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Jul 13, 2023

Inibizione efficace della corrosione dell'acciaio T95 in una soluzione di HCl al 15% in peso mediante una miscela di aspartame, ioduro di potassio e sodio dodecil solfato

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 13085 (2023) Cita questo articolo 223 Accessi 2 Dettagli metriche alternative L'obiettivo di sviluppo sostenibile 12 sostiene la produzione e il consumo di risorse verdi

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L’obiettivo di sviluppo sostenibile 12 sostiene la produzione e il consumo di materie prime verdi e sostenibili. Pertanto, aumenta la pressione sulle industrie del petrolio e del gas per un cambiamento di paradigma. Questo lavoro esplora il potenziale della formulazione a base di aspartame (un derivato dell'acido aspartico e della fenilalanina) come inibitore verde. L'effetto inibitore dell'aspartame da solo e in combinazione con ioduro di potassio (KI) o sodio dodecil solfato (SDS) o entrambi sull'acciaio T95 in una soluzione di HCl al 15% in peso a 60–90 °C viene studiato utilizzando la perdita di peso, l'analisi elettrochimica e la superficie tecniche. I risultati mostrano una grave corrosione del metallo soprattutto a 90 °C con una velocità di corrosione (v) di 186,37 mm/anno. L'aspartame inibisce la corrosione e la sua efficienza di inibizione (η) aumenta con l'aumento della temperatura. A 6,80 mM, a 90 °C si ottiene η dell'86%. L'aggiunta di SDS all'aspartame produce un effetto antagonista. Una miscela KI-aspartame produce un effetto antagonista a 60 °C e 70 °C ma un effetto sinergico a 80 °C e 90 °C. Esiste una forte sinergia quando l'aspartame (6,80 mM), il KI (1 mM) e l'SDS (1 mM) vengono miscelati, soprattutto a temperature più elevate. La miscela riduce v da 186,37 a 14,35 mm/a, proteggendo la superficie metallica del 92% a 90 °C. La miscela può essere considerata un inibitore di corrosione acidificante.

Con l’intensificarsi delle campagne per la produzione e l’utilizzo di prodotti chimici verdi e sostenibili, le industrie del petrolio e del gas si trovano ad affrontare una crescente pressione di transizione a causa della peculiarità del settore. Ogni fase operativa del settore presenta un terreno difficile per raggiungere il nuovo “mondo verde”. Ad esempio, le attuali composizioni chimiche di inibitori della corrosione sono a base di ammine primarie, sali quaternari di ammine, imidazoline, tensioattivi, intensificatori, ecc.1,2. Il pacchetto è progettato per mostrare proprietà simili a quelle dei tensioattivi di formazione di film e persistenza3 in condizioni di flusso elevato ed eccellenti prestazioni di inibizione in varie condizioni sul campo. La formulazione a base organica ha rappresentato un risultato fondamentale ed è stata molto celebrata in quanto considerati il ​​sostituto perfetto dell'arsenito di sodio e del ferrocianuro di sodio2 dalle scarse prestazioni, sebbene limitati nell'applicazione ad alta temperatura4,5 che molti lavori di ricerca6 hanno tentato di affrontare. Tuttavia, la preoccupazione per il loro contributo pericoloso all’ambiente7 in relazione alla tossicità marina (proprietà tossica intrinseca della maggior parte dei composti a base di azoto8) e alla non biodegradazione li sta rendendo meno accettabili per l’uso in ambienti offshore altamente regolamentati9. Gli scienziati che si occupano di inibitori della corrosione si trovano ora di fronte al dilemma di produrre inibitori della corrosione che siano altamente efficaci e persistono in condizioni di flusso ma biodegradabili e accettabili dal punto di vista ambientale.

L'aspartame (Fig. 1a), (N-(l-α-Aspartil)-l-fenilalanina) è un derivato dell'acido aspartico e della fenilalanina con l'approvazione della Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti per l'uso come dolcificante artificiale da parte della FDA. industrie alimentari e farmaceutiche10. È conveniente, ha LD50 (orale) di 10.000 mg/kg11 e contiene gli eteroatomi O e N nella sua molecola come possibili centri di adsorbimento (Fig. 1a). Oltre alle proprietà sopra menzionate, l’interesse per l’aspartame in questo studio deriva anche dal suo alto punto di fusione di 246–247 °C. Il punto di fusione di una molecola è un parametro importante da considerare quando si progetta per applicazioni ad alta temperatura come l'acidificazione dei pozzi petroliferi. In una precedente ricerca12 si è scoperto che l'aspartame è un inibitore della corrosione acidificante molto promettente. La sua efficienza di inibizione aumentava con l'aumento della temperatura raggiungendo l'86% a 90°C. Questo lavoro è un'estensione del precedente e mira a identificare composti che potrebbero agire come intensificatori per aumentare la proprietà di inibizione della corrosione dell'aspartame per l'acciaio T95 in un mezzo acido forte (15% in peso di HCl) ad alte temperature (60–90 °C ). Per riconvalidare i risultati precedenti vengono utilizzate tecniche di modulazione elettrochimica di frequenza (EFM) e perdita di peso (WL). L'effetto dell'aggiunta di ioduro di potassio o sodio dodecil solfato (SDS, Fig. 1b) o entrambi sulle prestazioni di inibizione dell'aspartame è studiato utilizzando WL, spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS), polarizzazione potenziodinamica (PDP), microscopio elettronico a scansione ( SEM) e profilometro ottico (OP).