قسم الكيمياء يناقش رسالة ماجستير تبحث في استخدام مواد صديقة للبيئة لتثبيط تأكل سبيكة الفولاذ منخفض الكاربون

ناقش قسم الكيمياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم) رسالة الماجستير الموسومة (  دراسة فيزيائية لتآكل سبيكة الفولاذ المنخفض الكاربون باستخدام مثبطات صديقة للبيئة ) للطالبة ( اشراق خليل ابراهيم حسن ) التي انجزتها تحت اشراف التدريسية في القسم ( أ.م.د. جمان احمد ناصر ) ونوقشت من قبل لجنة المناقشة التي تألف من الذوات المدرجة اسمائهم فيما يأتي :

1. أ.د. عامر فاضل داود ( رئيساً )

2. أ.م.د.عمار جاسم محمد ( عضواً )

3. أ.م.د. أحمد محمد عباس ( عضواً )

4. أ.م.د. جمان أحمد ناصر ( عضواً ومشرفاً )

وتهدف الدراسة الى معالجة مشكلة التاكل في الوسط الصناعي والخسائر الاقتصادية الناجمة عنه علاوة على تاثيراته السلبية في مجال البيئة . إذ تركز على محاولة الحد من تاكل الفولاذ منخفض الكاربون في الاوساط المائية الملحية باستعمال مثبطات طبيعية صديقة للبيئة  .

1. استعمال مستخلصات نباتية متوفرة واطئة الكلفة وصديقة للبيئة ( مستخلص نبات الشيح – مستخلص القيصوم – مستخلص الشنان ) .

2. دراسة معدلات تاكل الفولاذ منخفض الكاربون في الوسط الملحي لكلوريد الصوديوم بتركيز مقارب لماء البحر 0.6 مولاري , عند درجات حرارية مختلفة.

3. دراسة مورفولوجيا سطح الفولاذ االمنخفض الكاربون عند التاكل وعند التثبيط بوساطة تقنية المجهر الالكتروني الماسح ??? .

4. دراسة العينة بعد التثبيط بوساطة تقنية الاشعة السينية , ??? .

5. دراسة المجاميع الفعالة الموجودة في المثبطات بتقنية الاشعة تحت الحمراء FT-IR وتقنية كروماتوغرافيا الغاز الكتلية  GC- Mass .

6. دراسة العوامل الفيزيائية لعملية امتزاز المثبطات على سطح سبائك الفولاذ منخفض الكاربون

وتم في هذه الدراسة ايجاد معدل تاكل الفولاذ المنخفض الكاربون بالطريقة الوزنية  عند درجات حرارية مختلفة ( 303, 323,313 ,333 ) كلفن في وسط التاكل ملحي من كلوريد الصوديوم بتركيز ( 0.6 ,0.4 , 0.2) مولاري بوجود وعدم وجود المستخلصات النباتية المستعملة كمثبطات وهي القيصوم Achillea) ) ومستخلص نبات الشيح (Artemisia) ومستخلص نبات الشنان (Anabasis ) وبتراكيز ( 2 , 4 , 6 , 8 , 10 ) مليلتر/ لتر. إذ وجد ان معدل التاكل يزداد بازدياد درجات الحرارة وبينت الدراسة ان اعلى كفاءة تثبيط لمستخلص نبات القيصوم التي بلغت  ( 93.75%) يلية نبات الشيح بكفاءة تثبيط مقدارها ( 87.5% ) ومن ثم مستخلص نبات الشنان بكفاءة تثبيط كانت مقدارها ( 75%) . وقد تم تطبيق ايزوثرمات لانكماير وفريندلش للامتزاز لتقصي ميكانيكية التاكل وبينت الدراسة الحركية ان قيم طاقات التنشيط (Ea ) تكون اقل من (40)  كيلوجول/ مول مما يدل على ان الامتزاز هو امتزاز فيزيائي . بسبب تلقائية الامتزاز كانت قيم الطاقة الحرة القياسية سالبة كما تم ايجاد انثالبيات وانتروبيات التنشيط من معدلات التاكل التجريبية , حيث لوحظ ازديادها مع ازدياد تركيز المثبط لجميع الدرجات الحرارية ومن ناحية اخرى تم فحص المجهر الالكتروني الماسح SEM لدراسة الخواص الموفورلوجية لسطح سبيكة الفولاذ المنخفض الكاربون قبل وبعد التاكل في الوسط الملحي وبوجود وعدم وجود المثبطات الثلاث . وبالمقارنة بين صور SEM قبل وبعد التثبيط ان السبائك تبدو مغطاة بطبقة واقية من المثبط ممتزه عليها  كذلك تم اعتماد تقنية الاشعة تحت الحمراء (FT-IR ) وذلك لتحديد وجود المجاميع الفعالة في المستخلصات النباتية المدروسة ( القيصوم والشيح والشنان ) قبل وبعد غمر سبائك الفولاذ المنخفض الكاربون ومن خلال اجراء المقارنة بين الطيفين لكل مستخلص لوحظ  حدوث ارتباط للمجاميع الفعالة في المستخلص على سطح السبائك مما ادى الى تشكيل طبقة واقية للتاكل على سطح سبائك الفولاذ . وتم اجراء مطيافية تشتت الاشعة السينية Energy-dispersive X-ray spectroscopy ( EDS ) لتحديد النسب المئوية الوزنية للعناصر الموجودة على سبيكة الفولاذ المنخفض الكاربون بغياب ووجود المستخلصات النباتية ( القيصوم والشيح والشنان ) المستعملة كمثبطات في الوسط الملحي NaCl بتركيز ( 0.6 ) مولاري , إذ لوحظ ازدياد في نسبة عنصر الاوكسجين نتيجة الى الاكسدة الحاصلة لسطح سبيكة الفولاذ الكاربوني , وظهورنسبة لعنصري الصوديوم والكلور عند غمر السبيكة في وسط كلوريد الصوديوم الملحي كذلك في حالة وجود المثبط لوحظ ازدياد في نسبة عنصر الاوكسجين , ممايدل على ارتباط جزيئات المركبات العضوية للمثبطات والحاوية على الاوكسجين . واخيرا تم اجراء كروماتوغرافيا الغاز GC-Mass للمستخلصات الثلاث ( القيصوم والشيح والشنان ). وقد اتضح ان اغلب المركبات التي تم فصلها هي احماض كاربوكسيلية ونسب اخرى ضئيلة من الاستر امتزت على سطح سبائك الفولاذ المنخفض الكاربون عبر الية التثبيط وبذلك تمت حماية سطح السبائك من التاكل الحاصل في الوسط الملحي .

وخلصت الطالبة الى التوصيات الاتية :

1. ضرورة تكرار العمل لمعادن اخرى مماثلة والتي تستعمل في حياتنا اليومية مثل النحاس والالمنيوم وغيرها .

2. استعمال مستخلصات نباتية وذلك بسبب كونها غير مكلفة اقتصاديا واكثر امانا للحفاظ على بيئة امنه وصحية وخالية من الملوثات .

3. دراسة مثبطات اخرى تحت الظروف نفسها والدرجات الحرارية .

4. دراسة المثبطات نفسها التي تم استخدامها لدرجات وازمان مختلفة .

5. تكرار العمل باستعمال تراكيز اخرى من المحاليل الملحية او باستعمال اوساط اخرى حامضية وغيرها .

6. اعتمادها طرائق اخرى لايجاد معدل التاكل غير الوزنية كهروكيميائية او غيرها من الطرائق الاخرى

7. تكرار العمل نفسه لكن بظروف بيئية اخرى مختلفة .

   ---

   Physical Study of Corrosion of Low Carbon Steel Alloy using Environmentally Friendly Inhibitors

   By Ishraq .E.Khalil

   Supervised by Asst.prof.Dr.Juman .A.Nasir

                                          Abstract

   The corrosion rate of low carbon steel was founded by loss weight method  at different temperatures (303, 323,313, 333) K in a saline corrosive medium of sodium chloride (0.6) M in a presence and absence of the plant extracts which used as inhibitors; Achillea, Artemisia and Anabasis extract at concentrations (2, 4, 6, 8, 10) mL/L. The corrosion rate was increased with an increase in the temperature. So, the results showed that the maximum value of inhibition efficiency was for Achilleaextract (93.75%) and (87.5%) for Artemisia then (75%) for Anabasis extract. Langmuir and Friendlich isotherms were applied to investigate the mechanism of corrosion. The kinetic study showed that the values of activation energies (Ea) were less than (40) kJ / mol that indicates the adsorption process is spontaneous because of the negative values of  free energy.The value of activation enthalpies and entropies were estimated from experimental corrosion rates, it was noticed that they increase with increasing the inhibitor concentration at deferent temperature.  On the other hand, the scanning electron microscope was accrued to study the morphological properties of the surface of low carbon steel alloy before and after corrosion in the saline medium, with a presence and absence of the three inhibitors.  In comparison between SEM images before and after inhibition that the alloy appears to be covered with a protective layer of the adsorbed inhibitor. Infrared technique (FT-IR) was used to determine the presence of effective groups in the studied plant extracts Achillea, Artemisia and Anabasis before and after the immersion of low carbon steel alloys, and through the comparison between the two spectrums of each extract, it was observed that an attraction between the active groups in the extract and the alloy surface, which led to the formation of a protective layer on the surface of carbon steel alloys.X-ray energy dispersion spectroscopy (EDS) was performed to determine the weight percentages of the elements which present in the low carbon steel alloy in a presence and absence of plant extracts (Achillea, Artemisia and Anabasis) that used as inhibitors in NaCl (0.6) M. There is an increase in the percentage of oxygen was observed as a result of the oxidation of the surface of carbon steel alloy. Finally, gas chromatography (GC-Mass) was performed for the three extracts.  It has been found that most of the compounds that have been separated were carboxylic acids and other trace proportions of ester