산성 환경에서 구리에 대한 천연 부식 억제제인 ​​Oleuropein에 대한 실험적 및 이론적 평가

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 7579(2022) 이 기사 인용

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산성 세척 용액의 구리 부식은 열교환기의 주요 문제입니다. 천연 자원에서 추출한 부식 억제제가 실행 가능한 옵션일 수 있습니다. 올리브 잎에서 Oleuropein 화합물을 분리하고 1.0 M H2SO4 용액에서 구리에 대한 부식 방지 가능성을 조사한 내용이 여기에 보고되어 있습니다. LC-MS, FT-IR, 1H 및 13C-NMR 특성 분석의 모든 실험 결과는 Oleuropein의 분자 구조를 뒷받침합니다. Oleuropein의 부식 억제 능력을 평가하기 위해 전기화학 및 중량 측정 테스트가 사용되었습니다. 양극화 조사에 따르면 Oleuropein은 혼합형 억제제입니다. Oleuropein의 억제 효능은 농도에 따라 증가하여 100mg L−1에서 최적 값(98.92%)에 도달합니다. 고온에서 Oleuropein은 효율적인 억제제로 간주될 수 있습니다. 활성화 작업과 구리 용해에 대한 열역학적 변수도 계산되고 다루어졌습니다. 주사전자현미경(SEM)과 에너지 분산형 X선(EDX) 검사를 통해 Oleuropein이 구리 표면에 외부 층을 생성하여 심한 산 손상으로부터 보호하는 것으로 나타났습니다. Oleuropein의 억제 작용에 대한 분자적 설명을 제안하기 위해 양자 화학 시뮬레이션이 사용되었습니다.

구리 금속 및 합금으로 제작된 열 교환기는 열 성능을 높이기 위한 담수화 또는 열 복원 목표 등 열 담수화 분야의 필수 구성 요소입니다1. 대부분의 산업용 열교환기는 해수 냉각 솔루션과 직접 상호 작용하여 스케일링을 유발합니다2. 일반적으로 산에 의존하는 산 세척을 위해 기계를 분리해야 하기 때문에 신중하게 제어하는 ​​적절한 방법이 필요합니다3,4. 스케일 제거 및 이에 수반되는 비금속 보존을 위해 산성 세척 절차가 활용됩니다. 황산 처리는 모재 금속5,6에서 먼지와 스케일을 제거하기 위해 금속 세척 절차에 일반적으로 사용됩니다.

산세척 중에 발생할 수 있는 많은 부식 문제는 구리합금 열교환기7,8의 파손으로 이어질 수 있습니다. 산성 용액에 부식 억제제를 추가하는 것은 금속의 부식을 방지하는 비용 효율적이고 효율적인 전략입니다9,10,11,12. 유기 부식 억제제는 가격이 저렴하고 내식성이 높기 때문에 널리 활용되고 있습니다. Luo 등13은 0.5M 황산에서 구리 부식 억제제로서 새로운 유형의 피리다진 기반 화합물을 생산 및 개발했습니다. 298K에서 이 억제제는 94.1%의 최대 억제 효과를 나타냅니다. Laggoun et al.14은 산성 용액에서 구리 부식에 대한 p-toluenesulfonylhydrazide의 억제 영향을 조사하여 최대 90% 이상의 부식 방지 성능을 입증했습니다. 반면, 널리 사용되는 많은 유기 부식 억제제는 합성 절차가 복잡하고 독성이 심하며 오염 문제에 취약합니다.

부식 억제제로서 수성 추출물을 조사하는 접근 방식은 상당한 이점을 가지고 있습니다. 최근 부식 억제제 카테고리 중 가장 성공적인 추출물이 될 수 있는 주요 특성은 무독성, 생태학적으로 온건한 태도뿐 아니라 저렴하고 지속 가능하다는 특징입니다. Oukhrib 등15의 이전 연구에서는 사프란 추출물을 포함한 천연 식물 추출물을 바닷물 주변의 구리 부식 억제제로 사용했으며, 2g/L를 사용하여 84%의 억제 효능을 보였습니다. Jmia et al.16은 1M HCl 용액에서 구리 부식에 대한 대추 펄프 추출물의 억제 활성을 조사했습니다. 연구 결과, 대추펄프 추출물의 첨가량에 따라 억제효과가 점차 증가하여 1g/L 투여량에서 가장 높은 93%를 달성함을 확인하였다.

일반적으로 부식 억제제로 사용되는 대부분의 추출물에는 고농도의 유기 성분이 포함되어 있습니다. 이들 추출물의 억제 활성은 추출물의 전체 성분에 의해 발생합니다. 올리브 잎 추출물에서 Oleuropein을 분리하고 1.0M H2SO4 용액에서 구리에 대한 부식 방지 활성을 분석하는 것은 이 연구의 새로운 경향입니다. 이론적 연구 외에도 우리는 Oleuropein의 부식 방지 능력을 조사하기 위해 화학, 전기 화학 및 표면 실험을 활용했습니다.