Thép cacbon là một trong những hợp kim quan trọng nhất, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Vấn đề ăn mòn thép và các hợp kim do tương tác với môi trường nước, đặc biệt là môi trường có độ axit cao đang được quan tâm. Việc sử dụng các chất ức chế ăn mòn là một giải pháp thực tiễn để bảo vệ kim loại trong môi trường axit.
Hiện nay, các nhà khoa học trên thế giới đang tập trung vào giải pháp chất ức chế xanh, có nguồn gốc từ tự nhiên nhằm thay thế các chất ức chế độc hại (như Cr VI, các hợp chất hữu cơ vòng thơm, dị vòng, hợp chất nitrit,…). Nhiều nghiên cứu cho thấy nhiều chất ức chế hiệu quả được chiết xuất từ sản phẩm phụ của nông nghiệp như vỏ quả (cam, chanh, xoài, đu đủ...), bã cà phê, vỏ khoai tây,…
Đây là giải pháp không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế (do sử dụng các phế phẩm rẻ tiền, dễ kiếm) mà còn thân thiện với môi trường, đáp ứng được yêu cầu hiện nay.
Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu chất ức chế xanh chiết xuất từ vỏ quả họ cam để chống ăn mòn cho thép trong môi trường axit“ mang tính thời sự, cấp thiết đặc biệt ở Việt Nam với các đóng góp như sau:
1. Lần đầu tiên các tinh dầu vỏ quả họ cam (họ Rutaceae) của Việt Nam được nghiên cứu một cách hệ thống như các chất ức chế ăn mòn cho thép trong môi trường axit. Tinh dầu cam (TDC) là chất ức chế hỗn hợp, nồng độ ức chế tối ưu là 3g/L tương ứng với hiệu quả ức chế ăn mòn trên 90% đối với quá trình ăn mòn thép trong axit HCl 1N. Hiệu quả ức chế ổn định theo thời gian đến 24h và trong khoảng nồng độ axit 0,5-2N. TDC có khả năng ức chế ăn mòn đều và đặc biệt hiệu quả với ăn mòn lỗ cho thép trong môi trường axit.
2. Tốc độ ăn mòn thép trong axit HCl 1N có nồng độ TDC khác nhau phụ thuộc nhiệt độ theo quy luật hàm mũ Arrhenius. Hiệu quả ức chế ăn mòn ổn định trong khoảng nhiệt độ 15-45oC và giảm nhẹ khi nhiệt độ tăng từ 55oC đến 65oC. Hiệu quả ức chế của TDC tương đương so với urotropin 3,5 g/L (chất ức chế truyền thống) trong cùng môi trường và điều kiện nghiên cứu.
3. Các thông số nhiệt động như năng lượng hoạt hóa (Ea), entanpi hoạt hóa (ΔH#), entropi hoạt hóa (ΔS#) đã tính toán được và các quy luật hấp phụ của TDC đã xây dựng được cho thấy: Sự hấp phụ của TDC lên bề mặt thép tuân theo quy luật Langmuir và Temkin; Quá trình hấp phụ là hấp phụ vật lý, tự diễn biến và có sự tương tác yếu giữa các phân tử chất ức chế.
4. TDC ức chế ăn mòn thép trong axit HCl 1N theo cơ chế hấp phụ. Các thành phần trong TDC hấp phụ lên bề mặt thép có thể chính là các thành phần có mặt trong TDC như D-limonene và /hoặc bởi sản phẩm phản ứng của chúng trong môi trường axit. Các hợp chất này có chứa các liên kết C=O, C=C, O-H, C-O-C, –C=CH và C-H trong phân tử.
Kết quả nghiên cứu này đã được NCS. Bùi Thị Thanh Huyền, dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Hoàng Thị Bích Thủy và PGS. TS. Lê Thị Hồng Liên, bảo vệ thành công xuất sắc tại Hội đồng đánh giá luận án Tiến sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội ngày 24/9/2015.
