Задачи : исследовать влияние отдельных растений на скорость коррозии железа и его сплавов; предложить и обосновать пути возможного практического использования изученных ингибиторов

Вид материала

Подобный материал:

Трава подорожник как ингибитор коррозии железа и его сплавов

(номинация: экономическая инициатива )

Долгов П.А. и Лепкович Никита, учащиеся 10 «Б» класса «Белорусскоязычной гимназии №2 г.Борисова»

Продление жизни металла, то есть стремление к тому, чтобы металлические изделия как можно дольше служили нам, может стать делом всех, кто пользуется этими изделиями.

Работа по защите металлов – это весьма благодатная область для приложения человеческих сил и способностей.

Цель: Рассмотрение возможности использования дикорастущих растений в качестве ингибиторов процесса коррозии.

Задачи: – исследовать влияние отдельных растений на скорость коррозии железа и его сплавов;

– предложить и обосновать пути возможного практического использования изученных ингибиторов.

Актуальность данного проекта заключается в том, что ежегодные потери из-за ржавчины составляют примерно десятую часть мировой выплавки металлов. В настоящее время имеется большое количество ингибиторов – веществ, введение которых в агрессивную среду в незначительных количествах приводит к коррозионной устойчивости металла.

Инновационная идея заключается в том, что некоторые соединения, замедляющие процесс разрушения металлов, вырабатываются растениями, а поэтому содержатся в их соке. К таким растениям относятся лютик ядовитый, тысячелистник, алтей лекарственный, чистотел. Было решено исследовать: есть ли другие растения, способные защищать металл, а если есть, то какова их эффективность и каковы возможные пути их практического применения? Из всех растений выделялся подорожник, который был взят для более тщательного изучения на предмет ингибиторных возможностей в кислотной среде и в среде на границе жидкость – воздух. Параллельно, для сравнительной оценки, изучалась эффективность ингибиторного действия уротропина и чистотела.

Для определения величины защитного действия и ингибиторного эффекта использовались стальные гвозди. Гвозди на неделю помещались в пробирки с растворами кислоты и ингибиторов, а затем, по разнице масс исходной и массы после пребывания в кислоте, проводились расчёты ингибиторного эффекта и величины защитного действия (Приложение).

На основании эксперимента можно сделать вывод, что эффект торможения подорожника выше при непродолжительном действии кислоты на металл (около часа). В случае длительного воздействия кислоты, в лидерах уротропин и чистотел.

Исходя из химического состава подорожника, результатов эксперимента, можно предположить, что в основе защитных свойств подорожника лежат следующие процессы и соединения:

- флавоноиды, дубильные вещества, аскорбиновая, лимонная кислоты могут принимать участие в окислительно-восстановительных процесса, в коррозионной среде.

- слизь, прилипая к металлу, защищает его от внешнего воздействия;

- сапонины – пенообразующие вещества, которые также могут внести вклад в снижение коррозии, ограничивая доступ кислорода к изделию.

- пассивирование металла гидроксильными группами OH^-(рН=7-8).

Заключение

На основании наблюдений, рассчитанных величин, характеризующих эффект ингибиторных действий, делаем вывод о том, что трава подорожник может быть включена в ряд известных растений-ингибиторов кислотной и атмосферной коррозии.

Экспериментом установлено, что подорожник уменьшает скорость растворения металлов в кислоте в 2,6 раза, чистотел – в 1,25 раза по сравнению с уротропином.

При атмосферной коррозии, ПСС, содержащая 4% подорожника по массе, наиболее эффективна для защиты металла.

В связи с этим видим реализацию идеи в промышленности или частном бизнесе связанной с реализацией и обработкой металла.

И по этой причине предлагаем:

- использовать растения подорожник и чистотел вместо уротропина для защиты стали от коррозии в соляной кислоте;

- добавлять подорожник и чистотел в раствор соляной кислоты для очистки стальных изделий от окалины, ржавчины, а также известковых налётов, которые образуются в системах охлаждения, паровых котлах, трубопроводах;

- добавлять в противогололёдную смесь измельчённый подорожник, для уменьшения её коррозионной агрессивности, и защиты в какой-то степени металла транспортных средств и подземных коммуникаций в зимнее время.

Данная идея была рассмотрена как исследовательская работа и отмечена Дипломом первой степени на Республиканской конференции исследовательских работ учащихся.

Приложение

Формулы расчета и наблюдения

– эффект торможения;

- средний объём водорода, выделившегося за 1 мин. в неингибированной среде;

- в ингибированной.

- высота уровня жидкости

_{- ингибиторный эффект,}

– скорость растворения металла в чистой кислоте,

скорость растворения металла в кислоте с ингибитором.

_Z_{– величина защитного действия,}

– скорость растворения металла в чистой кислоте,

скорость растворения металла в кислоте с ингибитором.

Рис 2.2.2. График зависимости уровня жидкости в трубке (мм) от времени (мин).

Ингибитор	A (эффект торможения)	_{(ингибиторный эффект)}	Z (величина защитного действия)
Уротропин Чистотел Подорожник	2,3 4,8 6	1,7 1,7 1,6	42% 42% 38%

Таблица 2. Характеристики ингибиторного действия уротропина и растений

Рис. 2.3.1. Нумерация образцов и наблюдаемая картина соответствует содержанию табл. № 5.2.3. Рис.1. 1 – вода, 2 – хлорид натрия, 3 – уротропин, 4 – подорожник (измельчённый), 5 – чистотел (измельчённый), 6 – подорожник (раствор), 7 – чистотел (раствор).

Рис.2.5.2.№1,2,3,4,5 – образцы растворов, образованные путём растворения продуктов коррозии железных гвоздей в соляной кислоте с добавлением радонида калия(KCNS).

№1 – раствор продукта коррозии без подорожника.

№2,3,4,5 – растворы продуктов коррозии в присутствии подорожника, процентное содержание которого 2%,3%,4%,5% соответст

Blog