Nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn của Yttrium 4-Nitrocinnamate cho thép AS1020 trong môi trường ion clorua

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN TRONG DUNG DỊCH ĐIỆN LY

1.1.1. Ảnh hưởng của ăn mòn

1.1.2. Ảnh hưởng đến kinh tế

1.1.3. Ảnh hưởng đến môi trường

1.1.4. Ảnh hưởng đến sức khỏe và tính mạng con người

1.2. CÁC DẠNG ĂN MÒN TRONG DUNG DỊCH ĐIỆN LY

1.2.1. Nứt gây ra bởi môi trường

1.2.2. Ăn mòn vi sinh

1.2.3. Ăn mòn hình chỉ (dạng sợi)

1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG ĂN MÒN TRONG DUNG DỊCH ĐIỆN LY

1.3.1. Lựa chọn vật liệu thích hợp

1.3.2. Lớp phủ bảo vệ

1.3.3. Phương pháp điện hóa

1.3.4. Bảo vệ catốt bằng dòng ngoài

1.3.5. Bảo vệ catốt bằng anốt hy sinh

1.3.6. Bảo vệ anốt

1.3.7. Xử lí môi trường để bảo vệ kim loại

1.3.8. Loại trừ cấu tử gây ăn mòn

1.3.9. Chất ức chế ăn mòn

1.4. CHẤT ỨC CHẾ ĂN MÒN

1.4.1. Khái niệm về chất ức chế ăn mòn

1.4.2. Chất ức chế anốt

1.4.3. Chất ức chế catốt

1.4.4. Chất ức chế hỗn hợp anốt - catốt

1.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.6. LÝ DO CHỌN HỢP CHẤT Y(4-NO2Cin)3

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.2. MẪU, HÓA CHẤT, VÀ THIẾT BỊ

2.2.1. Dung dịch ăn mòn và một số hóa chất khác

2.2.2. Thiết bị đo và thực nghiệm

2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1. Các phương pháp điện hóa

2.3.2. Thế mạch hở (OCP)

2.3.3. Tổng trở điện hóa (EIS)

2.3.4. Phân cực thế động (PD)

2.3.5. Phương pháp đa điện cực (WBE-wire beam electrode)

2.4. Các phương pháp phân tích bề mặt

2.4.1. Hiển vi điện tử quét (SEM)

2.4.2. Phổ hồng ngoại phản xạ biến đổi Fourier (ATR-FTIR)

2.4.3. Hiển vi lực nguyên tử (AFM)

2.4.4. Phổ quang điện tử tia X (XPS)

2.5. Nội dung thực nghiệm

2.5.1. Kiểm tra hình thái bề mặt trước và sau khi sử dụng chất ức chế

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ CHẤT ỨC CHẾ Y(4-NO2Cin)3

3.1.1. Phân tích điện hóa

3.1.2. Phân tích bề mặt

3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ ION CLO TRONG DUNG DỊCH

3.2.1. Phân tích điện hóa

3.2.2. Phân tích bề mặt

3.3. CƠ CHẾ ỨC CHẾ ĂN MÒN CỦA Y(4-NO2Cin)3 TRONG DUNG DỊCH NaCl

4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

I. Giới thiệu về nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào khả năng ức chế ăn mòn của hợp chất Yttrium 4-Nitrocinnamate (Y(4-NO2Cin)3) trên thép AS1020 trong môi trường ion clorua. Ăn mòn là vấn đề nghiêm trọng trong các ngành công nghiệp như dầu khí, hàng không và xây dựng. Thép cacbon như AS1020 dễ bị ăn mòn trong môi trường chứa ion clorua, đòi hỏi các giải pháp bảo vệ hiệu quả. Chất ức chế ăn mòn là phương pháp tiết kiệm và linh hoạt, đặc biệt khi sử dụng các hợp chất thân thiện với môi trường như Y(4-NO2Cin)3.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính là đánh giá hiệu suất ức chế ăn mòn của Y(4-NO2Cin)3 trên thép AS1020 trong môi trường ion clorua. Nghiên cứu sử dụng các phương pháp điện hóa và phân tích bề mặt để xác định cơ chế ức chế và hiệu quả bảo vệ của hợp chất này.

1.2. Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng trong các ngành công nghiệp sử dụng thép cacbon, giúp giảm thiểu thiệt hại do ăn mòn gây ra. Y(4-NO2Cin)3 là chất ức chế thân thiện với môi trường, thay thế các hợp chất độc hại như crômát.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp điện hóa như thế mạch hở (OCP), tổng trở điện hóa (EIS) và phân cực thế động (PD) để đánh giá khả năng ức chế ăn mòn. Phân tích bề mặt bằng hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hồng ngoại (ATR-FTIR) và hiển vi lực nguyên tử (AFM) giúp xác định sự hình thành lớp màng bảo vệ trên bề mặt thép AS1020.

2.1. Phương pháp điện hóa

Các phương pháp điện hóa được sử dụng để đo hiệu suất ức chế ăn mòn của Y(4-NO2Cin)3. EIS và PD cung cấp thông tin về điện trở và mật độ dòng điện ăn mòn, giúp đánh giá hiệu quả của chất ức chế.

2.2. Phân tích bề mặt

SEM và AFM được sử dụng để quan sát sự thay đổi bề mặt thép AS1020 sau khi tiếp xúc với môi trường ion clorua có và không có Y(4-NO2Cin)3. ATR-FTIR giúp xác định sự hình thành lớp màng bảo vệ từ các liên kết hóa học giữa Y(4-NO2Cin)3 và bề mặt thép.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy Y(4-NO2Cin)3 có hiệu suất ức chế ăn mòn cao, đạt hơn 90% ở nồng độ 0.45 mM. Phân tích bề mặt chỉ ra rằng bề mặt thép AS1020 tiếp xúc với Y(4-NO2Cin)3 giữ được độ đồng nhất và bằng phẳng, trong khi bề mặt không có chất ức chế bị ăn mòn nghiêm trọng. Cơ chế ức chế được xác định là sự hình thành lớp màng bảo vệ từ liên kết hấp phụ hóa học giữa Y(4-NO2Cin)3 và bề mặt thép.

3.1. Hiệu suất ức chế ăn mòn

Y(4-NO2Cin)3 thể hiện khả năng ức chế ăn mòn hiệu quả, đặc biệt ở nồng độ cao. Phân tích điện hóa cho thấy sự giảm đáng kể mật độ dòng điện ăn mòn khi sử dụng chất ức chế.

3.2. Cơ chế ức chế

Cơ chế ức chế của Y(4-NO2Cin)3 bao gồm sự hình thành lớp màng bảo vệ từ liên kết hấp phụ hóa học giữa Y(4-NO2Cin)3 và bề mặt thép. Sự thủy phân của ion Y3+ tạo thành các oxit/hydroxit cũng góp phần vào hiệu quả bảo vệ.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu khẳng định Y(4-NO2Cin)3 là chất ức chế ăn mòn hiệu quả và thân thiện với môi trường cho thép AS1020 trong môi trường ion clorua. Các kết quả phân tích điện hóa và bề mặt cho thấy sự hình thành lớp màng bảo vệ chắc chắn, giúp giảm thiểu ăn mòn. Nghiên cứu đề xuất ứng dụng Y(4-NO2Cin)3 trong các ngành công nghiệp sử dụng thép cacbon.

4.1. Ứng dụng thực tiễn

Y(4-NO2Cin)3 có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như dầu khí, hàng không và xây dựng, giúp bảo vệ thép cacbon khỏi ăn mòn trong môi trường ion clorua.

4.2. Hướng nghiên cứu tương lai

Nghiên cứu đề xuất các hướng phát triển tiếp theo như tối ưu hóa nồng độ Y(4-NO2Cin)3, nghiên cứu cơ chế ức chế chi tiết hơn và ứng dụng trong các môi trường ăn mòn khác nhau.

Luận văn thạc sĩ: Khả năng ức chế ăn mòn của Yttrium 4-Nitrocinnamate cho thép AS1020 trong môi trường ion clorua