Nghiên cứu tính chất ức chế ăn mòn của imidazoline và nanô curcumin cho thép cacbon trong dung dịch NaCl

• Tác giả: Lê Văn Tài
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Đăng Nam
• Trường học: Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Vật liệu
• Đề tài: Nghiên cứu ức chế ăn mòn thép cacbon bằng imidazoline và nanô curcumin trong dung dịch NaCl
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• Nhiệm vụ khóa luận tốt nghiệp
• Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
• Nhận xét của giáo viên phản biện
• Lời cảm ơn
• Lời cam đoan
• Mục lục
• Danh sách các chữ viết tắt
• Danh sách các hình ảnh, biểu đồ
• 1. LỜI MỞ ĐẦU
• 1.1. Tổng quan về thép cacbon và ứng dụng
• 1.2. Ăn mòn trong dung dịch điện li
• 1.3. Các phương pháp chống ăn mòn
• 1.3.1. Sử dụng yếu tố hợp kim
• 1.3.2. Phương pháp điện hóa
• 1.4. Chất ức chế ăn mòn
• 1.4.1. Khái niệm về chất ức chế ăn mòn
• 1.4.2. Phân loại chất ức chế
• 1.4.3. Giới thiệu hợp chất imidazoline và nanô curcumin
• 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Mẫu, hóa chất và thiết bị
• 2.3. Chất ức chế. Thiết bị đo đạc và thực nghiệm
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp điện hóa
• 2.4.1.1. Tổng trở điện hóa (EIS)
• 2.4.1.2. Phân cực thế động
• 2.4.2. Các phương pháp phân tích bề mặt
• 2.4.2.1. Hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.4.2.2. Quang phổ hồng ngoại (FTIR)
• 2.4.2.3. Phổ quang điện tử tia X (XPS)
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả phân tích điện hóa
• 3.2. Kết quả phân tích bề mặt
• 3.3. Cơ chế ăn mòn, ức chế và hiệp trợ ức chế của imidazoline và nanô curcumin
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về thép cacbon và ứng dụng

Thép cacbon là một hợp kim chủ yếu bao gồm sắt và cacbon, với các thành phần phụ trợ khác. Loại thép này nổi bật với độ cứng và độ dẻo cao, cùng với chi phí sản xuất thấp, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến trong nhiều lĩnh vực. Các ứng dụng của thép cacbon rất đa dạng, từ sản xuất chi tiết máy, xây dựng, đến các vật dụng gia đình. Đặc biệt, thép cacbon được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa chất và dầu khí, nơi mà các đường ống và bể chứa thường xuyên tiếp xúc với môi trường ăn mòn. Tuy nhiên, thép cacbon có khả năng chống ăn mòn kém, đặc biệt là trong môi trường chứa ion clorua, như nước biển. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp ức chế ăn mòn cho thép cacbon là rất cần thiết.

II. Ăn mòn trong dung dịch điện li

Ăn mòn là hiện tượng phá hủy bề mặt vật liệu do các phản ứng hóa học xảy ra giữa kim loại và môi trường. Trong dung dịch điện li, ăn mòn xảy ra chủ yếu thông qua các phản ứng ôxy hóa - khử. Môi trường chứa ion clorua, như dung dịch NaCl, có thể làm tăng tốc độ ăn mòn của thép cacbon. Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát cơ chế ăn mòn của thép cacbon trong dung dịch NaCl 3,5 wt.%, mô phỏng điều kiện tương tự như nước biển. Việc hiểu rõ cơ chế ăn mòn sẽ giúp phát triển các biện pháp hiệu quả để bảo vệ bề mặt thép khỏi sự hư hại do ăn mòn.

III. Các phương pháp chống ăn mòn

Có nhiều phương pháp để giảm thiểu ăn mòn, bao gồm việc sử dụng các chất ức chế ăn mòn. Imidazoline là một trong những chất ức chế được nghiên cứu trong đề tài này. Chất này có khả năng tạo ra lớp màng bảo vệ trên bề mặt thép, giúp ngăn chặn sự tiếp xúc giữa kim loại và môi trường ăn mòn. Ngoài ra, việc kết hợp nanô curcumin với imidazoline cũng được khảo sát nhằm tăng cường hiệu quả ức chế ăn mòn. Nghiên cứu cho thấy rằng sự kết hợp này có thể mang lại hiệu suất ức chế cao, lên đến 99,8%. Điều này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các chất ức chế ăn mòn hiệu quả cho thép cacbon.

IV. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp điện hóa để đánh giá hiệu suất ức chế ăn mòn của imidazoline và nanô curcumin. Các thí nghiệm được thực hiện trong dung dịch NaCl 3,5 wt.% với các nồng độ khác nhau của chất ức chế. Phương pháp tổng trở điện hóa (EIS) và phân cực động được áp dụng để phân tích các đặc tính điện hóa của thép. Bên cạnh đó, các phương pháp phân tích bề mặt như hiển vi điện tử quét (SEM) và quang phổ hồng ngoại (FTIR) cũng được sử dụng để khảo sát sự hình thành lớp màng bảo vệ trên bề mặt thép sau khi sử dụng chất ức chế. Kết quả từ các phương pháp này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về cơ chế hoạt động của các chất ức chế trong việc bảo vệ thép khỏi ăn mòn.

V. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng imidazoline và nanô curcumin có thể giảm thiểu đáng kể quá trình ăn mòn của thép cacbon trong dung dịch NaCl. Các phân tích điện hóa cho thấy rằng hiệu suất ức chế ăn mòn tăng lên khi nồng độ của các chất ức chế được tăng cường. Hơn nữa, các hình ảnh từ SEM cho thấy sự hình thành lớp màng bảo vệ trên bề mặt thép sau khi sử dụng chất ức chế. Điều này chứng tỏ rằng imidazoline và nanô curcumin không chỉ có khả năng ức chế ăn mòn mà còn hỗ trợ nhau trong việc tạo ra lớp bảo vệ hiệu quả. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong việc bảo vệ các cấu trúc thép trong môi trường ăn mòn.