/pptk.jur.jptk.v19i1.82
- Ebenso, E. E., Eddy, N. O., Odiongenyi, A. O. (2008). Corrosion inhibitive properties and adsorption behaviour of ethanol extract of Piper guinensis as a green corrosion inhibitor for mild steel in H2SO4. African Journal of Pure and Applied Chemistry, 2 (11), 107–115. Available at: https://www.researchgate.net/publication/285020680_Corrosion_inhibitive_properties_and_adsorption_behaviour_of_ethanol_extract_of_Piper_guinensis_as_a_green_corrosion_inhibitor_for_mild_steel_in_H2SO4
- Singleton, V. L., Orthofer, R., Lamuela-Raventós, R. M. (1999). Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of folin-ciocalteu reagent. Methods in Enzymology, 152–178. doi: https://doi.org/10.1016/s0076-6879(99)99017-1
- Calderón, J. A., Vásquez, F. A., Carreño, J. A. (2017). Adsorption and performance of the 2-mercaptobenzimidazole as a carbon steel corrosion inhibitor in EDTA solutions. Materials Chemistry and Physics, 185, 218–226. doi: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2016.10.026
- Ghailane, T., Balkhmima, R. A., Ghailane, R., Souizi, A., Touir, R., Ebn Touhami, M. et. al. (2013). Experimental and theoretical studies for mild steel corrosion inhibition in 1M HCl by two new benzothiazine derivatives. Corrosion Science, 76, 317–324. doi: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2013.06.052
- Chelliah, N. M., Padaikathan, P., Kumar, R. (2019). Evaluation of electrochemical impedance and biocorrosion characteristics of as-cast and T4 heat treated AZ91 Mg-alloys in Ringer's solution. Journal of Magnesium and Alloys, 7 (1), 134–143. doi: https://doi.org/10.1016/j.jma.2019.01.005
- Siddiqui, N., Rauf, A., Latif, A., Mahmood, Z. (2017). Spectrophotometric determination of the total phenolic content, spectral and fluorescence study of the herbal Unani drug Gul-e-Zoofa ( Nepeta bracteata Benth). Journal of Taibah University Medical Sciences, 12 (4), 360–363. doi: https://doi.org/10.1016/j.jtumed.2016.11.006
- Piluzza, G., Bullitta, S. (2011). Correlations between phenolic content and antioxidant properties in twenty-four plant species of traditional ethnoveterinary use in the Mediterranean area. Pharmaceutical Biology, 49 (3), 240–247. doi: https://doi.org/10.3109/13880209.2010.501083
- Sedik, A., Lerari, D., Salci, A., Athmani, S., Bachari, K., Gecibesler, İ. H., Solmaz, R. (2020). Dardagan Fruit extract as eco-friendly corrosion inhibitor for mild steel in 1 M HCl: Electrochemical and surface morphological studies. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 107, 189–200. doi: https://doi.org/10.1016/j.jtice.2019.12.006
- Li, X.-H., Deng, S.-D., Fu, H. (2010). Inhibition by Jasminum nudiflorum Lindl. leaves extract of the corrosion of cold rolled steel in hydrochloric acid solution. Journal of Applied Electrochemistry, 40 (9), 1641–1649. doi: https://doi.org/10.1007/s10800-010-0151-5
- Sanni, O., Popoola, A. P. I., Fayomi, O. S. I. (2019). Temperature Effect, Activation Energies and Adsorption Studies of Waste Material as Stainless Steel Corrosion Inhibitor in Sulphuric Acid 0.5 M. Journal of Bio- and Tribo-Corrosion, 5 (4). doi: https://doi.org/10.1007/s40735-019-0280-2
- Singh, A. K., Quraishi, M. A. (2011). Investigation of the effect of disulfiram on corrosion of mild steel in hydrochloric acid solution. Corrosion Science, 53 (4), 1288–1297. doi: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.01.002
- Bentiss, F., Lebrini, M., Lagrenée, M. (2005). Thermodynamic characterization of metal dissolution and inhibitor adsorption processes in mild steel/2,5-bis(n-thienyl)-1,3,4-thiadiazoles/hydrochloric acid system. Corrosion Science, 47 (12), 2915–2931. doi: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2005.05.034
- Khodyrev, Y. P., Batyeva, E. S., Badeeva, E. K., Platova, E. V., Tiwari, L., Sinyashin, O. G. (2011). The inhibition action of ammonium salts of O,O′-dialkyldithiophosphoric acid on carbon dioxide corrosion of mild steel. Corrosion Science, 53 (3), 976–983. doi: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2010.11.030
- Scardino, A. J., Hudleston, D., Peng, Z., Paul, N. A., de Nys, R. (2009). Biomimetic characterisation of key surface parameters for the development of fouling resistant materials. Biofouling, 25 (1), 83–93. doi: https://doi.org/10.1080/08927010802538480
- Noorbakhsh Nezhad, A. H., Davoodi, A., Mohammadi Zahrani, E., Arefinia, R. (2020). The effects of an inorganic corrosion inhibitor on the electrochemical behavior of superhydrophobic micro-nano structured Ni films in 3.5% NaCl solution. Surface and Coatings Technology, 395, 125946. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125946
- King, A. D., Birbilis, N., Scully, J. R. (2014). Accurate Electrochemical Measurement of Magnesium Corrosion Rates; a Combined Impedance, Mass-Loss and Hydrogen Collection Study. Electrochimica Acta, 121, 394–406. doi: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2013.12.124
- Sultana, B., Anwar, F., Ashraf, M. (2009). Effect of Extraction Solvent/Technique on the Antioxidant Activity of Selected Medicinal Plant Extracts. Molecules, 14 (6), 2167–2180. doi: https://doi.org/10.3390/molecules14062167
- Bhebhe, M., Füller, T. N., Chipurura, B., Muchuweti, M. (2015). Effect of Solvent Type on Total Phenolic Content and Free Radical Scavenging Activity of Black Tea and Herbal Infusions. Food Analytical Methods, 9 (4), 1060–1067. doi: https://doi.org/10.1007/s12161-015-0270-z
- Villamil, R. F. V., Corio, P., Agostinho, S. M. L., Rubim, J. C. (1999). Effect of sodium dodecylsulfate on copper corrosion in sulfuric acid media in the absence and presence of benzotriazole. Journal of Electroanalytical Chemistry, 472 (2), 112–119. doi: https://doi.org/10.1016/s0022-0728(99)00267-3
- Porcayo-Calderon, J., Martínez De La Escalera, L. M., Canto, J., Casales-Diaz, M. (2015). Imidazoline derivatives based on coffee oil as CO2 corrosion inhibitor. International Journal of Electrochemical Science, 10 (3), 3160–3176. Available at: https://www.researchgate.net/publication/272942244_Imidazoline_Derivatives_Based_on_Coffee_Oil_as_CO2_Corrosion_Inhibitor
- Azizi, S., Mahdavi Shahri, M., Rahman, H., Abdul Rahim, R., Rasedee, A., Mohamad, R. (2017). Green synthesis palladium nanoparticles mediated by white tea (Camellia sinensis) extract with antioxidant, antibacterial, and antiproliferative activities toward the human leukemia (MOLT-4) cell line. International Journal of Nanomedicine, 12, 8841–8853. doi: https://doi.org/10.2147/ijn.s149371
- Li, X.-H., Deng, S.-D., Fu, H., Mu, G.-N. (2009). Inhibition by tween-85 of the corrosion of cold rolled steel in 1.0 M hydrochloric acid solution. Journal of Applied Electrochemistry, 39 (7), 1125–1135. doi: https://doi.org/10.1007/s10800-008-9770-5
- Bahrami, M. J., Hosseini, S. M. A., Pilvar, P. (2010). Experimental and theoretical investigation of organic compounds as inhibitors for mild steel corrosion in sulfuric acid medium. Corrosion Science, 52 (9), 2793–2803. doi: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2010.04.024
- Tarantilis, P. A., Troianou, V. E., Pappas, C. S., Kotseridis, Y. S., Polissiou, M. G. (2008). Differentiation of Greek red wines on the basis of grape variety using attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy. Food Chemistry, 111 (1), 192–196. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.03.020
- Li, X. H., Deng, S. D., Fu, H., Mu, G. N. (2009). Inhibition action of tween-80 on the corrosion of cold rolled steel in sulfuric acid. Materials and Corrosion, 60 (12), 969–976. doi: https://doi.org/10.1002/maco.200905217
- Jurasekova, Z., Domingo, C., Garcia-Ramos, J. V., Sanchez-Cortes, S. (2014). Effect of pH on the chemical modification of quercetin and structurally related flavonoids characterized by optical (UV-visible and Raman) spectroscopy. Physical Chemistry Chemical Physics, 16 (25), 12802–12811. doi: https://doi.org/10.1039/c4cp00864b
- Hanesch, M. (2009). Raman spectroscopy of iron oxides and (oxy)hydroxides at low laser power and possible applications in environmental magnetic studies. Geophysical Journal International, 177 (3), 941–948. doi: https://doi.org/10.1111/j.1365-246x.2009.04122.x
- Soler, M. A. G., Qu, F. (2012). Raman Spectroscopy of Iron Oxide Nanoparticles. Raman Spectroscopy for Nanomaterials Characterization, 379–416. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-20620-7_14
- Zhong, Y., Ma, C.-M., Shahidi, F. (2012). Antioxidant and antiviral activities of lipophilic epigallocatechin gallate (EGCG) derivatives. Journal of Functional Foods, 4 (1), 87–93. doi: https://doi.org/10.1016/j.jff.2011.08.003
- Cen, H., Chen, Z., Guo, X. (2019). N, S co-doped carbon dots as effective corrosion inhibitor for carbon steel in CO2-saturated 3.5% NaCl solution. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 99, 224–238. doi: https://doi.org/10.1016/j.jtice.2019.02.036
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Agus Paul Setiawan Kaban, Aga Ridhova, Gadang Priyotomo, Berna Elya, Ahmad Maksum, Yunita Sadeli, Sutopo Sutopo, Taufik Aditiyawarman, Rini Riastuti, Johny Wahyuadi Soedarsono
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.