Адсорбционные, термодинамические и квантово-химические исследования ионной жидкости, ингибирующей коррозию углеродистой стали в хлоридных растворах

Том 12 научных докладов, номер статьи: 12536 (2022 г.) Цитировать эту статью

1040 Доступов

8 цитат

Подробности о метриках

Авторская поправка к этой статье опубликована 6 февраля 2023 г.

Авторская поправка к этой статье была опубликована 11 октября 2022 г.

Эта статья обновлена

Цель данной работы заключается в использовании ионных жидкостей в качестве ингибиторов коррозии из-за сложности на некоторых нефтяных месторождениях с растворимостью ингибиторов коррозии, и эти материалы могут смешиваться с водой и, таким образом, обеспечивать решение подобных проблем в промышленности. Вторая цель связана с меньшей токсичностью этих соединений по сравнению с наиболее распространенными ингибиторами коррозии. Исследование охватывало эффективность ингибирования коррозии ионной жидкости трифторметилсульфоната 1-бутил-3-метилимидазолия ([BMIm]TfO) для углеродистой стали в 3,5% растворах NaCl. Исследование включало электрохимические, адсорбционные и квантово-химические исследования. Результаты показали, что [BMIm]TfO можно считать многообещающим ингибитором коррозии, и эффективность ингибирования усиливается с увеличением концентрации. Наблюдаемый ингибирующий эффект может быть связан с адсорбцией ионных жидких частиц и созданием защитных пленок на поверхности. Режим адсорбции соответствует изотерме адсорбции Ленгмюра. Результаты поляризации показали, что ионная жидкость [BMIm]TfO действует как смешанный ингибитор. Зависимость влияния коррозии от температуры при наличии и отсутствии [BMIm]TfO показана в интервале температур 303–333 К с использованием поляризационных данных. Параметры активации были определены и обсуждены. Наблюдаемые характеристики ингибирования [BMIm]TfO коррелировали с электронными свойствами ионной жидкости с помощью квантово-химического исследования.

Коррозия является серьезной и чрезвычайно дорогостоящей проблемой, особенно в нефтехимической и нефтедобывающей промышленности1,2. Помимо высокого потенциала использования более современных, устойчивых к коррозии компонентов, кассеты из углеродистой стали являются основным материалом, используемым при строительстве огромного трубопровода на различных этапах переработки сырой нефти, таких как добыча, транспортировка и хранение. Трубы из углеродистой стали широко используются в транспортировка газов и жидкостей3,4. Одной из наиболее агрессивных сред в процессах нефтедобычи и нефтепереработки является среда соленых вод, содержащая различное количество растворенных солей, особенно хлорида натрия5,6. Создаваемая на поверхности защитная оксидная пленка может разрушаться под действием ионов хлорида в агрессивной среде7,8.

Для уменьшения вредного воздействия коррозии могут применяться различные режимы борьбы с коррозией. Среди традиционных методов снижения коррозии использование экологически чистых ингибиторов имеет такие преимущества, как, например, высокая осуществимость, высокая эффективность и минимизация опасностей для окружающей среды9. В последнее время было доказано, что ионные жидкости являются эффективными и экологически чистыми ингибиторами коррозии различных типов металлов и сплавов в агрессивных средах, таких как основные, кислые или соленые растворы10,11. Благодаря своей объемной структуре и наличию гетероатомов ионные жидкости рассматриваются как потенциальные ингибиторы коррозии12.

Ионные жидкости, как правило, обладают многообещающей способностью ингибировать коррозию благодаря своей способности к адсорбционному контакту с поверхностью, которая образует защитные слои от агрессивных сред. В целом такая тенденция наблюдается у большинства ионных жидкостей. Типы катионов и анионов, присутствующих в ионных жидкостях, напрямую влияют на уровни адсорбции и эффективности ингибирования, которые могут быть достигнуты с помощью этих жидкостей. В недавнем исследовании мы продемонстрировали, что ионная жидкость трифторметилсульфонат 1-бутил-1-метилпирролидиния ([BMP]TfO) может служить бифункциональным ингибитором как коррозии углеродистой стали в хлоридных растворах, так и роста бактерий. [BMP]TfO ингибирует оба типа коррозии13. Также было показано, что ионные жидкости хлорид 1-(2-гидроксиэтил)-3-метилимидазолиния и хлорид 1-этил-3-метилимидазолиния являются эффективными ингибиторами коррозии и биоцидами. Эти результаты были опубликованы в журнале Ionic Liquids14. Было показано, что внедрение гидроксигруппы в катион имидазолия усиливает ингибирующее коррозионное воздействие15. В этой статье были продемонстрированы эффективность ингибирования коррозии ионной жидкости [BMIm]TfO для углеродистой стали в 3,5% растворах NaCl. Исследование включало электрохимические, адсорбционные и квантово-химические исследования.