Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Đánh giá khả năng hạn chế ăn mòn thép CT3 trong môi trường axit loãng của hỗn hợp caffeine thiên nhiên với ion Zn2+hoặc ion Mn2+ bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

TRẦN THỊ PHƯƠNG NGA

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẠN CHẾ ĂN MÒN THÉP CT3 TRONG MÔI TRƯỜNG AXIT LOÃNG CỦA HỖN HỢP CAFFEINE THIÊN NHIÊN VỚI ION Zn2+ HOẶC ION Mn2+ BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

THÁI NGUYÊN - 2016

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

TRẦN THỊ PHƯƠNG NGA

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẠN CHẾ ĂN MÒN THÉP CT3 TRONG MÔI TRƯỜNG AXIT LOÃNG CỦA HỖN HỢP CAFFEINE THIÊN NHIÊN VỚI ION Zn2+ HOẶC ION Mn2+ BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Trương Thị Thảo

THÁI NGUYÊN - 2016

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các tài liệu, kết quả

trong luận văn là trung thực và chưa từng ai công bố trong bất kỳ công trình nào.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Tác giả Trần Thị Phương Nga

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Trương Thị Thảo đã tận

tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu để tôi có thể hoàn thành

được luận văn này.

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến các thầy, cô giáo, cán bộ Khoa Hóa

học - trường Đại học Khoa học Thái Nguyên đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong

suốt thời gian học tập và nghiên cứu khoa học tại trường.

Xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp đã luôn quan tâm,

động viên, giúp đỡ tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thiện luận văn này

Trong quá trình thực hiện luận văn do còn hạn chế về mặt thời gian cũng như

trình độ chuyên môn nên không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những

ý kiến quý báu của các thầy cô, các nhà khoa học, bạn bè và đồng nghiệp.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày …. tháng 10 năm 2016

Tác giả

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Trần Thị Phương Nga

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................... a

LỜI CẢM ƠN .............................................................................................. b

MỤC LỤC .................................................................................................... c

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ...................................................... f

DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................ g

DANH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................. j

MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1

Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 3

1.1. Tổng quan về ăn mòn kim loại ............................................................... 3

1.1.1. Định nghĩa ăn mòn kim loại ................................................................ 3

1.1.2. Phân loại ăn mòn ................................................................................ 3

1.2. Khái quát về thép ................................................................................... 6

1.2.1. Khái niệm về thép ............................................................................... 6

1.2.2. Phân loại thép theo thành phần hóa học .............................................. 6

1.2.3. Ứng dụng của thép .............................................................................. 6

1.2.4. Sự ăn mòn thép ................................................................................... 7

1.2.5. Sự ăn mòn thép hợp kim thấp ............................................................. 8

1.3. Sử dụng các chất ức chế bảo vệ chống ăn mòn kim loại ......................... 8

1.3.1. Giới thiệu về chất ức chế chống ăn mòn kim loại ................................ 8

1.3.2. Cơ chế hoạt động của chất ức chế ăn mòn kim loại ............................. 9

1.3.3. Phân loại chất ức chế kim loại .......................................................... 10

1.3.4. Chất ức chế dùng trong khảo sát ....................................................... 11

1.4. Các phương pháp nghiên cứu ăn mòn .................................................. 14

1.4.1. Phương pháp trọng lượng.................................................................. 14

1.4.2. Phương pháp thể tích ........................................................................ 15

1.4.3. Phương pháp điện hóa....................................................................... 15

1.4.4. Phương pháp phân tích ..................................................................... 18

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

1.5. Các phương pháp phân tích xác định sắt .............................................. 19

1.5.1. Phân tích khối lượng ......................................................................... 19

1.5.2. Phân tích thể tích .............................................................................. 19

1.5.3. Các phương pháp điện hóa ................................................................ 20

1.5.4. Phương pháp trắc quang.................................................................... 21

1.5.5. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ................................................. 22

1.6. Giới thiệu phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ................................... 22

1.6.1. Nguyên tắc của phép đo AAS ........................................................... 23

1.6.2. Trang thiết bị của phép đo AAS ........................................................ 24

1.6.3. Ưu nhược điểm của phương pháp ..................................................... 24

Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM ...... 26

2.1. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 26

2.1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp ...................................................... 26

2.1.2. Phương pháp đường chuẩn ................................................................ 26

2.2. Hóa chất - dụng cụ - thiết bị................................................................. 27

2.2.1. Hóa chất ........................................................................................... 27

2.2.2. Dụng cụ ............................................................................................ 28

2.2.3. Thiết bị ............................................................................................. 28

2.3. Thực nghiệm ........................................................................................ 28

2.3.1. Khảo sát các yếu tố trong xác định sắt bằng phương pháp phổ hấp thụ

nguyên tử ................................................................................................... 28

2.3.2. Đánh giá độ chính xác của phương pháp ........................................... 34

2.3.3. Thực nghiệm ăn mòn và phân tích xác định tốc độ ăn mòn ............... 35

2.3.4. Định lượng Fe trong các dung dịch nghiên cứu ăn mòn .................... 37

2.4. Nội dung nghiên cứu ........................................................................... 38

2.4.1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định Fe bằng phương pháp phổ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

hấp thụ nguyên tử dùng ngọn lửa ................................................................ 38

2.4.2. Khả năng ức chế ăn mòn thép CT3 trong môi trường axit HCl 0,001N

. ...................... 38

của các chất ức chế caffeine và các ion kim loại Mn2+, Zn2+

2.4.3. Khả năng ức chế ăn mòn thép CT3 trong môi trường axit HCl 0,001N

. .... 38

khi kết hợp chất ức chế độ lập caffeine với các ion kim loại Mn2+, Zn2+

Chương 3. KẾT QUẢ THẢO LUẬN ....................................................... 39

3.1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định hàm lượng kim loại sắt bằng

phương pháp F - AAS ................................................................................. 39

3.1.1. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo ......................... 39

3.1.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến ăn mòn kim loại ........ 47

3.2. Kết quả thực nghiệm ............................................................................ 49

3.2.1. So sánh mức độ tương quan giữa phương pháp phân tích và các phương

pháp khác trong nghiên cứu ăn mòn thép .................................................... 49

3.2.2. Khả năng ức chế ăn mòn thép CT3 trong các môi trường HCl 0,001N

của các chất ức chế Caffeine và ion kim loại Mn2+, Zn2+ ............................ 53

3.2.3. Khả năng ức chế ăn mòn thép CT3 trong môi trường axit HCl 10-3N khi

kết hợp caffeine với các ion kim loại Zn2+ và Mn2+ .................................... 56

KẾT LUẬN ............................................................................................... 60

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 62

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

F - AAS Phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa

Phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử. AAS

Độ hấp thụ Abs

Cực phổ xung vi phân DPP

SQWP Cực phổ sóng vuông

Đèn catot rỗng HCL

Đèn phóng không điện cực EDL

Giới hạn phát hiện LOD

Giới hạn định lượng. LOQ

Nồng độ chất ức chế (g/l) C

Hiệu quả bảo vệ. H (%)

Điện trở phân cực. R (Ω)

Phương pháp hiển vi điện tử quét. SEM

Quá thế. 𝜂

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Thời gian (phút). T

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Thể tích cation cản trở thêm vào các mẫu để nghiên cứu ảnh

hưởng của các cation lạ trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử

xác định sắt ........................................................................... 31

Bảng 2.2: Bảng pha các dung dịch chuẩn sắt khảo sát tuyến tính ........ 32

Bảng 2.3: Bảng các công thức tính xác định giới hạn phát hiện, giới hạn

định lượng và đánh giá độ chính xác của phép đo ............... 34

Bảng 3.1: Độ hấp thụ của dung dịch sắt chuẩn 1 ppm trong dung dịch

nền HCl 0,001N và caffeine 1,0g/l khi khảo sát với các bước

sóng hấp thụ khác nhau ........................................................ 39

Bảng 3.2: Độ hấp thụ của dung dịch sắt chuẩn 1 ppm trong dung dịch

nền HCl 0,001N và caffeine 1g/l khi đo với cường độ dòng

đèn khác nhau ....................................................................... 40

Bảng 3.3: Độ hấp thụ của dung dịch sắt chuẩn 1 ppm trong dung dịch

nền HCl 0,001N và caffeine 1g/l khi đo với các lưu lượng khí

axetylen khác nhau ................................................................. 41

Bảng 3.4: Độ hấp thụ của dung dịch sắt chuẩn 1 ppm trong dung dịch

nền HCl 0,001N và caffeine 1g/l khi đo với các khe đo khác

nhau của máy phổ hấp thụ nguyên tử ................................... 42

Bảng 3.5: Độ hấp thụ của dung dịch sắt chuẩn 1 ppm trong dung dịch

nền HCl 0,001N và caffeine 1g/l khi đo với chiều cao của đèn

nguyên tử hóa mẫu khác nhau .............................................. 43

Bảng 3.6: Độ hấp thụ và nồng độ sắt của các dung dịch sắt chuẩn nồng

độ 1 ppm khi trong dung dịch có và không có mặt các ion lạ ở

các nồng độ khác nhau ......................................................... 44

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Bảng 3.7: Độ hấp thụ và nồng độ sắt thu được khi đo lặp lại dung dịch

sắt chuẩn 0,1ppm trong dung dịch nền HCl 0,001N và caffeine

1g/l ........................................................................................ 45

Bảng 3.8: Kết quả đo nồng độ sắt trong dung dịch sắt chuẩn 0,1 ppm khi

thêm các dung dịch thêm chuẩn ở nồng độ khác nhau ........ 47

Bảng 3.9: Ảnh hưởng của thời gian tới tốc độ ăn mòn thép ................. 48

Bảng 3.10: Tổng kết các điều kiện đo phổ F - AAS của sắt ................... 49

Bảng 3.11: Khả năng ức chế ăn mòn thép CT3 ngâm trong dung dịch HCl

1M một ngày và hiệu quả bảo vệ ăn mòn của caffeine bằng

phương pháp trọng lượng ..................................................... 50

Bảng 3.12: Kết quả tốc độ ăn mòn của thép CT3 trong dung dịch HCl 1M

và hiệu quả bảo vệ ăn mòn của caffeine bằng phương pháp

đường cong phân cực ........................................................... 51

Bảng 3.13: Hiệu quả bảo vệ ăn mòn thép CT3 trong môi trường HCl 1M

của chất ức chế caffeine ở các nồng độ khác nhau bằng phương

pháp phân tích ...................................................................... 52

Bảng 3.14: Hiệu quả ức chế ăn mòn thép CT3 trong môi trường HCl

0,001N khi có mặt độc lập các chất ức chế caffeine Mn2+ và

Zn2+ ở các nồng độ khác nhau .............................................. 53

Bảng 3.15: Nồng độ Fe trong dung dịch nghiên cứu và hiệu quả ức chế ăn

mòn thép CT3 trong môi trường HCl 0,001N khi có mặt hỗn

hợp chất ức chế Caffeine 3g/l và Mn2+ ở các nồng độ khác

nhau. ..................................................................................... 56

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Đường phân cực i - f(E) Nhánh anot 1,2. Nhánh catot 1’ , 2’ . 17

Hình 1.2: Đường cong phân cực dạng log của kim loại trong môi trường

axit (dùng trong phương pháp ngoại suy tafel) ...................... 17

Hình 1.3: Áp dụng đường tuyến tính dòng thế ....................................... 18

Hình 1.4: Điện trở phân cực tính từ thực nghiệm ................................... 18

Hình 2.1: Đồ thị phương pháp đường chuẩn .......................................... 27

Hình 2.2: Mẫu làm việc ........................................................................... 35

Hình 2.2: Mẫu ngâm trong dung dịch nghiên cứu .................................. 36

Hình 3.1: Đường chuẩn của sắt ............................................................... 45

Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian đến nồng độ của dung dịch ............ 48

Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian đến vận tốc ăn mòn của dung dịch 48

Hình 3.4: SEM hiển vi của thép CT3 khi không có và có chất ức chế

caffeine 3g/l ............................................................................ 51

Hình 3.5: Hiệu suất bảo vệ thép CT3 trong môi trường HCl 0,001N khi có

mặt các chất ức chế độc lập Caffeine, Mn2+, Zn2+ ở các nồng độ

khác nhau ................................................................................ 54

Hình 3.6: Hiệu suất bảo vệ ăn mòn thép CT3 trong môi trường HCl

0,001N khi kết hợp chất ức chế caffeine 3,00g/l với các ion kim

loại Mn2+ và Zn2+. .................................................................... 57

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

MỞ ĐẦU

Ăn mòn kim loại là một trong những vấn đề luôn được các nhà khoa học, các nhà

sản xuất và các nhà quản lý kinh tế quan tâm do những tác hại hết sức to lớn của nó. Hằng

năm khối lượng thép bị phá hủy do ăn mòn chiếm tới 12% lượng thép của toàn thế giới.

Người ta đã tính được rằng giá tiền chi phí cho lĩnh vực ăn mòn chiếm khoảng 4% tổng

thu nhập quốc dân đối với những nước có nền công nghiệp đang phát triển.

Kim loại với nhiều ưu điểm nổi trội như: khả năng dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, độ

bền cơ học cao, độ bền nhiệt cao, dễ dàng chế tạo ra các thiết bị, máy móc…nên đã

được ứng dụng trong hầu hết các nghành công nghiệp chế tạo thiết bị, máy móc cũng

như trong đời sống hàng ngày. Nhưng vấn đề đặt ra cho các nhà sản xuất vật liệu là:

trong môi trường làm việc khác nhau, kim loại (thép) luôn bị ăn mòn dần một cách tự

nhiên. Sự ăn mòn làm biến đổi một lượng lớn các kim loại (thép) có thể dẫn đến nhiều

vấn đề và hậu quả đối với quá trình sử dụng các vật dụng làm bằng kim loại (thép) và an

toàn trong lao động gây ra nhiều tổn thất với nền kinh tế của các quốc gia.

Có nhiều phương pháp bảo vệ kim loại (thép) khỏi ăn mòn đã được thực hiện.

Trong đó sử dụng chất ức chế là một trong những phương pháp bảo vệ truyền thống

khá hiệu quả, có thể kéo dài tuổi thọ của các công trình lên 2 - 5 lần và có tính kinh

tế cao. Nhiều loại chất ức chế đã được sử dụng rộng rãi như muối nitrit, muối cromat,

các amin hữu cơ… Tuy nhiên, sự ảnh hưởng của chất ức chế đến người lao động và

môi trường đã ít được quan tâm trong thời gian dài, thực tế đã sử dụng những hóa

chất độc hại như nitri, cromat… Hiện nay, các chất ức chế được lựa chọn phải đảm

bảo yêu cầu đầu tiên là thân thiện với môi trường. Vì vậy, chúng tôi lựa chọn caffeine

và kết hợp với các ion kim loại.

Trên thế giới đã có nhiều phương pháp nghiên cứu ăn mòn, từ các phương pháp

truyền thống như phương pháp trọng lượng, phương pháp thể tích hay các phương pháp

hiện đại như phương pháp điện hóa, các phương pháp quan sát vi mô. Với sự phát triển

vượt bậc của các thiết bị hiện đại thì phương pháp phân tích đang có nhiều ưu thế trong

định tính và định lượng hóa học. Tuy nhiên, ứng dụng trong nghiên cứu ăn mòn chưa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

nhiều. Vì vậy, chúng tôi chọn đề tài: Đánh giá khả năng hạn chế ăn mòn thép CT3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

trong môi trường axit loãng của hỗn hợp caffeine thiên nhiên với ion Zn2+hoặc ion Mn2+ bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.

Chương 1

TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về ăn mòn kim loại

1.1.1. Định nghĩa ăn mòn kim loại [2-5]

Cụm từ “ăn mòn” được dịch ra từ chữ “corrosion”, xuất phát từ ngôn ngữ latin

“corrodere” có nghĩa là “gặm nhấm” hoặc “phá hủy”. Về nghĩa rộng sự ăn mòn được

dùng để chỉ sự phá hủy vật liệu trong đó bao gồm kim loại và các vật liệu phi kim loại

khi có sự tương tác hóa học hoặc vật lý giữa chúng với môi trường ăn mòn gây ra.

Về định nghĩa ăn mòn kim loại có thể phát biểu ở nhiều dạng khác nhau.

Trên quan điểm nhìn nhận vấn đề ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại và

gây ra thiệt hại thì: Sự ăn mòn kim loại là quá trình làm giảm chất lượng và tính chất

của kim loại do sự tương tác của chúng với môi trường xâm thực gây ra.

Trong điều kiện về việc xử lý bề mặt kim loại bằng phương pháp hóa học hoặc

điện hóa để làm tăng độ bóng của sản phẩm, nó găn liền với sự hòa tan bề mặt kim

loại ta có thể dùng định nghĩa: Ăn mòn kim loại là một phản ứng không thuận nghịch

xảy ra trên bề mặt giới hạn giữa vật liệu kim loại và môi trường xâm thực được gắn

liền với sự mất mát hoặc tạo ra trên bề mặt kim loại một thành phần nào đó do môi

trường cung cấp.

Nếu xem hiện tượng ăn mòn kim loại xảy ra xét theo phân loại phản ứng thì

sự ăn mòn kim loại có thể định nghĩa như sau: Ăn mòn kim loại là một quá trình xảy

ra phản ứng oxi hóa khử trên mặt giới hạn tiếp xúc giữa kim loại và môi trường chất

điện li, nó gắn liền với sự chuyển kim loại thành ion kim loại đồng thời kèm theo sự

khử một thành phần của môi trường và sinh ra một dòng điện.

1.1.2. Phân loại ăn mòn [1,2, 3-6]

Có nhiều cách phân loại ăn mòn kim loại.

a. Phân loại theo cơ chế của quá trình ăn mòn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Tùy theo cơ chế ăn mòn kim loại mà người ta phân thành hai loại:

Ăn mòn hóa học: Ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa khử trong đó kim loại

phản ứng trực tiếp với các chất oxi hóa trong môi trường (các electron của kim loại

được chuyển trực tiếp đến các chất oxi hóa trong môi trường).

Đặc điểm của ăn mòn hóa học là không phát sinh dòng điện và nhiệt độ càng

cao thì tốc độ ăn mòn càng nhanh. Sự ăn mòn hóa học thường xảy ra ở các thiết bị

của lò đốt, các chi tiết của động cơ đốt trong hoặc các thiết bị tiếp xúc với hơi nước

ở nhiệt độ cao.

3Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4H2

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

(x+2y)Fe + (x+3y)/2 O2 → xFeO.yFe2O3

Ăn mòn điện hóa: Ăn mòn điện hóa là quá trình phá hủy kim loại tự diễn biến

khi kim loại tiếp xúc với dung dịch điện li làm phát sinh dòng điện giữa vùng anot và

catot.

Bản chất của ăn mòn điện hóa là một quá trình oxy hóa khử trên bề mặt giới

hạn hai pha kim loại/dung dịch điện li. Khi đó kim loại bị hòa tan ở vùng anot kèm

theo phản ứng giải phóng H2 hoặc tiêu thụ O2 ở vùng catot, đồng thời sinh ra dòng

điện tạo thành một pin điện khép kín.

* Anot: Vùng anot xảy ra quá trình oxy hóa tức là kim loại bị hòa tan:

M → Mn+ + ne

Tại anot, ion kim loại trên bề mặt điện cực chuyển vào dung dịch đồng thời có

electron dư trên kim loại. Dó đó thế của bề mặt kim loại dịch chuyển về phía âm.

* Catot: Catot là nơi xảy ra sự tiêu thụ electron (quá trình khử) bởi các tác

nhân oxy hóa

Nếu môi trường có ion H+ thì xảy ra phản ứng giải phóng hidro và khi đó sự

𝑍

ăn mòn kim loại kèm theo sự giải phóng hidro:

H2. 2H+ + ze →

Nếu trong môi trường ăn mòn có mặt ion H+ và oxi thì xảy ra phản ứng tiêu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

thụ oxi:

𝑍

H2O O2 + ze + zH+ →

b. Phân loại theo điều kiện môi trường

 Ăn mòn trong đất

 Ăn mòn khí

 Ăn mòn trong chất điện giải

 Ăn mòn do dòng điện ngoài

 Ăn mòn tiếp xúc

 Ăn mòn do ứng xuất

 Ăn mòn do sinh vật

 Ăn mòn mài mòn và xói mòn

c. Phân loại theo trạng thái bề mặt kim loại bị phá hủy.

* Ăn mòn đều

Ăn mòn đều là sự mất đi một lượng ít hoặc nhiều vật liệu kim loại được phân bố

một cách đồng đều trên mọi phần của bề mặt kim loại tiếp xúc với môi trường ăn mòn.

Trong ăn mòn đều, tác nhân gây ăn mòn tấn công với tốc độ như nhau trên

toàn bề mặt kim loại, độ dày kim loại giảm thống nhất. Điều kiện cần đạt được ăn

mòn đều là:

- Kim loại và dung dịch trong cùng một môi trường

- Phản ứng giữa kim loại và tác nhân ăn mòn tạo sản phẩm tan vào dung dịch.

Sự ăn mòn đều có thể bị thay đổi khi bề mặt kim loại chuyển từ thụ động sang

hoạt động do ảnh hưởng cơ học, thay đổi tốc độ dòng chảy hay một thay đổi hóa học

trong môi trường.

* Ăn mòn cục bộ

Ăn mòn cục bộ bao gồm các dạng ăn mòn không đều như ăn mòn điểm, ăn

mòn lỗ, ăn mòn vết, ăn mòn hố, ăn mòn ven tinh thể, ăn mòn dưới lớp phủ,…. Các

dạng ăn mòn này xảy ra khi màng thụ động hay lớp bảo vệ bị phá hủy ở một vài

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

khu vực dẫn tới sự tạo thành các vùng anot nhỏ. Cường độ ăn mòn có thể quan sát

được tại các khu vực này vì phần còn lại của bề mặt bị ăn mòn ở tốc độ thấp hơn

nhiều. Tuy nhiên, do màng oxit bị phá hủy, vùng anot nhỏ hơn so với vùng catot

khá lớn làm tăng tỷ lệ diện tích catot/anot, tỷ lệ này xác định mức độ ăn mòn cục

bộ và ăn mòn piting. Ăn mòn cục bộ cũng xảy ra khi vật liệu được bảo vệ bằng

lớp phủ mà lớp phủ có một vài khiếm khuyết, các khiếm khuyết sẽ là nơi xảy ra

ăn mòn cục bộ. Ăn mòn cục bộ cũng xảy ra dưới lớp kết tủa giữa hai pha kế tiếp

nhau. Khu vực nhỏ này có môi trường rất khác nhau so với toàn khối vật liệu gây

ra ăn mòn khe.

1.2. Khái quát về thép

1.2.1. Khái niệm về thép [7]

Thép là hợp kim của sắt (Fe) với cacbon (C) từ 0,02 đến 2,06% theo trọng

lượng và một số nguyên tố hóa học khác (Mn, Cr, Ni…).

Thép tuy cứng nhưng dẻo hơn gang, dễ rèn và dễ cán kéo. Khi được làm nguội

nhanh (tôi thép) trở nên rất cứng và khi được làm nguội chậm, thép trở nên mềm hơn.

1.2.2. Phân loại thép theo thành phần hóa học [7]

a. Thép cacbon: Chiếm tỷ lệ lớn nhất trong tổng sản lượng thép (chiếm khoảng

80 - 90 %). Thép cacbon được chia thành thép mềm, thép trung và thép cao

- Thép mềm: chứa 0,2 % C

- Thép trung: chứa 0,3 - 0,6% C

- Thép cacbon cao: chứa 0,6 - 0,7 % C

b. Thép hợp kim: Hay còn gọi là thép đặc biệt, ngoài những tạp chất có sẵn

trong thép cacbon, còn chứa lượng lớn của một hay một số kim loại được đưa thêm

vào như Al, Cr, Co, Mo, Ni, Mn, Ti, W, V, kim loại đất hiếm. Thép có độ bền cao hơn

hẳn thép cacbon, nhất là sau khi tôi. Đối với thép hợp kim có thể phân loại thành:

- Thép hợp kim thấp: hàm lượng các nguyên tố hợp kim trong thép < 2,5 %.

- Thép hợp kim trung bình: Hàm lượng các nguyên tố hợp kim 2,5 - 10 %.

- Thép hợp kim cao: hàm lượng các nguyên tố hợp kim > 10%.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

1.2.3. Ứng dụng của thép

Thép có ứng dụng rất lớn trong đời sống, trong xây dựng, thép dùng để chế

tạo nhiều chi tiết máy, vật dụng, dụng cụ lao động.

Thép được dùng làm vật liệu xây dựng, chế tạo phương tiện giao thông vận tải.

Thép mềm được dùng làm vỏ xe oto, thép sợi, ống, bulong.

Thép chứa cacbon trung bình: hàm lượng cacbon trong thép chiếm 0,25 - 0,6

%. Thép này có độ bền, độ cứng cao dùng để chế tạo các chi tiết máy chịu tải trọng

tĩnh và chịu va đập cao.

Thép chứa nhiều cacbon: hàm lượng cacbon trong khoảng 0,6 - 2,14 %. Thép

này dùng để chế tạo các dụng cụ cắt, khuân dập, dụng cu đo lường.

Các loại thép không gỉ và thép gỉ chuyên dùng có ít nhất 10% crom, trong

nhiều trường hợp có kết hợp với niken ứng dụng nhiều trong công nghiệp nội thất.

1.2.4. Sự ăn mòn thép

a. Sự ăn mòn thép cacbon

Thép cacbon là thép có hai thành phần chính là sắt và cacbon, hàm lượng các

nguyên tố khác có mặt không đáng kể.

Trong không khí khô thép không bị ăn mòn vì có lớp màng mỏng chặt khít

oxit bảo vệ, nhưng ở nhiệt độ cao bị ăn mòn.

Trong không khí ẩm, ở nhiệt độ thường trên bề mặt thép có màng nước quá

trình ăn mòn xảy ra theo cơ chế điện hóa:

Phản ứng anot:

Fe + HOH → FeOH+ + H+ + 2e

FeOH+ + HOH → FeOOH + 2H+ + 2e

Phản ứng này khống chế sự ăn mòn thép trong khí quyển.

Phản ứng catot:

FeOOH + e → Fe2O3 + H2O + OH-

3 1 H2O → 3FeOOH O2 + Fe3O4 + 4 2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Tiếp theo oxit sắt tác dụng với nước và oxi.

Thông thường trong không khí, FeOH+ và OH- tác dụng với O2 và nước tạo

thành hidroxit, oxit sắt (III) và chúng tạo thành lớp rỉ sắt. Theo thời gian rỉ sắt phát

triển thành các lớp xốp và làm giảm tốc độ ăn mòn thép.

Trong môi trường axit, tốc độ ăn mòn thép phụ thuộc vào phản ứng catot và

thép bị ăn mòn đáng kể nếu không được bảo vệ.

1.2.5. Sự ăn mòn thép hợp kim thấp

Thép hợp kim thấp gồm sắt và một lượng nhỏ khoảng dưới 2% các nguyên

tố hợp kim Cu, Ni, Cr, P: có độ bền chống ăn mòn cao đối với môi trường ăn

mòn khí quyển.

Trên bề mặt thép hợp kim thấp tạo ra lớp oxit Fe2O3 có cấu trúc sít chặt ngăn

cản sự tác động của môi trường làm giảm quá trình gỉ hóa tiếp theo. Lớp bảo vệ này

bền trong môi trường khí quyển hay khi thay đổi thời tiết. Thép này được gọi là “thép

thời tiết” và được dùng rộng rãi trong công nghiệp.

Khi có mặt ion Cl- trong các vùng khí hậu biển và ven biển khi nhúng vào

nước, lớp oxit này không bền vững. Trong điều kiện khí hậu biển thường sử dụng

thép hợp kim hóa chứa các nguyên tố Ni, Cr hoặc Mo.

Thép hợp kim thấp nhạy cảm với hiện tượng ăn mòn nứt khi tiếp xúc với các

-, OH- và NH3 lỏng.

môi trường chứa các ion NO3

1.3. Sử dụng các chất ức chế bảo vệ chống ăn mòn kim loại

1.3.1. Giới thiệu về chất ức chế chống ăn mòn kim loại [6]

Chất ức chế là những hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ mà khi thêm một lượng rất

nhỏ vào môi trường ăn mòn có tác dụng kìm hãm tốc độ ăn mòn kim loại.

Chất ức chế ăn mòn được sử dụng rộng rãi để bảo vệ bên trong đường ống, bình

chứa thép cacbon cũng như cho các vật liệu khác như thép hợp kim, lớp phủ.. Các

nghành công nghiệp sử dụng chất ức chế chống ăn mòn kim loại nhiều là: công nghiệp

khai thác khí và dầu, tinh chế dầu, công nghiệp nặng, cầu đường, vỏ tầu.. Chất ức chế

tạo thành một lớp bảo vệ in situ bằng cách phản ứng với dung dịch hay với bề mặt ăn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

mòn. Sự ức chế ăn mòn là thuận nghịch và một hàm lượng tối thiểu của hợp chất ức

chế phải có mặt để duy trì màng chất ức chế bảo vệ bề mặt. Để duy trì nồng độ tối thiểu

chất ức chế cần có sự lưu thông tốt và không có vùng ứ đọng nào trong hệ. Đôi khi

người ta sử dụng hỗn hợp hai hay nhiều chất ức chế để tăng hiệu quả bảo vệ. Một số

yếu tố như giá cả, lượng, độ an toàn với môi trường, quan trọng nhất là hiệu quả và khả

năng dễ ứng dụng cần xem xét khi lựa chọn một chất ức chế.

1.3.2. Cơ chế hoạt động của chất ức chế ăn mòn kim loại

Tùy theo bản chất quá trình gây ức chế ăn mòn kim loại mà cơ chế hoạt động

của chất ức chế thường được chia làm hai loại.[6]

Tác động hấp thụ của chất ức chế trên bề mặt kim loại.

Hấp phụ là quá trình tích lũy chất bị hấp phụ trên bề mặt chất hấp phụ, tùy

thuộc vào bản chất liên kết giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ mà người ta chia ra

chất hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.

Trong chất ức chế ăn mòn, chất ức chế hấp phụ lên bề mặt kim loại thành một

lớp màng che phủ bề mặt, cản trở sự tấn công của tác nhân ăn mòn hoặc cản trở quá

trình khuếch tán sản phẩm ăn mòn (ion kim loại) ra khỏi bề mặt kim loại dẫn tới giảm

hoà tan kim loại chứ không tham gia vào các phản ứng của quá trình ăn mòn, không

làm thay đổi cơ chế quá trình ăn mòn.

Tác dụng của chất ức chế lên phản ứng của điện cực.

Chất ức chế khi đưa vào môi trường làm việc có mặt kim loại thì sẽ xảy ra

tương tác giữa các chất ức chế với kim loại. Quá trình làm giảm tốc độ ăn mòn có thể

do những nguyên nhân sau:

- Chất ức chế làm tăng thế phân cực anot hay catot.

- Chất ức chế gây giảm tốc độ khuếch tán ion tới bề mặt kim loại.

- Chất ức chế làm tăng điện trở của bề mặt kim loại.

Chất ức chế này có thể tham gia vào quá trình phản ứng làm thay đổi cơ chế

ăn mòn của vật liệu trong môi trường xác định. Tùy theo vùng tác động khác nhau

mà chất ức chế có thể được chia thành chất ức chế anot (hạn chế phản ứng anot), chất

ức chế catot (hạn chế phản ứng catot), chất ức chế hỗn hợp (hạn chế cả phản ứng anot

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

và phản ứng catot).

- Chất ức chế thụ động (chất ức chế anot)

1.3.3. Phân loại chất ức chế kim loại [2,5]

Chất ức chế thụ động là chất ức chế anot nó làm giảm tốc độ ăn mòn kim loại

do môi trường ăn mòn gây ra và phải đáp ứng các yêu cầu sau:

+ Khi có chất ức chế trong môi trường ăn mòn, giá trị thế oxi hóa khử của chất

ức chế phải dương hơn thế thụ động.

+ Giá trị mật độ dòng catot của hệ ức chế tại thế tới hạn phải lớn hơn mật độ

dòng tới hạn.

Nếu chất ức chế có nồng độ chư đủ để kìm hãm tốc độ ăn mòn kim loại thì

kim loại vẫn bị ăn mòn.

Có hai loại chất ức chế thụ động: anion có tính oxi hóa và anion không có tính

oxi hóa. Anion có tính oxi hóa có khả năng gây thụ động khi loại khi vắng mặt oxi,

tiêu biểu là cromat, nitri, nitrat. Anion không có tính oxi hóa như photophat cần có

mặt oxi để gây thụ động hóa. Loại chất ức chế này được sử dụng rộng rãi nhất và có

- Chất ức chế catot

hiệu quả ức chế cao.

Chất ức chế catot làm giảm tốc độ phản ứng catot, nó cũng có thể kết tủa trên

vùng catot làm tăng tổng trở bề mặt và giảm tốc độ khuếch tán. Hoạt động ức chế của

chất ức chế catot theo ba cơ chế:

+ Gây độc catot: trong trường hợp này, quá trình khử catot bị giảm.

+ Kết tủa catot: Các hợp chất như canxi, magie kết tủa dạng oxit hay hyddroxit

tạo thành lớp bảo vệ hoạt động như một barie trên bề mặt kim loại.

Tiêu thụ oxy: Loại trừ oxy ra khỏi hệ thống để làm giảm ăn mòn. Các hợp chất

- Chất ức chế hỗn hợp

tiêu thụ oxy sẽ phản ứng với oxy trong hệ tạo thành sản phẩm.

Khoảng 80% các chất ức chế là các hợp chất hữu cơ không thể xếp vào loại

ức chế anot hay catot và được gọi chung là chất ức chế hỗn hợp. Tính hiệu quả của

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

chất ức chế hữu cơ có liên quan đén mức độ hấp phụ và bao phủ bề mặt kim loại của

chúng. Mức độ hấp phụ lại phụ thuộc vào cấu trúc của chất ức chế, diện tích bề mặt

- Chất ức chế trong pha hơi

của kim loại và dung dịch ăn mòn.

Các chất ức chế trong pha hơi là các hợp chất lưu thông trong một hệ kí đến

các vị trí ăn mòn bằng cách bay hơi từ một nguồn nào đó. Các hợp chất này ức chế

ăn òn do tạo môi trường kiềm. Khi các phân tử chất ức chế ở pha hơi nó tiếp xúc với

bề mặt kim loại và xảy ra quá trình hấp phụ, do có hơi nước nên có thể xảy ra sự thủy

phân và tạo thành các ion bảo vệ. Các chất ức chế trong pha hơi thường dùng là các

- Chất ức chế kết tủa

anion, các nitrit ức chế bảo vệ kim loại đen.

Những chất ức chế này thường có khả năng tạo màng kết tủa của chúng với

ion kim loại trên bề mặt kim loại như siliacat, photphat tạo thành barie bảo vệ. Kiểu

màng của chất ức chế thường chia làm hai lớp: Lớp đầu tiên có tác dụng làm chậm

quá trình ăn mòn mà không dừng lại hoàn toàn. Lớp thứ hai chấm dứt hoàn toàn sự

tấn công của tác nhân ăn mòn.

1.3.4. Chất ức chế dùng trong khảo sát

1.3.4.1. Caffeine [6]

Caffeine (C8H10N4O2) là tên phổ biến của trimetyxentin (tên đầy đủ là 1,3,5

trimethyxanthine hoặc 3,7 - dihidro- 1,3,7 trimetyl - 1H - purine - 2,6 - dione), nằm

trong nhóm hợp chất ankanoid (là những hợp chất vòng có chứa nitơ trong phân tử).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Công thức cấu tạo:

Là dẫn xuất tạo thành từ purine, caffeine chủ yếu được tách từ lá chè, chiếm

3- 3,5% trọng lượng khô của lá chè và có hàm lượng ít biến đổi trong quá trình phát

triển của lá chè.

Tính chất

Caffeine là một chất kiềm yếu, không có tính axit. Tinh thể màu trắng, vị đắng,

không mùi, nhiệt độ nóng chảy từ 1360C đến 2250C, thăng hoa ở 1850C, kết tinh trong

nước sôi, tinh thể hình kim màu trắng

Caffeine tan trong nước ở nhiệt độ phòng với tỷ lệ 1:46, ở 120C với tỷ lệ là

1:93 tan trong rượu với tỷ lệ 1:25 ở 200C và đặc biệt tan tốt trong clorofom với tỷ lệ

là 1:8 ở 250C.

1.3.4.2. Mangan [7]

Mangan là nguyên tố thuộc phân nhóm phụ nhóm VII trong bảng HTTH của

Menđeleep:

- Khối lượng nguyên tử: 54,938

- Tỷ trọng: 7,44

- Nhiệt độ nóng chảy: 12440C

- Nhiệt độ sôi: 21200C

- Cấu hình electron lớp ngoài cùng: 3d54s2.

- Mangan có các trạng thái oxi hóa từ +2 đến +7

Trong thiên nhiên Mn là nguyên tố tương đối phổ biến đứng hàng thứ 3 trong

số các kim loại chuyển tiếp sau Fe và Ti. Trữ lượng của Mn trong vỏ trái đất là

0,032%. Mangan không tồn tại ở trạng thái tự do mà tồn tại chủ yếu trong các khoáng

vật. Khoáng vật chính của Mn là hausmanit (Mn3O4) chứa khoảng 72% Mn, pirolusit

(MnO2) chứa khoảng 63% Mn.

Mangan có nhiều đồng vị từ 49Mn đến 55Mn trong đó chỉ có 55Mn là đồng vị

thiên nhiên chiếm 100%. Đồng vị phóng bền nhất là 53Mn có chu kì bán hủy là 140

năm và kém bền nhất là 49Mn có chu kỳ bán hủy là 0,4s.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

* Tính chất hóa học

Mangan là kim loại tương đối hoạt động. Mn dễ bị oxi không khí oxi hóa

nhưng màng oxit Mn2O3 được tạo nên lại bảo vệ không bị oxi hóa tiếp tục kể cả khi

đun nóng.

Ở dạng bột nhất là khi đun nóng mangan tác dụng với oxi, flo và clo tạo nên

Mn2O3, MnF3, MnF4, MnCl2.

Trong dãy điện hóa Mangan đứng trước hidro nên nó không tác dụng với nước

kể cả khi đun nóng. Ở dạng bột nhỏ, mangan tác dụng với nước giải phóng hidro:

Mn + H2O → Mn(OH)2

Phản ứng này xảy ra mãnh liệt khi trong nước có muối amoni vì Mn(OH)2 tan

trong dung dịch muối amoni giống như Mg(OH)2.

+ → Mn2+ + 2NH3 + 2H2O

Mn(OH)2 + NH4

Mangan tác dụng mạnh với dung dịch loãng của các axit như HCl, H2SO4 giải

phóng khí hidro. Mn bị thụ động hóa trong axit nitric không đặc và nguội nhưng tan

trong axit đó khi đun nóng.

3Mn + 8HNO3 → 3Mn(NO3)2 + 2NO + 4H2O

* Ứng dụng

Gần 95% Mn được sản xuất là dùng để chế tạo thép trong nghành luyện kim.

Mangan có khả năng loại oxi, loại lưu huỳnh trong thép và gang và có khả năng tạo

hợp kim với sắt thành thép đặc biệt nên truyền cho thép những sản phẩm tốt như khó

rò rỉ, cứng và chịu mài mòn.

1.3.4.3. Zn [8]

Kẽm là nguyên tố thuộc nhóm IIB trong bảng HTTH của Menđeleep:

- Khối lượng nguyên tử: 65

- Tỷ trọng: 7,13

- Nhiệt độ nóng chảy: 419,50C

- Nhiệt độ sôi: 9060C

- Cấu hình electron lớp ngoài cùng:[Ar] 3d104s2.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

- Mangan có trạng thái oxi hóa +2

Kẽm là kim loại có màu trắng bạc nhưng ở trong không khí ẩm chúng dần dần

bị bao phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim, kẽm mềm và dễ nóng chảy. Trong

thiên nhiên kẽm có 5 đồng vị bền, trong đó 64Zn chiếm 50,9%.

Trong thiên nhiên, kẽm là nguyên tố tương đối phổ biến, trữ lượng của chúng

trong vỏ trái đất là 1,5. 10-3 % tổng số nguyên tử tương ứng. Những khoáng vật chính

của kẽm là sphalerit (ZnS), calamin (ZnCO3). Kẽm còn có lượng đáng kể trong thực

vật và động vật,trong cơ thể người chứa kẽm đến 0,001%.

* Tính chất hóa học

Kẽm là nguyên tố kim loại tương đối hoạt động. Trong không khí ẩm, kẽm

bền nhiệt ở nhiệt độ thường nhờ có màng oxit bảo vệ nhưng ở nhiệt độ cao chúng

cháy mãnh liệt tạo thành oxit, kẽm cháy cho ngọn lửa màu sáng chói. Thực tế người

ta dùng những lớp mạ kẽm để bảo vệ cho kim loại không bị gỉ.

Kẽm tác dụng với halogen, lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác

như photpho, selen.

Ở nhiệt độ thường, kẽm bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, ở nhiệt độ cao

khử hơi nước biến thành oxit.

Zn + H2O → ZnO + H2

Có thể điện cực khá âm, kẽm tác dụng dễ dàng với axit không phải chất oxi

hóa giải phóng khí hidro:

E + 2H2O + 2 H3O+ → [E(H2O)4]2+ + H2

Kẽm có thể khử dung dịch HNO3 rất loãng đến ion amoni:

4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Kẽm có thể hòa tan dễ dàng trong dung dịch kiềm giải phóng khí hidro, chính

vì vậy mà kẽm là chất khử rất mạnh trong môi trường kiềm cao, nó có thể khử được

- thành khí NH3 nó tan không chỉ trong dung dịch kiềm mạnh mà cả trong

ion NO3

dung dịch NH3.

1.4. Các phương pháp nghiên cứu ăn mòn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

1.4.1. Phương pháp trọng lượng [2, 6]

Tốc độ ăn mòn kim loại do môi trường gây ra được xác định bằng phương

pháp trọng lượng nghĩa là tính theo lượng kim loại bị mất đi xét cho một đơn vị diện

tích bề mặt trong một đơn vị thời gian theo công thức sau:

(1.1)

Trong đó:

ρ: là tốc độ ăn mòn.

mo: là trọng lượng mẫu kim loại trước khi thí nghiệm (g) hoặc (mg).

ml : là trọng lượng mẫu sau thời gian thí nghiệm (g) hoặc (mg).

S: diện tích bề mặt kim loại.

t: thời gian (giờ) hoặc (ngày, đêm) hoặc năm

Nếu ∆m (mg) và t (ngày đêm) ta có:

[ρ] = mg/dm2 ngày đêm

Công thức này thường áp dụng cho trường hợp ăn mòn đều.

Phương pháp này thường gặp những sai số do phép cân gây ra, vì thế phải

dùng cân có độ chính xác cao. Ngoài ra việc chuẩn bị mẫu trước và sau thí nghiệm

cũng đóng một vai trò quan trọng.

1.4.2. Phương pháp thể tích

Sự ăn mòn điện hóa luôn có hai phản ứng gắn liền với nhau đó là sự hòa tan

kim loại (tại anot) và kèm theo phản ứng giải phóng hidro hoặc tiêu thụ oxi trên catot

của pin ăn mòn.

Vì vậy, ngoài việc dùng phương pháp trọng lượng đánh giá tốc độ ăn mòn

bằng sự hao tổn trọng lượng còn có thể đánh giá tốc độ ăn mòn thông qua thể tích của

hiđro được giải phóng ra hoặc thể tích oxi bị tiêu thụ.

1.4.3. Phương pháp điện hóa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

1.4.3.1. Phương pháp xác định thế oxi hóa khử

Đo điện thế ổn định hay điện điện thế ăn mòn Eâm là một phép đo đơn giản

nhất. Nó không đem lại thông tin về tốc độ ăn mòn nhưng cho phép dự đoán về quá

trình khống chế ăn mòn, quá trình anot hoặc catot.

Nếu thế ăn mòn Eâm dịch chuyển về phía dương thì khi đó quá trình anot bị

kìm hãm và quá trình catot trở nên dễ dàng. Nếu điện thế dịch chuyển về phía âm hơn

thì quá trình anot diễn ra dễ dàng hoặc quá trình anot bị kìm hãm.

1.4.3.2. Phương pháp ngoại suy Talef

Phương trình động học điện hóa nêu lên mối quan hệ giữa tốc độ phản ứng i

và quá thế hay còn gọi là phương trình Butler - Volmen

(1.2)

Red đcưc , Cox dd = Co

ox đcực

Giả sử quá trình khuếch tán là đủ nhanh CRed dd = Co

thì ta có:

i a = và ic = io exp

thì có dạng phương trình Quá thế lớn theo biểu thức: ln ia = ln io +

đường thẳng :

y = ax + b

) (

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

a = , b = hệ số tafel anot

Hình 1.1: Đường phân cực i - f(E). Hình 1.2: Đường cong phân cực

Nhánh anot 1,2. Nhánh catot 1’ , 2’ dạng log của kim loại trong môi

trường axit (dùng trong phương pháp

ngoại suy tafel)

Đường 11’ có độ dốc cao hơn đường 22’. Khi ngoại suy các đường Tafel anot và

catot (xem hình 1.1) tại điểm giao nhau của các đường này ứng với thế Eâm và lgiâm.

Các đường Tafel có thể sử dụng cho việc đo trực tiếp dòng ăn mòn hay tốc độ ăn

mòn. Kỹ thuật này rất nhanh so với phương pháp trọng lượng. Các hằng số Tafel và β

có thể dùng cùng với các dữ liệu điện trở phân cực để tính tốc độ ăn mòn.

Nhược điểm: Mẫu dùng ghi đường Tafel không dùng lại cho phép đo khác

được.

Ưu điểm: Các đường Tafel có thể sử dụng cho việc đo trực tiếp dòng ăn mòn

hay tốc độ ăn mòn rất nhanh so với phương pháp trọng lượng, thuận tiện cho việc

nghiên cứu các chất ức chế, các chất oxy hóa và so sánh các hợp kim khác nhau cũng

như tìm hiểu cơ chế phản ứng, động học quá trình.

1.4.3.3. Phương pháp điện trở phân cực

Cơ sở của phương pháp này là phương trình Butler-Volmer trong trường hợp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

quá thế nhỏ (η <20mV), khi mà quan hệ giữa iđo và η là tuyến tính.

(1.5)

iđo = iam

𝑛𝐹𝑛 𝑅𝑇

Để đo điện trở phân cực thông thường người ta quét thế một khoảng ± 25mV

xung quanh thế ăn mòn Eam thu được đường dòng - thế gần như hoàn toàn tuyến tính.

Hình 1.3: Áp dụng đường tuyến tính Hình 1.4: Điện trở phân cực tính

dòng thế từ thực nghiệm

- Nếu đường i - E là một đường cong (khi đi qua i=0), điện trở phân cực có

Lưu ý:

- Phép đo điện trở phân cực tiến hành ở quá thế rất nhỏ, do đó dòng trao đổi

thể tính bằng cách vẽ một đoạn thẳng tiếp tuyến với đường cong tại Eam và i = 0.

(dòng tụ) có thể đóng góp đáng kể vào việc tạo tín hiệu nhiễu. Cần chú ý loại sai số

- Đo điện trở phân cực là quá trình đo nhanh, rất hữu ích cho các thực nghiệm

này nếu có.

như đánh giá định tính các chất ức chế, mẫu không bị phá hủy trong quá trình đo, có

thể sử dụng cho các nghiên cứu khác.

1.4.4. Phương pháp phân tích

Để xác định tốc độ ăn mòn của kim loại người ta xác định nồng độ ion kim

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

loại bị hòa tan vào môi trường xâm thực từ đó suy ra tốc độ ăn mòn bằng phương

pháp phân tích định lượng, ví dụ phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS),

phương pháp phổ hấp thụ phân tử (UV - Vis),…

1.5. Các phương pháp phân tích xác định sắt

1.5.1. Phân tích khối lượng [12]

Phương pháp này dựa trên sự kết tủa của nguyên tố cần phân tích với một

thuốc thử thích hợp. Phương pháp này có độ chính xác cao nhưng thao tác phức tạp,

tốn thời gian và chỉ xác định ở nguyên tố mẫu có hàm lượng lớn. Muốn xác định hàm

lượng sắt trong dung dịch ta dựa vào kết tủa Fe(III) hidroxit để tách sắt ra khỏi một

số kim loại kiềm, kiềm thổ, Zn, Pb, Cd và một số kim loại khác. Các hidroxit của kim

loại này kết tử ở pH cao hơn só với hidroxit Fe(III) hoặc nó bị giữ lại khi có mặt NH3

trong dung dịch. Các ion tactrat, xitrat, oxalat, pyrophotphat có thể ảnh hưởng đến

kết tủa sắt hoàn toàn. Khi có mặt các ion đó, người ta cho kết tủa với ion S2- trong đó

có lượng nhỏ.

Tiến hành xác định sắt dựa vào kết tủa Fe (III) hidroxit để tách sắt ra khỏi một

số kim loại kiềm, kiềm thổ, Zn, Pb, Cd và một số kim loại khác. Các hidroxit của các

kim loại kết tủa ở pH cao hơn so với hidroxit Fe( III) hoặc nó bị giữ lại khi có mặt

NH3 trong dung dịch. Các ion tactrat, xitrat, oxalat, pyrophotphat có thể ảnh hưởng

đến kết tủa sắt hoàn toàn. Khi có mặt các ion đó, người ta cho kết tủa với ion S2- trong

đó có lượng nhỏ cacdimi. Nhưng phương pháp này không được đánh giá cao vì sunfua

các kim loại ít tan trong (NH4)2S dư. Khi kết tủa sắt bằng (NH4)2S có mặt tactrat ta

có thể tách sắt ra khỏi titan, uran, valadi và một số nguyên tố khác.

1.5.2. Phân tích thể tích

Trong phương pháp này người ta đo lượng thuốc thử cần dùng để phản ứng với

một lượng đã cho của một chất cần xác định. Đinh lượng bằng phương pháp thể tích kết

quả nhanh chóng, đơn giản. Xong chỉ phù hợp với xác định các nguyên tố trong mẫu có

hàm lượng lớn (> 0,1%). Tùy thuộc vào loại phản ứng chính thường dùng mà người ta

chia phương pháp phân tích thể tích thành các nhóm: Phương pháp trung hòa, phương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

pháp oxi hóa khử, phương pháp kết tủa và phương pháp Complexon.

Để xác định hàm lượng sắt ta tiến hành như sau: Dung dịch chứa ion sắt cần

xác định được điều chỉnh pH về 2,0 thêm vài giọt chỉ thị axit sunfosalixylic 0,1M,

lúc này dung dịch màu tím, đun nóng đến 700C và chuẩn độ bằng dung dịch EDTA

0,02M đế khi mất màu tím. Sau đó từ lượng EDTA đã tác dụng khi chuẩn độ sẽ tính

được hàm lượng Fe trong mẫu.

Phương pháp này tiến hành đơn giản nhưng cho sai số lớn, nồng độ Fe trong

dung dịch nhr thì khó chuẩn độ do phải quan sát sự chuyển màu bằng mắt thường,

thiếu chính xác. Mặt khác, nếu dung dịch mẫu có lẫn các ion khác gây ảnh hưởng đến

kết quả của phép phân tích.

1.5.3. Các phương pháp điện hóa

1.5.3.1. Phương pháp cực phổ [11,14]

Mỗi kim loại đều có một thế khử E0 xác định. Bằng một cách nào đó, nếu biến

đổi liên tục và tuyến tính điện áp ở hai điện cực ta sẽ thu được tín hiệu cường độ dòng

điện phân. Độ lớn nhỏ của dòng có quan hệ với nồng độ chất phản ứng ở hai điện

cực, sự phụ thuộc này sẽ cho tín hiệu phân tích định lượng.

Ưu điểm: Xác định cả chất vô cơ và chất hữu cơ với nồng độ 10-5 ÷ 10-6 Mm

tùy thuộc vào cường độ và độ lặp lại của dòng dư.

Tuy nhiên, phương pháp này cũng có những hạn chế như ảnh hưởng của dòng

tụ điện, dòng cực đại của oxi hòa tan, bề mặt điện cực…

Nhằm loại trừ ảnh hưởng trên đồng thời tăng độ nhạy hiện nay đã có phương

pháp cực phổ hiện đại: cực phổ xung vi phân (DPP), cực phổ sóng vuông (SQWP)…

chúng cho phép xác định lượng vết của nhiều nguyên tố.

1.5.3.2. Phương pháp von - ampe hòa tan [11]

Nguyên tắc của phương pháp: dựa trên hai kỹ thuật phân tích, điện phân ở thế

giám sát và quét von - ampe hòa tan ngược chiều.

Ưu điểm: Độ nhạy cao (10-8 ÷ 10-6) xác định được nhiều kim loại. Với kỹ thuật

hiện đại ngày nay phương pháp có khả năng phát hiện vết các nguyên tố đến 10-9 M

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

với sai số 5 ÷ 15 %.

Nhược điểm của phương pháp là ở chỗ: quy trình phân tích phức tạp đòi hỏi

phải có kiến thức rất sâu về phân tích điện hóa mới và xử lý được đúng từng loại mẫu

đối với từng loại nguyên tố khác nhau.

Nguyên tắc của phương pháp này gồm 3 giai đoạn:

- Điện phân làm giàu chất phân tích lên bề mặt của điện cực hoạt động (có thể

là cực giọt Hg tĩnh hoặc cực rắn đĩa quay).

- Ngừng khuấy hoặc ngừng quay cực 15 ÷ 20s để đưa hệ từ trạng thái động

đến trạng thái tĩnh.

- Hòa tan kết tủa đã được làm giàu trên điện cực hoạt động bằng cách phân

cực ngược và ghi dòng von - ampe hòa tan. Trong những điều kiện thích hợp, nồng

độ của chất cần xác định sẽ tỷ lệ với chiều cao của pic thu được. Đưa vào pic chuẩn

và pic thu được sẽ xác định được nồng độ các chất.

1.5.4. Phương pháp trắc quang [12,13,14]

Nguyên tắc chung của phương pháp này là dựa vào khả năng tạo phức màu

của các nguyên tố cần xác định với thuốc thử thích hợp và đo độ hấp thụ quang của

phức đó. Phương pháp này định lượng theo phương trình:

A = K.C (1.5)

Trong đó:

A: Độ hấp thụ quang của phức màu.

K: Hằng số thực nghiệm.

C: Nồng độ chất phân tích.

Một trong số các thuốc thử vô cơ được dùng để xác định sắt là thioxianat.

Thioxianat là một thuốc thử nhạy với ion sắt (III). Vì axit thioxiamic là một axit mạnh

nên nồng độ ion thioxianat ít bị ảnh hưởng bởi nồng độ ion H+ trong dung dịch. Cường

độ của phức sắt (III) - thioxianat loại axit và thời gian phản ứng. Dung dịch phức sắt

(III) - thioxianat bị giảm màu khi để ngoài ánh sáng, tốc độ giảm màu chậm trong

vùng axit yếu và nhanh khi nhiệt độ tăng. Khi có mặt hidrpeoxit hoặc amoni sunfat

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

càng làm cho cường độ màu và độ bền của phức màu giảm.

Phương pháp dùng thuốc thử thioxianat có giới hạn phát hiện kém, độ chính

xác thấp (nếu ta không dùng các phép đo đặc biệt để tăng độ nhạy) nhưng được sử

dụng rộng rãi vì phương pháp này đơn giản, nhanh, áp dụng được trong các dung dịch

axit mạnh là thuốc thử tương đối rẻ tiền. Phương pháp này xác định được hàm lượng

sắt từ 1 mg/l đến 10 mg/l. Người ta, cũng sử dụng phức của sắt (II) với thioxianat để

chiết lên dung môi hữu cơ nhằm tăng độ chọn lọc và độ nhạy cho phép xác định săt

(II).

1.5.5. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

Cơ sở lý thuyết của phép đo AAS là sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc)

của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi khi chiếu chùm tia bức xạ của nguyên tố ấy trong

môi trường hấp thụ. Tùy thuộc vào kỹ thuật nguyên tử hóa người ta phân biệt phép

đo AAS có độ nhạy 0,1 mg/l và phép đo E - AAS có độ nhạy cao hơn kỹ thuật không

ngọn lửa 50 đến 1000 lần ( 0,1 ÷ 1 ppb).

Thực tế cho thấy phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu việt: Độ nhạy,

độ nhạy chọn lọc cao, độ chính xác cao, tốn ít mẫu, tốc độ phân tích nhanh. Gần

60 nguyên tố hóa học có thể được xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ

10-4 ÷ 10-5 %.

1.6. Giới thiệu phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

Chúng ta biết rằng vật chất được cấu tạo bởi các nguyên tử và nguyên tử là

phần tử cơ bản nhỏ nhất còn giữ được tính chất của nguyên tố hóa học. Nguyên tử lại

bao gồm hạt nhân nguyên tử nằm ở giữa và chiếm một thể tích rất nhỏ (khoảng

1/10000 thể tích của nguyên tử) và điện tử (electron) chuyển động xung quanh hạt

nhân trong phần không gian lớn của nguyên tử. Trong điều kiện bình thường nguyên

tử không thu và cũng phát ra năng lượng dưới dạng các bức xạ. Lúc này nguyên tử

tồn tại ở trạng thái cơ bản. Đó là trạng thái hơi tự do, nếu ta chiếu một chùm sáng có

những bước sóng xác định vào đám hơi nguyên tử đó, thì các nguyên tử tự do sẽ hấp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

thụ các bức xạ có bước sóng đúng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra được

trong quá trình phát xạ của nó. Lúc này nguyên tử đã nhận năng lượng của tia bức xạ

chiếu vào nó và nó chuyển lên trạng thái kích thích có năng lượng cao hơn trạng thái

cơ bản. Đó là tính chất đặc trưng của nguyên tử ở trạng thái hơi. Quá trình đó được

gọi là quá trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ

của nguyên tử của nguyên tố đó. Phổ sinh ra trong quá trình này được gọi là phổ hấp

thụ nguyên tử

1.6.1. Nguyên tắc của phép đo AAS

Cơ sở của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử là sự hấp thụ năng lượng của nguyên

tố ở trạng thái hơi khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố ấy trong môi

trường hấp thụ. Vì vậy muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một

nguyên tố cần phải thực hiện các quá trình sau đây:

1- Quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu: Chọn các điều kiện và một loại

trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hoặc lỏng) thành

trạng thái hơi của các nguyên tử tự do của nguyên tố cần phân tích, có khả năng hấp

thụ bức xạ đơn sắc.

2- Chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám

hơi nguyên tử đó sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó.

3- Thu toàn bộ chùm sáng, phân ly và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên

tố cần nghiên cứu để đo cường độ của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu của vạch

phổ hấp thụ nguyên tử.

Trong một giới hạn nồng độ nhất định tín hiệu này phụ thuộc tuyến tính nồng

độ nguyên tố cần nghiên cứu theo phương trình:

(1.6) 𝐴𝜆= K. Cb

Trong đó:

A: Độ hấp thụ quang của vạch phổ.

K: Hằng số thực nghiệm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

b : Hằng số cơ bản của nguyên tố (0≤ b ≤1)

C: Nồng độ nguyên tố cần xác định.

1.6.2. Trang thiết bị của phép đo AAS [10, 13]

Để thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử thì hệ thống phép đo phổ hấp thụ

phải gồm các phần cơ bản sau:

Phần 1: Nguồn tia phát tia phát xạ cộng hưởng (vạch phổ phát xạ đặc trưng

của nguyên tố cần phân tích) để chiếu qua môi trường hấp thụ. Nguồn tia bức xạ đơn

sắc trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử thường là các đèn catot rỗng (HCL), các đèn

phóng không điện cực ( EDL) và các đèn phổ liên tục biến điệu.

Phần 2: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu: Để nguyên tử hóa mẫu trong phép đo

phổ hấp thụ nguyên tử người ta thường dùng hai kỹ thuật khác nhau. Trong hai kỹ

thuật nguyên tử hóa mẫu thì kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa ra đời sớm hơn.

Giới hạn phát hiện của kỹ thuật này khoảng 0,1 mg/l. Kỹ thuật không ngọn lửa là quá

trình nguyên tử hóa mẫu phân tích ngay tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng

lượng của dòng điện công suất lớn trong môi trường khí trơ. Kỹ thuật này có độ nhạy

gấp trăm lần F - AAS cỡ vài ppb và lượng mẫu tiêu tốn ít.

Phần 3: Hệ thống đơn sắc dùng để thu, phân ly, chọn và phát hiện vạch phổ

hấp thụ cần phải đo.

Phần 4: Bộ phận ghi kết quả.

Phương pháp này có độ nhạy và độ chọn lọc cao nên nhiều trường hợp không

cần làm giầu chất phân tích. Thao tác thực hiện đơn giản, dễ làm. Vì vậy phương

pháp này được sử dụng rỗng rãi, phổ biến trong nhiều phòng thí nghiệm.

1.6.3. Ưu nhược điểm của phương pháp

Ưu điểm: Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc tương đối

cao. Gần 60 nguyên tố hóa học có thể xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ

1.10-4 đến 1.10-5 %. Đặc biệt nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa thì có

thể đạt tới độ nhạy n.10-7 %. Chính vì có độ nhạy cao nên phương pháp phân tích này đã

được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để định lượng vết các kim loại. Đặc biệt

là trong phân tích các nguyên tố vi lượng trong các đối tượng mẫu y học, sịnh học, nông

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

nghiệp, kiểm tra các loại hóa chất có độ tinh kiết cao.

Đồng thời cũng do có độ nhạy cao nên trong nhiều trường hợp không phải làm

giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích. Do đó tốn ít mẫu, tốn ít thời gian và

không phải dùng nhiều hóa chất tinh khiết cao khi làm giầu mẫu. Đồng thời cũng

tránh được sự nhiễm bẩn khi xử lý qua các giai đoạn phức tạp.

Ngoài ra, các thao tác thực hiện nhẹ nhàng. Các kết quả lưu giữ lại được. Đồng

thời với trang thiết bị hiện nay người ta có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều

nguyên tố trong một mẫu. Các kết quả phân tích rất ổn định, sai số nhỏ.

Nhược điểm: Trang bị hệ thống máy AAS tương đối đắt tiền. Mặt khác

cũng chính do phép đo có độ nhạy cao nên sự nhiễm bẩn có ý nghĩa rất ít đối với

kết quả phân tích hàm lượng vết, đòi hỏi dụng cụ phải sạch sẽ và hóa chất phải có

độ tinh khiết cao.

Mặt khác cũng vì phép đo có độ nhạy cao nên các trang bị máy mọc là khá

tinh vi và phức tạp. Do vậy phải có đội ngũ kỹ sư có trình độ cao để bảo dưỡng và

chăm sóc.

Tuy nhiên nhược điểm chính của phương pháp là chỉ cho ta biết thành phần

nguyên tố của chất ở trong mẫu phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của các

nguyên tố ở trong mẫu. Vì thế nó chỉ là phương pháp phân tích thành phần hóa học

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

của nguyên tố mà thôi.

Chương 2

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM

2.1. Phương pháp nghiên cứu

2.1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp [10,15]

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là phương pháp xác định đặc hiệu

với hầu hết các nguyên tố kim loại và giới hạn định lượng ở mức ppm. Do đó chúng

tôi chọn phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F - AAS) để định lượng

hàm lượng sắt có trong mẫu ngâm nghiên cứu.

Với phương pháp F - AAS đối với mỗi loại máy đo của các hãng sản xuất khác

nhau khi sử dụng để phân tích đều cho kết quả tốt ở những điều kiện thí nghiệm khác

nhau. Chúng tôi dùng máy quang phổ MST. TNM 07. CD. 11001 đặt tại phòng thí

nghiệm khoa Khoa học Môi trường và trái đất - Trường Đại học Khoa học. Và áp

dụng nguyên tắc thay đổi một số yếu tố và cố định các yếu tố còn lại. Chúng tôi tiến

hành khảo sát từng yếu tố một để chọn ra điều kiện phù hợp nhất cho phép phân tích.

Sau đó tiến hành đo trên mẫu chuẩn rồi phân tích mẫu thực tế theo phương pháp

đường chuẩn.

2.1.2. Phương pháp đường chuẩn.[10,13]

Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào phương trình cơ bản của phép đo

A = K.C và một dãy mẫu đầu để dựng một đường chuẩn, sau đó nhờ đường chuẩn

này và giá trị 𝐴𝜆

Để xác định nồng độ 𝐶𝑋 của nguyên tố cần phân tích trong mẫu đo phổ, rồi từ

đó tính được nồng độ của nó trong mẫu phân tích

Trước hết phải chuẩn bị một dãy mẫu đầu, dãy mẫu đầu (thông thường là 5

mẫu) và các mẫu phân tích trong cùng điều kiện. Ví dụ các mẫu đầu có nồng độ của

nguyên tố X cần xác định C1, C2, C3, C4, C5 và các mẫu phân tích là CX1, CX2… Rồi

sau đó chọn một quá trình phân tích phù hợp để đo phổ. Đo các mẫu chuẩn và các

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

mẫu phân tích theo một vạch 𝜆 đã chọn. Ví dụ thu được các giá trị cường độ tương

ứng với các nồng độ là A1, A2, A3, A4, A5 và AX1, AX2…Sau đó dựng đường chuẩn

theo hệ tọa độ 𝐴𝜆 - 𝐶𝑋

Nhờ đường chuẩn và các giá trị 𝐴𝑋 ta sẽ dễ dàng xác định được nồng độ CX.

Công việc cụ thể là đem các giá trị AX đặt lên trục tung 𝐴𝜆 của hệ tọa độ, từ đó kẻ

đường song song với trục hoành CX. Đường này sẽ cắt đường chuẩn tại điểm M.

Từ điểm M hạ đường vuông góc với trục hoành cắt trục hoành tại CX, CX là nồng

độ cần tìm.

C8 C9 C10 C11

CC (mg/ml)

Hình 2.1: Đồ thị phương pháp đường chuẩn

2.2. Hóa chất - dụng cụ - thiết bị

2.2.1. Hóa chất

Các loại hóa chất sử dụng ở dạng tinh khiết phân tích (P.A) của hãng Merck

- Đức.

- Axit clohidric ( HCl) ρ = 1.19 g/ml.

- Axit sunfuric ( H2SO4) ρ = 1.84 g/ml.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

- Các dung dịch chuẩn gốc của Fe, K, Na, Ca, Mg, Al, Cr, Pb, Cd 1000ppm.

Các loại hóa chất sử dụng của Trung Quốc.

- Các muối dạng tinh thể: Caffeine, MnSO4.7H2O, ZnSO4.7H2O

- Natri hiđroxit (NaOH).

- Urotropin.

- Nước cất một lần.

2.2.2. Dụng cụ

- Bình định mức các loại: 10 ml, 25 ml, 100 ml, 250 ml, 500 ml, 1000 ml.

- Pipet: 1 ml, 2 ml, 5 ml, 10 ml, 25 ml, 50 ml.

- Cốc thủy tinh, ống đong, phễu, đũa thủy tinh, giấy ráp, phễu lọc

- Cân phân tích điện tử CP224S độ chính xác 0,1mg

2.2.3. Thiết bị

- Máy quang phổ MST. TNM07.CD.11001.

2.3. Thực nghiệm

2.3.1. Khảo sát các yếu tố trong xác định sắt bằng phương pháp phổ hấp thụ

nguyên tử

2.3.1.1. Khảo sát các thông số máy

- Dung dịch HCl 0,001N.

- Dung dịch caffeine 10g/l:

* Pha dung dịch khảo sát các thông số máy.

+ Cân 1g caffeine hòa tan vào dung dịch HCl 0,001N, cho dung dịch này vào

bình định mức 100 ml sau đó định mức lại bằng dung dịch HCl 0,001N đến vạch.

- Dung dịch caffeine 1g/l

+ Lấy 10 ml dung dịch caffeine 10 g/l vào bình định mức 100 ml sau đó định

mức bằng dung dịch HCl 0,001N → dung dịch nền HCl 0,001N + caffeine 1g/l.

- Pha dung dịch chuẩn gốc 1 nồng độ 100ppm: lấy 1ml dd sắt chuẩn 1000pp

cho vào bình định mức 10 ml sau đó định mức bằng dung dịch nền HCl 0,001N +

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

caffeine 1g/l đến vạch định mức.

- Pha dung dịch chuẩn gốc 2 nồng độ 10ppm: lấy 1ml dd chuẩn gốc 1 vào bình

định mức 10 ml sau đó định mức bằng dung dịch nền HCl 0,001N + caffeine 1g/l.

- Pha dung dịch chuẩn gốc 3 nồng độ 1ppm: lấy 1ml dd chuẩn gốc 2 vào bình

định mức 10 ml sau đó định mức bằng dung dịch nền HCl 0,001N + caffeine 1g/l.

- Lấy 10 ml dung dịch sắt chuẩn 10 ppm (gốc 1) vào bình định mức 100 ml, sau

đó định mức bằng dung dịch nền HCl 0,001N + caffeine 1g/l đến vạch định mức →

được dung dịch Fe 1ppm + HCl 0,001N + caffeine 1g/l (dung dịch khảo sát).

* Khảo sát các bước sóng hấp phụ

Đem dung dịch Fe 1ppm + HCl 0,001N + caffeine 1g/l tiến hành đo độ hấp

thụ nguyên tử ba lần ở ba bước sóng khác nhau 247,3 nm; 271,90 nm; 372,00 nm.

Từ kết quả đo được, chúng tôi lựa chọn bước sóng ứng với cực đại hấp thụ

quang và sử dụng bước sóng này để khảo sát các yếu tố tiếp theo.

* Khảo sát cường độ dòng đèn

Sử dụng dung dịch Fe 1ppm + HCl 0,001N + caffeine 1g/l tiến hành đo độ hấp

thụ nguyên tử ở bước sóng đã chọn ở khảo sát các bước sóng hấp thụ với cường độ

dòng đèn HCL từ 60% - 80% dòng tới hạn cực đại của đèn (Imax = 20 mA).

Từ kết quả đo được, chúng tôi lựa chọn cường độ dòng đèn tối ưu nhất và sử

dụng cường độ dòng đèn này để khảo sát các yếu tố tiếp theo.

* Khảo sát lưu lượng khí axetylen.

Sử dụng dung dịch Fe 1ppm + HCl 0,001N + caffeine 1g/l tiến hành đo khảo

sát lưu lượng khí axetylen.

Chọn hỗn hợp khí axetylen và không khí nén làm khí đốt. Lưu lượng không

khí nén được giữ cố định bằng 15 ml/ phút, tiến hành khảo sát khí axetylen ở các tốc

độ dẫn khí (1,8; 2,0; 2,2; 2,5 l/phút) với dung dịch đã pha đo ở bước sóng đã chọn từ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

khảo sát trước với cường độ dòng đèn đã chọn, đo ba lần.

Từ kết quả đo được, chúng tôi lựa chọn tốc độ dẫn khí axetylen tối ưu nhất đối

với phép đo độ hấp thụ nguyên tử AAS.

* Khảo sát khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử.

Tiến hành đo với dung dịch Fe 1ppm + HCl 0,001N + caffeine 1g/l đo ở bước

sóng đã chọn với cường độ dòng đèn và tốc độ khí axetylen đã khảo sát ở trên, đo ba

lần với sự thay đổi các khe đo 0,1; 0,2; 0,4; 1,0 nm.

Từ các kết quả đo, chúng tôi chọn ra khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử

tối ưu nhất đối với phép đo.

* Khảo sát chiều cao của đèn nguyên tử hóa mẫu

Tiến hành đo dung dịch Fe 1ppm + HCl 0,001N + caffeine 1g/l với bước sóng

hấp thụ, cường độ dòng đèn, lưu lượng khí nén được giữ cố định bằng 15 ml/ phút,

khe đo của phổ hấp thụ nguyên tử đã khảo sát Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa

từ 7 - 10 nm, đo ba lần.

Từ kết quả thu được, chúng tôi chọn ra chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu tối

ưu nhất cho phép đo phổ hấp thụ phân tử AAS.

2.3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của các cation

Khi pha nghiên cứu chúng tôi sử dụng dung môi là nước cất một lần, trong

dung môi có thể còn có một số cation của các nguyên tố natri, chì, nhôm, crom… với

hàm lượng khác nhau và dựa trên kết quả phân tích mẫu thép (phụ lục) thì trong dung

dịch ăn mòn có thể có các nguyên tố C, Si, Mn, P, S. Các nguyên tố, các cation này

có mặt trong mẫu phân tích có thể làm tăng hoặc giảm và cũng có thể không gây ảnh

hưởng đến cường độ hấp thụ của sắt. Nếu có ảnh hưởng thì ảnh hưởng này phụ thuộc

vào mỗi cation và nhóm cation. Vì thế chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của

các cation theo từng nhóm cation.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Để khảo sát ảnh hưởng của các cation, chúng tôi chuẩn bị như sau:

+ 20 bình định mức 10 ml

+ Dung dịch sắt chuẩn 10ppm

+ Dung dịch HCl 0,01N và Caffeine 10 g/l

+ Dung dịch chuẩn Na+, K+, Mg2+, Ca2+ 1000 ppm.

+ Pha các dung dịch chuẩn Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Al3+, Cr3+, Pb2+, Cd2+ 100

ppm và 250 ppm.

Tiến hành:

+ Lấy vào mỗi bình định mức 1ml dung dịch sắt 10 ppm.

+ Các bình 1, 6, 11, 10 không cho thêm các cation. Những bình còn lại thêm

một thể tích xác định dung dịch của cation ảnh hưởng theo bảng.

Bảng 2.1: Thể tích cation cản trở thêm vào các mẫu để nghiên cứu ảnh hưởng

của các cation lạ trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử xác định sắt

Lấy từ dung dịch Mẫu Ion cản trở Nồng độ (mg/l) Thể tích (ml) chuẩn (ppm)

1 0 0

2 20 0,8 Na+ 3 50 250 ppm 2,0

4 100 4,0

2 100 1,0

3 K+ 250 1000 ppm 2,5

4 500 5

6 0 0

7 40 0,4

8 Ca2+, Mg2+ 80 0,8 1000 ppm 9 100 1,0

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

10 200 2,0

11 0 0

12 10 1,0

13 Al3+ 20 2,0 100 ppm 14 30 3,0

15 50 5,0

12 2 0,2

13 4 0,4 Cr3+ 100 ppm 14 6 0,6

15 10 1,0

16 0 0

17 2 0,2

18 Pb2+ 4 0,4 100 ppm 19 6 0,6

20 10 1,0

Định mức lại bằng dung dịch HCl 0,001N + Caffeine 10,00g/l.

Đem đo độ hấp thụ nguyên tử AAS của dung dịch thu được. Từ kết quả đó

tính được sai số tương đối để rút ra kết luận về sự ảnh hưởng của một số cation đối

với phép xác định sắt bằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử.

2.3.1.3. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn

- Pha một dãy dung dịch đường chuẩn có nồng độ biến thiên từ 0,05 ppm đến

10,00ppm đều pha trong HCl 0,001N và caffeine 1,00g/l

Bước 1: Pha các dung dịch chuẩn gốc với cách pha ở mục 2.3.1.1.1

Bước 2: Từ các dung dịch chuẩn gốc pha ra một dãy các dung dịch chuẩn có

nồng độ dung dịch chuẩn gốc tăng dần theo bảng dưới đây sau đó định mức bằng nền

là dung dịch gồm có HCl 0.001N và caffeine 1,00g/l đến vạch định mức.

Bảng 2.2: Bảng pha các dung dịch chuẩn sắt khảo sát tuyến tính

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Nồng độ Fe 0,05 0,1 0,5 1 2 3 4 5 7 8 10

ppm

0 0,5 l 0,5 1 2 0,3 0,4 0,5 0,7 0,8 10 Vdd Fe (ml)

Dung dịch lấy Gốc 3 Gốc 2 Gốc 1

Bước 3: Sau khi pha xong một dãy dung dịch chuẩn ta tiến hành đo phổ hấp

thụ nguyên tử AAS. Từ đó xác định được khoảng tuyến tính của sắt và xây dựng

đường chuẩn.

2.3.1.4. Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng

Giới hạn phát hiện (LOD): là nồng độ nhỏ nhất của một nguyên tố ở trong mẫu

phân tích để còn phát hiện được các vạch phổ của nó (ít nhất là hai vạch) theo các

điều kiện thực nghiệm đã chọn.

Giới hạn định lượng (LOQ): Là nồng độ nhỏ nhất của một nguyên tố ở trong

mẫu phân tích để còn có thể định lượng được nguyên tố đó cho kết quả tin cậy chắc

chắn và chính xác (95%).

Trong luận văn này chúng tôi xác định LOD, LOQ trên mẫu chuẩn.

Chuẩn bị 6 bình định mức 10 ml, cho vào mỗi bình đó 10 ml dung dịch sắt

chuẩn có nồng độ 0,5 ppm (nền HCL 0,001N + caffeine 1g/l). Tiến hành đo độ hấp

thụ nguyên tử AAS của dung dịch trong 6 bình trên dựa vào đường không phải mẫu

thử chuẩn đã dựng. Từ kết quả đó, chúng tôi tính toán các đại lượng: Nồng độ trung

bình, độ lệch chuẩn, LOD, LOQ theo công thức trong bảng 2.3. Từ kết quả đó, tính

R rút ra nhận xét.

Cách đánh giá LOD là dựa vào hệ số R.

𝑥̅

Công thức tính:

𝐿𝑂𝐷

- Nếu 4 < R <10 nồng độ dung dịch phù hợp LOD tính được là đáng tin cậy.

- Nếu R < 4 phải dùng dung dịch đặc hơn, tính lại LOD và R.

- Nếu 10 > R phải dùng dung dịch loãng hơn tính lại LOD và

R = (1.7)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Bảng 2.3: Bảng các công thức tính xác định giới hạn phát hiện, giới hạn

định lượng và đánh giá độ chính xác của phép đo

Số Tên công Công thức Giải thích các đại lượng thứ tự thức tính

𝑥1+𝑥2+𝑥3+𝑥4+𝑥5 5

: nồng độ trung bình độ 1 𝑥̅ = Nồng trung bình

x1, x2, …..x5: giá trị nồng độ dung dịch đo được lần thứ 1,2…đến lần thứ 5. SD: độ lệch chuẩn. N: Số lần thí nghiệm. xi : giá trị tính được của lần thử nghệm thứ “i” thức Công tính độ lệch chuẩn : giá trị trung bình của các lần đo.

Tính LOD = 3 x SD Tính LOQ = 3 x LOD hạn Giới phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ)

Độ lệch chuẩn RSD%: Độ lệch chuẩn tương đối 4 CV%: Hệ số biến thiên tương đối

5 Độ thu hồi

R% độ thu hồi, %. Cc: nồng độ thêm chuẩn lí thuyết. Cm: nồng độ chất phân tích trong mẫu thử.; Cm+c: nồng độ chất phân tích trong mẫu thêm chuẩn.

2.3.2. Đánh giá độ chính xác của phương pháp

Để đánh giá độ chính xác của phương pháp chúng tôi tiến hành đánh giá độ

đúng và độ chụm.

Để xác định độ đúng của phương pháp, chúng tôi pha 100 ml dung dịch sắt có

nồng độ 0,1ppm. Sau đó chuẩn bị 6 bình định mức 10 ml, lấy vào mỗi bình 10 ml

dung dịch sắt 0,1 ppm vừa pha. Tiến hành đo độ hấp thụ nguyên tử AAS với các

thông số máy đã chọn. Từ kết quả thu được chúng tôi tính độ lệch chuẩn và độ lệch

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

chuẩn tương đối theo công thức ở bảng và rút ra kết luận.

Đánh giá độ đúng của phương pháp thông qua độ thu hồi bằng cách thêm vào

mẫu chuẩn sắt 0,1ppm các nồng độ sắt lần lượt là 0,25 ppm; 0,50 ppm; 1,00 ppm.

Tiến hành phân tích đồng thời mẫu đã được thêm chuẩn và mẫu chưa thêm chuẩn

tương tự như khi xây dựng đường chuẩn, lặp lại 6 lần. Từ kết quả thu được tính độ

thu hồi của phương pháp theo công thức tính bảng 2.3 và rút ra kết luận.

Nếu độ thu hồi %R > 90% thì độ thu hồi tốt và có thể sử dụng phương pháp

để phân tích mẫu thực.

2.3.3. Thực nghiệm ăn mòn và phân tích xác định tốc độ ăn mòn

2.3.3.1. Chuẩn bị mẫu thử nghiệm

Kim loại thử nghiệm ăn mòn là thép cacbon thấp CT3 có thành phần hóa học

0,18%C, 0,2%Si, Mn = 0,6 -1%, P ≤ 0,03%, S ≤ 0,04 %.

Mẫu ngâm trong dung dịch nghiên cứu có dạng hình trụ có đường kính φ =

2,5 cm, được đem tẩy gỉ bằng hỗn hợp dung dịch urotropin 7g/l và HCl (1:1), sau đó

rửa lại bằng nước cất và sấy khô, để nguội. Tiếp theo xung quanh được đúc epoxy sao cho diện tích làm việc không đổi 4,086 cm2.

Hình 2.2: Mẫu làm việc

Trước khi làm việc, bề mặt mẫu được mài bằng giấy ráp thô, sau đó mài nhẵn bóng

bằng các loại giấp ráp từ 320 đến 1200, rửa lại bằng nước cất, sấy khô nhẹ rồi ngâm vào

dung dịch nghiên cứu một thời gian xác định thì lấy ra, rửa sạch, bảo quản trước khi làm

thí nghiệm khác. Phần dung dịch thu được dung để tiến hành phân tích xác định nồng độ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

sắt, thông qua nồng độ sắt trong dung dịch để xác định tốc độ ăn mòn.

2.3.3.2. Pha chế dung dịch nghiên cứu ăn mòn

Quy trình thực nghiệm ăn mòn lần lượt được tiến hành trong các dung dịch axit HCl 10-3N có và không có chất ức chế ăn mòn. Các dung dịch thử nghiệm không

có chất ức chế được gọi là mẫu trắng.

Pha dung dịch có chất ức chế:

- Pha dung dịch gốc: Caffeine 20g/l; Caffeine 10g/l; Caffeine 1g/l (lần lượt gọi là dung dịch caffeine gốc 1, dung dịch caffeine gốc 2; dung dịch caffeine gốc 3); Mn2+ 20g/l; Mn2+ 10g/l; Mn2+ 1g/l (lần lượt gọi là dung dịch Mn gốc 1, dung dịch mangan gốc 2, dung dịch mangan gốc 3); Zn2+ 20g/l; Zn2+ 10g/l; Zn2+ 1g/l (lần lượt gọi là dung dịch Zn gốc 1, dung dịch Zn gốc 2, dung dịch Zn gốc 3) trong dung môi là HCl 10-3N.

- Từ mỗi dung dịch gốc lại pha thành các dung dịch trong dung môi tương ứng

có nồng độ mỗi chất ức chế là 0,01g/l; 0,10g/l; 0,50 g/l; 1,00 g/l; 2,50g/l; 5,00g/l;

7,50g/l và 10,00g/l để khảo sát khả năng ức chế ăn mòn kim loại.

2.3.3.3. Cách tiến hành

Mẫu được chuẩn bị trước thử nghiệm, chọn các lọ thủy tinh sao cho phù hợp

khi đặt mẫu vào bên trong. Mẫu được đặt ở giữa lòng lọ thủy tinh và phần đáy mẫu

không chạm đáy lọ thủy tinh và đổ dung dịch ngập quá mẫu ít nhất 1cm.

Hình 2.2: Mẫu ngâm trong dung dịch nghiên cứu

Khảo sát ảnh hưởng bởi thời gian đến mẫu ngâm thử nghiệm sau đó chọn ra

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

khoảng thời gian tốt nhất đối với mẫu dung dịch thử nghiệm có nồng độ 10-3N.

Mẫu sau chuẩn bị đặt trong dung dịch thử nghiệm một thời gian đã được khảo sát

ở trên, sau đó lấy mẫu dung dịch thu được đo nồng độ Fe xác định tốc độ ăn mòn.

Xác định tốc độ ăn mòn của thép trong dung dịch axit loãng khi có mặt chất

ức chế:

* Khảo sát chất ức chế đơn:

- Dung dịch nền HCl (10-3N) + ức chế (Caffeine: 0,01g/l; 0,10g/l; 0,50g/l;

1,00g/l; 3,00g/l; 5,00g/l; 7,50 g/l; 10,00g/l).

- Dung dịch nền HCl (10-3) + ức chế (Mn2+, Zn2+: 0,01g/l; 0,10g/l; 0,50g/l;

1,00g/l; 3,00g/l; 5,00g/l; 7,50 g/l; 10,00g/l).

* Khảo sát ức chế hỗn hợp

Từ khảo sát tốc độ ăn mòn của các chất ức chế trên chọn ra khoảng nồng độ

ức chế tốt nhất của Caffeine kết hợp với các chất ức chế Zn2+, Mn2+ theo các nồng độ

sau: Dung dịch Caffiene trong nền HCl (10-3,) + ức chế (Mn2+, Zn2+: 0,01g/l; 0,10g/l;

0,g/l; 1,00g/l; 3,00g/l; 5,00g/l; 7,05 g/l; 10,00g/l).

2.3.4. Định lượng Fe trong các dung dịch nghiên cứu ăn mòn

Để định lượng hàm lượng Fe trong dung dịch thu được khi ngâm mẫu sắt trong

dung dịch axit HCl 0,001N với các chất ức chế nghiên cứu ở nồng độ khác nhau

chúng tôi sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS trong đó sử dụng phương

pháp đường chuẩn tiến hành định lượng.

Các bước tiến hành

Bước 1: Tiến hành đo phổ hấp thụ nguyên tử AAS của dung dịch thu được khi

ngâm mẫu sắt trong môi trường axit HCl 0,001N với các chất ức chế nghiên cứu ở

các nồng độ khác nhau.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Bước 2: Từ đường chuẩn suy ra hàm lượng Fe có trong dung dịch nghiên cứu.

2.4. Nội dung nghiên cứu

2.4.1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định Fe bằng phương pháp phổ hấp

- Khảo sát các điều kiện của máy đo phổ AAS.

- Khảo sát ảnh hưởng của các cation.

- Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng Fe2+ trong dung dịch bằng

thụ nguyên tử dùng ngọn lửa

- Khảo sát LOD và LOQ

- Đánh giá độ chính xác của phương pháp.

- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến ăn mòn kim loại.

phương pháp phổ AAS.

2.4.2. Khả năng ức chế ăn mòn thép CT3 trong môi trường axit HCl 0,001N của

các chất ức chế caffeine và các ion kim loại Mn2+, Zn2+ .

2.4.3. Khả năng ức chế ăn mòn thép CT3 trong môi trường axit HCl 0,001N khi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

kết hợp chất ức chế độ lập caffeine với các ion kim loại Mn2+, Zn2+ .

Chương 3

KẾT QUẢ THẢO LUẬN

3.1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định hàm lượng kim loại sắt bằng

phương pháp F - AAS

3.1.1. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo

3.1.1.1. Khảo sát các thông số máy

* Khảo sát các bước sóng hấp thụ

Mỗi loại nguyên tử của một nguyên tố hóa học chỉ có thể hấp thụ được những

bức xạ có bước sóng mà chính nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ khi chúng ở

trạng thái hơi. Nhưng thực tế không phải các nguyên tử có thể hấp thụ tốt tất cả các

bức xạ mà nó phát ra, quá trình hấp thụ chỉ tốt và nhạy chủ yếu đối với các vạch nhạy

(vạch đặc trưng). Đối với một số nguyên tố vạch phổ nào có khả năng hấp thụ càng

mạnh thì phép đo vạch đó có độ nhạy càng cao. Như vậy đối với một nguyên tố các

vạch phổ khác nhau sẽ có độ nhạy khác nhau, đồng thời với mỗi vạch này có thể có rất

nhiều nguyên tố khác nhau trong mẫu có vạch phổ gần vơi vạch phổ này, có thể chen

lấn hay gẫy nhiễu tới vạch phổ của nguyên tố phân tích làm cho việc đo cường độ vạch

phân tích gặp nhiều khó khăn và thiếu chính xác. Vì hàm lượng sắt trong dung dịch

ngâm là rất nhỏ nên chúng tôi tiến hành khảo sát để tìm ra phổ có độ nhạy cao và hạn

chế được ảnh hưởng của nguyên tố có vạch phổ lân cận.

Chúng tôi khảo sát các bước sóng hấp thụ khác nhau của kim loại săt. Kết quả

khảo sát được trình bày trong bảng 3.1

Bảng 3.1: Độ hấp thụ của dung dịch sắt chuẩn 1 ppm trong dung dịch nền HCl

0,001N và caffeine 1,0g/l khi khảo sát với các bước sóng hấp thụ khác nhau

STT Độ hấp thụ Abs Vạch phổ (nm) Thực tế Mức độ nhạy kém vạch phổ số 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

1 Vạch phổ (nm) Lý thuyết 248,30 0,0317 1 248,30

2 248,80 0,0244 248,78 2,3 lần

3 271,90 0,0222 272,00 3 lần

4 372,00 0,0032 371,80 10 lần

Từ bảng 3. 1 ta thấy độ hấp thụ của vạch phổ 248,3 nm là lớn nhất càng tăng

vạch phổ độ hấp thụ và mức độ nhạy giảm. Đối với một nguyên tố vạch phổ nào có

khả năng hấp thụ càng mạnh thì phép đo vạch đó có độ nhạy càng cao. Vì vậy, từ kết

quả khảo sát chúng tôi chọn vạch phổ 248,3 nm. Đây là vạch phổ nhạy nhất, có độ

ổn định cao và không bị chen lấn bởi các vạch phổ của nguyên tố khác.

* Khảo sát cường độ dòng đèn

Đèn catot rỗng (HCL) là nguồn bức xạ cộng hưởng, nó chỉ phát ra những tia

phát xạ nhạy của nguyên tố kim loại được dùng làm đèn catot rỗng. Đèn catot làm

việc với mỗi chế độ dòng nhất định. Mỗi sự dao động về dòng điện làm việc của đèn

đều ảnh hưởng đến cường độ của chùm tia phát ra. Ta phải chọn một giá trị cường độ

dòng phù hợp và giữ nguyên trong suốt quá trình định lượng Fe. Theo lý thuyết và

thực nghiệm cường độ đèn HCl tốt nhất cho phép đo nằm trong vùng 60% - 80%

dòng giới hạn cực đại của đèn. Khi cần độ nhạy cao thì chọn cận dưới và khi cần độ

ổn định cao thì chọn cân trên. Đối với nguyên tố Fe thì Imax = 20 mA. Chúng tôi tiến

hành khảo sát với dung dịch chứa ion kim loại Fe có nồng độ 1ppm trong nền HCl

0,001N + caffeiene 1,0g/l ở những bước sóng đã chọn với cường độ dòng đèn từ 60%

-80% dòng giới hạn cực đại của đèn. Kết quả khảo sát cường độ đèn catot rỗng được

trình bày ở bảng 3.2:

Bảng 3.2: Độ hấp thụ của dung dịch sắt chuẩn 1 ppm trong dung dịch

nền HCl 0,001N và caffeine 1g/l khi đo với cường độ dòng đèn khác nhau

60%Imax 65%Imax 70%Imax 75%Imax 80%Imax I (%Imax) Lần đo (12 mA) (13 mA) (14 mA) (15 mA) (16 mA)

0,0317 0,0316 0,0309 0,0312 0,0307 1

Abs 0,0319 0,0306 0,0307 0,0306 0,0310 2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

0,0315 0,0309 0,0315 0,0309 0,0303 3

TB 0,0317 0,0310 0,0310 0,0309 0,0307

%RSD 1,65 1,34 0,97 1,15 0,63

Từ kết quả khảo sát ở bảng 3.2 ta thấy cường độ dòng đèn ở 12 mA có độ hấp

thụ cao nhất 0,0137, khi tăng cường độ dòng đèn độ hấp thụ Abs giảm dần và thấp

nhất ở cường độ dòng đèn 16 mA. Mỗi sự dao động về dòng điện làm việc của đèn

đều ảnh hưởng đến cường độ của chùm tia phát ra. Với cường độ dòng đèn có độ hấp

thụ lớn nhất sẽ cho độ nhạy và độ ổn định cao. Vậy, từ kết quả khảo sát trên chúng

tôi chọn cường độ dòng đèn của Fe là 12 mA.

* Khảo sát lưu lượng khí axetylen

Theo ký thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa, người ta dùng năng lượng nhiệt

của ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích. Vì thế mọi quá

trình xảy ra trong khi nguyên tử hóa mẫu là phụ thuộc vào các đặc trưng và tính

chất của ngọn lửa. Chúng tôi chọn nhiệt độ phù hợp để hóa hơi và nguyên tử hóa

nguyên tố cần cần phân tích. Ở đây chúng tôi chọn hỗn hợp khí axetylen và không

khí nén làm khí đốt.

Lưu lượng không khí nén được giữ cố định bằng 15ml/phút, do đó có thể chọn

điều kiện ngọn lửa có nhiệt độ phù hợp cho phép đo. Chúng tôi tiến hành khảo sát tốc

độ khí axetylen với dung dịch ion kim loại Fe có nồng độ 1ppm pha trong nền HCl

0,001N + caffeiene 1,0g/l. Kết quả khảo sát được trình bày ở bảng 3.3.

Bảng 3.3: Độ hấp thụ của dung dịch sắt chuẩn 1 ppm trong dung dịch

nền HCl 0,001N và caffeine 1g/l khi đo với các lưu lượng khí axetylen khác nhau

Lần đo 1,8 2,0 2,2 2,5 C2H2(l/phút)

0,0318 0,0310 0,0318 0,0315 1

0,0311 0,0318 0,0316 0,0321 2 Abs 0,0305 0,0311 0,0317 0,0311 3

TB 0,0311 0,0313 0,0317 0,0316

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

%RSD 2,09 1,39 1,59 0,32

Từ kết quả khảo sát bảng 3.3 thấy độ hấp thụ Abs tăng khi tăng tốc độ dẫn khí

axetylen, độ hấp thu Abs lớn nhất là 0,0317 ở tốc độ dẫn khí axetylen 2,2(l/phút). Tuy

nhiên khi tăng tốc độ dẫn khí lên cao hơn thì độ hấp thụ lại giảm. Vì vậy, qua kết quả

khảo sát chúng tôi chọn tốc độ dẫn khí axetylen của Fe là 2,2 l/phút.

* Khảo sát khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử.

Theo nguyên tắc hoạt động của hệ thống đơn sắt trong máy phổ hấp thụ nguyên

tử, chùm tia phát ra cộng hưởng của nguyên tố cần nghiên cứu được phát ra từ đèn

catot rỗng, sau khi đi qua môi trường hấp thụ sẽ được hướng vào khe của máy, đường

chuẩn trực, được phân ly và sau đó chỉ một vạch phổ cần đo được chọn và hướng vào

khe đo để tác dụng vào nhân quang điện để phát hiện và xác định cường độ vạch phổ.

Do vậy khe đo của vạch phổ phải được chọn chính xác, phù hợp với từng vạch phổ,

có độ lặp lại cao trong mỗi phép đo và lấy được hết độ rộng trong mỗi vạch phổ. Tiến

hành khảo sát khe đo ở những bước sóng đã chọn bằng dung dịch ion kim loại Fe có

nồng độ 1 ppm trong nền HCl 0,001N + caffeine 1,0g/l. Kết quả khảo sát được trình

bày ở bảng 3.4.

Bảng 3.4: Độ hấp thụ của dung dịch sắt chuẩn 1 ppm trong dung dịch

nền HCl 0,001N và caffeine 1g/l khi đo với các khe đo khác nhau

của máy phổ hấp thụ nguyên tử

Khe đo (nm) Lần đo 0,1 0,2 0,4 0,6

0,0309 0,0317 0,0315 0,0312 1

0,0320 0,0316 0,0318 0,0319 2 Abs 0,0314 0,0318 0,0313 0,0320 3

TB 0,0314 0,0317 0,0315 0,0314

1,75 0,80 1,38 %RSD 0,32

Từ kết quả khảo sát ở bảng 3.4 ta thấy ở bước sóng 0,1 nm đến bước sóng 0,2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

nm độ hấp thụ Abs tăng nhưng khi tăng bước sóng lên 0,4 m và 1 nm thì độ hấp thụ

Abs lại giảm đi. Vì vậy, qua khảo sát thấy khe đo phù hợp đối với Fe là 0,2 nm cho

độ nhạy và độ ổn định cao.

* Khảo sát chiều cao của đèn nguyên tử hóa mẫu

Chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu nếu chọn đúng không những thu được độ

nhạy cao và tín hiệu ổn định mà còn loại bỏ nhiều yếu tố ảnh hưởng. Ngọn lửa gồm

ba phần: Phần tối, phần trung tâm, phần vỏ và phần đuôi của ngọn lửa. Ở phần trung

tâm của ngọn lửa (nhiệt độ cao nhất), hỗn hợp khí được đốt cháy tốt nhất và không

có phản ứng thứ cấp. Vì vậy trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử ta phải chọn và thu

chỉ phần trung tâm của ngọn lửa nguyên tử hóa. Chúng tôi tiến hành khảo sát với

nồng độ kim loại Fe 1ppm trong nền dung dịch HCl 0,001N + caffeine 1,0g/l. Kết

quả thu được trinh bày ở bảng 3.5.

Bảng 3.5: Độ hấp thụ của dung dịch sắt chuẩn 1 ppm trong dung dịch

nền HCl 0,001N và caffeine 1g/l khi đo với chiều cao của đèn nguyên tử hóa

mẫu khác nhau

7 8 9 10

0,0319 0,0313 0,0315 0,0312 1

0,0310 0,0318 0,0318 0,0313 2 Abs 0,0314 0,0315 0,0317 0,0318 3

TB 0,0314 0,0315 0,0317 0,0314

%RSD 1,43 0,80 1,02 0,48

Qua kết quả khảo sát ở bảng 3.5 ta thấy khi tăng chiều cao đèn nguyên tử hóa

từ 7 nm đến 9 nm thì độ hấp thụ Abs tăng, tuy nhiên khi tăng chiều cao đèn từ 9nm lên

10 nm thì độ hấp thụ lại giảm đi. Độ hấp thụ Abs cao nhất là 0,0317 ở chiều cao burner

9 nm. Vì vậy, Chúng tôi chọn chiều cao đèn nguyên tử hóa đối với nguyên tố Fe là 9

nm. Vì ở điều kiện này píc thu được có độ nhạy và độ ổn định cao, sai số nhỏ.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

3.1.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của các cation

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các nhóm cation đến đo độ hấp thụ nguyên tử

AAS được trình bày trong các bảng 3.6.

Bảng 3.6: Độ hấp thụ và nồng độ sắt của các dung dịch sắt chuẩn

nồng độ 1 ppm khi trong dung dịch có và không có mặt các ion lạ ở các

nồng độ khác nhau

Ion và Nồng độ ion lạ Sai số tương đối Abs C C’ CC’ (ppm) (%)

K+ 0 Na+ 0 0,0314 0,974

0,961 -0,013 - 1,335 100 20 0,0311

1,016 0,042 4,435 250 50 0,0334

1,011 0,037 3,799 0,0325

500 Mg2+ 0 100 Ca2+ 0 0,0310 0,960

40 40 0,986 0,026 0,0318 2,708

80 80 0,983 0,023 0,0317 2,396

100 100 0,975 0,015 0,0315 1,563

0,963 0,003 0,0311 0,313

200 Al3+ 200 Cr3+

0 0 0,0307 0,947

10 2 0,983 0,036 0,0317 3,662

20 4 0,983 0,036 0,0317 3,662

30 6 0,983 0,036 0,0317 3,662

1,039 0,092 0,0333 9,715

50 Pb2+ 0 10 Cd2+ 0 0,0303 0,933

2 2 0,945 0,012 0,0309 1,286

4 4 0,945 0,012 0,0309 1,286

6 6 0,951 0,018 0,0308 1,929

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

10 10 0,961 0,028 0,0311 3,000

Nếu chấp nhận sai số khi phân tích lượng vết là 15% thì có thể kết luận: trong khoảng

nồng độ từ 1 đến 10 lần so với nồng độ sắt trong dung dịch, sự có mặt các ion K+, Na+, Mg2+,

Ca2+, Al3+, Cr3+, Pb2+, Cd2+ gần như không ảnh hưởng đến phép xác định sắt.

3.1.1.2. Khảo sát khoảng tuyến tính của sắt và dựng đường chuẩn sắt

Ta thấy khoảng tuyến tính của Fe từ 0,5 đến 10,0 ppm từ đó ta xây dựng đường

y = 35.955x - 0.1778 R² = 0.9985

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

chuẩn Fe trong khoảng nồng độ từ 0,5 đến 10,0 ppm.

Hình 3.1: Đường chuẩn của sắt

Phương trình đường chuẩn: y = 35,955x - 0,1778

Hệ số tương quan : R2= 0,9985

Phương trình đường chuẩn có độ tin cậy cao vì hệ số hồi quy tuyến tính R đạt

yêu cầu 0,99 ≤ R2≤1.

3.1.1.3. Giới hạn xác định LOD và giới hạn định lượng LOQ

Kết quả đo độ hấp thụ nguyên tử AAS của dung dịch sắt chuẩn có nồng độ 0,5

ppm trong nền HCl 0,001N và caffeine 1,0g/l sau 6 lần đo một được ghi trong bảng

3.7:

Bảng 3.7: Độ hấp thụ và nồng độ sắt thu được khi đo lặp lại dung dịch sắt

chuẩn 0,1ppm trong dung dịch nền HCl 0,001N và caffeine 1g/l

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Lần đo Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Lần 6

Abs 0,0077 0,0078 0,0077 0,0078 0,0076 0,0079

Nồng độ sắt (ppm) 0,099 0,103 0,099 0,102 0,095 0,106

Từ kết quả bảng 3.7 và các công thức ở bảng 2.3 tính được:

+ Nồng độ trung bình 𝑥̅ = 0,1007 ppm.

+ Độ lệch chuẩn SD = 0,0038

+ LOD tính toán = 0,0114 ppm.

+ LOQ tính toán = 0,0342 ppm.

+ Hệ số R = 8,8

Như vậy, với yêu cầu : 4 < R <10 thì R = 8,8 cho thấy nồng độ dung dịch sử

dụng để xác địnhLOD là phù hợp và giá trị LOD tính được là đáng tin cậy.

3.1.1.4. Đánh giá độ chính xác của phương pháp

* Độ chụm của phương pháp.

Nồng độ sắt thu được sau khi đo dung dịch sắt chuẩn nồng độ 0,5 ppm trong nền

HCl 0,001N và caffeine 1,0g/l để xác định độ lặp lại sau 6 lần đo kết quả thu được ghi ở

bảng 3.7. Từ kết quả ở bảng 3.7 và công thức tính ở bảng 2.3 ta tính được:

+ Độ lệch chuẩn SD = 0,0038

+ Độ lệch chuẩn tương đối %CV = 3,804%.

Độ lệch chuẩn tương đối của phép đo với dung dịch trên tương đối nhỏ, sai số

nhỏ hơn 5% như vậy phương pháp có độ lặp lại tốt.

* Độ đúng của phương pháp

Kết quả đô độ hấp thụ và nồng độ Fe khi thêm các dung dịch thêm chuẩn ở

các nồng độ 0,25 ppm; 0,5 ppmvà 1,0 ppm vào dung dịch sắt chuẩn 0,1 ppm để đánh

giá độ đúng của phương pháp và tính hiệu suất thu hồi theo công thức 3.2 được trình

bày ở bảng 3.8.

(3.2)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

R% độ thu hồi, %.

Cc: nồng độ thêm chuẩn lí thuyết.

Cm: nồng độ chất phân tích trong mẫu thử.;

Cm+c: nồng độ chất phân tích trong mẫu thêm chuẩn.

Bảng 3.8: Kết quả đo nồng độ sắt trong dung dịch sắt chuẩn 0,1 ppm

khi thêm các dung dịch thêm chuẩn ở nồng độ khác nhau

Nồng độ 0,10 0,25 0,50 1,00

Lần 1 0,0077 0,0119 0,0186 0,0317

Lần 2 0,0078 0,0118 0,0185 0,0315

Lần 3 Abs 0,0077 0,0117 0,0184 0,0318

Lần 4 0,0076 0,0118 0,0187 0,0318

Lần 5 0,0079 0,0120 0,0188 0,0319

0,0077 0,0118 0,0186 0,0317

Hiệu suất thu hồi (%) 98,36 97,82 97,60

Từ bảng 3.8 cho thấy hiệu suất thu hồi sắt là khá tốt dao động từ 97,60 % đến

98,36% chứng tỏ có thể dùng phương pháp này để phân tích mẫu thực.

3.1.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến ăn mòn kim loại

* Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trong dung dịch HCl 0,001N

Ở mỗi thời gian khác nhau thì tốc độ ăn mòn thép CT3 của dung dịch HCl

0,001N khác nhau. Vì vậy để chọn được khoảng thời gian tối ưu nhất để khảo sát ăn

mòn, chúng tôi tiến hành ngâm mẫu trong dung dịch HCl 0,001N ở các khoảng thời

gian 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút.

∆𝐶

Vận tốc ăn mòn được tính bằng công thức:

𝐶 =

(3.1)

∆𝑡

𝑡

Vtb =

Kết quả khảo sát nồng độ sắt và tốc độ ăn mòn tính theo công thức (3.1) của

dung dịch HCl 0,001N đối với thép CT3 trong các khoảng thời gian khác nhau được

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

ghi ở bảng 3.9 và biểu diễn ở hình 3.2, hình 3.3.

Bảng 3.9: Ảnh hưởng của thời gian tới tốc độ ăn mòn thép

30 phút 60 phút 90 phút 120 phút 0 Thời gian ngâm

2,399 3,941 5,765 7,589 0 C (ppm)

0,00193 0,00165 0,00159 0,00157 0 Vtb (mg/l phút)

)

m p p ( C

30 phút

90 phút

120 phút

60 phút Thời gian ngâm (phút)

0.00195

0.0019

0.00185

Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian đến nồng độ của dung dịch

) t ú h p l / g m

0.0018

0.00175

0.0017

0.00165

0.0016

( n ò m n ă c ố t n ậ V

0.00155

100

120

140

Thời gian ngâm (phút)

Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian đến vận tốc ăn mòn của dung dịch

Nhìn vào hình 3.2, hình 3.3 nhận thấy thời gian ngâm mẫu tăng thì tốc độ ăn

mòn giảm. Thời gian ngâm mẫu 30 phút có nồng độ sắt nhỏ và tốc độ ăn mòn cao khi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

tăng thời gian lên 60 phút nồng độ sắt tăng và tốc độ ăn mòn giảm. Tiếp tục tăng thời

gian lên 90 phút và 120 phút tốc độ ăn mòn giảm mạnh nồng độ sắt tăng cao. Từ kết

quả khảo sát trên chúng tôi chọn thời gian 60 phút/ lần ngâm.

Bảng 3.10: Tổng kết các điều kiện đo phổ F - AAS của sắt

Các yếu tố Fe

Vạch phổ hấp thụ (nm) 243,30

Khe đo (nm) 0,2

13 Cường độ dòng đèn (%Imax) (mA) Thông số máy đo Lưu lượng khí nén (99,9%) (l/phút) 15

2 Lưu lượng khí C2H2 (99,9%) (l/ phút)

Chiều cao Burner (nm) 9

Vùng tuyến tính (mg/l) 0,5 - 10

Giới hạn phát hiện (mg/l) 0,01

Giới hạn định lượng (mg/l) 0,04

Thời gian ngẫm mẫu khảo sát (phút) 60

3.2. Kết quả thực nghiệm

3.2.1. So sánh mức độ tương quan giữa phương pháp phân tích và các phương

pháp khác trong nghiên cứu ăn mòn thép

Để so sánh mức độ tương quan giữa phương pháp phân tích với phương pháp

điện hóa, phương pháp trọng lượng và phương pháp phân tích, chúng tôi tham khảo

một số kết quả nghiên cứu theo phương pháp trọng lượng và phương pháp điện hóa

trong tài liệu [6] để tiến hành so sánh giữa các phương pháp nghiên cứu ăn mòn thép

với nhau.

Theo tài liệu [6] thì kết quả nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn của caffeine

ở các nồng độ khác nhau cho thép CT3 trong dung dịch HCl 1M theo một số phương

pháp khác nhau như sau:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

* Theo phương pháp trọng lượng

Xử lý bề mặt mẫu thép CT3 trước khi ngâm sau đó đen đi cân. Tiến hành ngâm

mẫu thép CT3 trong dung dịch HCl 1M có chất ức chế caffeine ở các nồng độ khác

nhau trong thời gian một ngày lấy mẫu thép ra và rửa qua nước sấy khô đem cân lại

thu được khối lượng sắt bị ăn mòn, từ đó tính được hiệu quả bảo vệ ăn mòn theo công

H =

(3.3)

× 100

𝑣𝑢−𝑣𝑎𝑚 𝑣𝑢

thức 3.3:

Trong đó: vu, vam là tốc độ ăn mòn trong dung dịch nền và dung dịch nền có

chất ức chế.

Tốc độ ăn mòn thép và hiệu quả ức chế ăn mòn thép CT3 được trình bày ở

bảng 3.11.

Bảng 3.11: Khả năng ức chế ăn mòn thép CT3 ngâm trong

dung dịch HCl 1M một ngày và hiệu quả bảo vệ ăn mòn của caffeine

bằng phương pháp trọng lượng

0,00 0,01 0,05 0,10 0,50 1,00 2,00 3,00 CCaffeine (g/l)

2,68 2,61 2,34 1,43 0,73 0,36 0,31 0,18 VAM

H (%) - 8,97 18,29 50,12 74,53 87,60 89,31 93,62

Từ bảng 3.11 ta nhận thấy vận tốc ăn mòn giảm và hiệu quả bảo vệ ăn mòn

thép CT3 tăng khi tăng nồng độ chất ức chế caffeine trong môi trường HCl 1M khi

ngâm một ngày. Hiệu quả bảo vệ ăn mòn mạnh nhất của chất ức chế caffeiene ở nồng

độ 3,0 g/l đạt 93,62%.

* Theo phương pháp đường cong phân cực

Sử dụng phương pháp đường cong phân cực để đo và tính hiệu quả bảo vệ ăn

mòn thép CT3 trong môi trường HCl 1M với chất ức chế caffeine ở các nồng độ khác

nhau.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Hiệu quả bảo vệ ăn mòn tính theo công thức 3.3:

Kết quả thu được được trình bày ở bảng 3.12.

Bảng 3.12: Kết quả tốc độ ăn mòn của thép CT3 trong dung dịch HCl 1M và

hiệu quả bảo vệ ăn mòn của caffeine bằng phương pháp đường cong phân cực

R(Ω) H% Ccaffeine (g/L) Ecorr(V)

0.00 -0.46 77,71

0.01 -0.47 84,10 7,60

0.05 -0.47 91,12 14,72

0.10 -0.47 135,59 42,69

0,50 -0,47 246,96 68,53

1,00 -0,47 354,65 78,09

2,00 -0,46 391,27 80,14

3,00 -0,46 464,49 vx10 (mm/year) 8,76 8,01 7,40 4,94 2,81 1,91 1,73 1,44 83,54

Từ bảng 3.12 ta thấy tốc độ ăn mòn giảm mạnh và hiệu quả bảo vệ ăn mòn

thép tăng mạnh khi tăng nồng độ chất ức chế caffeine trong môi trường HCl 1M.

* Theo phương pháp quan sát:

Sử dụng phương pháp quan sát bề mặt vi mô để đánh giá khả năng hạn chế ăn

mòn thép CT3 khi có và không có chất ức chế caffeine 3,0g/l.

Hình 3.4: SEM hiển vi của thép CT3 khi không có và

có chất ức chế caffeine 3g/l

Như vậy hai phương pháp trên đều cho thấy khi nồng độ caffeine tăng thì

hiệu quả bảo vệ của caffeine tăng dần, đặc biệt ở vùng nồng độ từ 1,0g/l trở lên.

Tuy hai phương pháp định lượng trên cũng không phải hoàn toàn bằng nhau nhưng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

phản ánh xu hướng và hiệu quả có sự tương quan nhất định. Phương pháp quan sát 51

bề mặt vi mô cho ta thấy khi không có chất ức chế caffeine 3,0g/l trong môi trường

axit HCl 1M thì bề mặt mẫu thép CT3 có nhiều mảng bám mà đen do sắt bị ăn mòn

và có nhiều lỗ ăn mòn với khích thước nhỏ, còn khi có chất ức chế caffeine 3,0g/l

trong môi trường axit HCl 1M bề mặt mẫu thép CT3 sáng màu hơn và hầu như

không bị ăn mòn. Do đó để so sánh chúng tôi cũng lấy phần dung dịch sau thử

nghiệm ăn mòn 20 phút của thép CT3 trong dung dịch HCl 1M xác định nồng độ

sắt trong dung dịch nghiên cứu và từ đó tính tốc độ ăn mòn CT3 trong môi trường

này và hiệu quả bảo vệ ăn mòn theo công thức(3.4). Kết quả thu được trong bảng

H (%) =

3.13.

. 100%

(3.4)

𝐶0−𝐶𝑥 𝐶0

Trong đó: C0, Cx là nồng độ sắt trong dung dịch nền và dung dịch

nền có chất ức chế.

Bảng 3.13: Hiệu quả bảo vệ ăn mòn thép CT3 trong môi trường HCl 1M của

chất ức chế caffeine ở các nồng độ khác nhau bằng phương pháp phân tích

STT Dung dịch nghiên cứu Abs (Fe) CFe (ppm) H%

Nền 6 (HCl 1N, 20-30phút) 0,1675 6,755

HCl 1N + Caffeine 1g/l 0,0675 2,647 60,81

HCl 1N + Caffeine 3 g/l 0,0575 2,236 66,90

HCl 1N + Caffeine 2,5g/l 0,0537 2,080 69,21

HCl 1N + Caffeine 5g/l 0,0417 1,587 76,51

Như vậy từ các kết quả trên ta có thể thấy phương pháp điện hóa và phương

pháp phân tích, phương pháp phân tích và phương pháp trọng lượng đều có mối

tương quan với nhau. Tất cả các phương pháp trên đều cho thấy hiệu quả bảo vệ ăn

mòn tăng khi tăng nồng độ của các chất ức chế nhất là với các nồng độ lớn hơn

1,0g/l. Các kết quả này cho thấy phương pháp phân tích có thể dùng đánh giá tốc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

độ ăn mòn của mẫu nghiên cứu ăn mòn trong dung dịch. Vì vậy, trong các nghiên

cứu tiếp theo chúng tôi tiếp tục sử dụng phương pháp phân tích, cụ thể là phương

pháp phổ hấp thụ ngyên tử AAS để đánh giá tốc độ ăn mòn của thép CT3 trong dung

dịch HCl 0,001M; đánh giá khả năng ức chế ăn mòn của caffeine, ion Mn2+, Zn2+

đối với sự ăn mòn thép CT3 trong dung

và hỗn hợp caffeine với ion Mn2+ hoặc Zn2+

dịch HCl 0,001M.

3.2.2. Khả năng ức chế ăn mòn thép CT3 trong các môi trường HCl 0,001N của

các chất ức chế Caffeine và ion kim loại Mn2+, Zn2+

Để đánh giá khả năng ức chế ăn mòn của các chất ức chế độ lập Caffeine, Mn2+

và Zn2+ cho thép CT3 trong môi trường axit HCl 0,001N , mẫu thép được ngâm 60

phút trong dung dịch HCl 0,001N không có mặt chất ức chế và ngâm mẫu thép trong

dung dịch HCl 0,001N có mặt các chất ức chế caffeine, các ion kim loại Mn2+, Zn2+

ở các nồng độ khác nhau, sau đó tiến hành đo dung dịch thu được bằng phương pháp

phổ hấp thụ nguyên tử AAS thu được nồng độ của Fe có trong dung dịch ở bảng 3.15.

Từ đó tính ra được hiệu suất ức chế ăn mòn theo công thức 3.4.

Các kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.14

Bảng 3.14: Hiệu quả ức chế ăn mòn thép CT3 trong môi trường HCl 0,001N khi

có mặt độc lập các chất ức chế caffeine Mn2+ và Zn2+ ở các nồng độ khác nhau

Caffeine

Mn2+

Zn2+

Nồng độ

Hiệu

chất ức chế

Hiệu

Nồng

Nồng độ

quả

Nồng

trong môi

quả

Abs

độ Fe

Abs

Fe

bảo

Abs

độ Fe

trường HCl

bảo vệ

(ppm)

vệ

(ppm)

0,001N

(%)

Nền HCl 0.1730 5,965 0,1734 5,978 0,1726 5,949 0,001N

0,01 0.1517 5,231 12,30 0,1702 5,862 1,94 0,1553 5,340 10,24

0,05 0.0889 3,067 48,59 0,1654 5,696 4,72 0,1519 5,220 12,25

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

0,10 0.0867 2,969 50,23 0,1439 4,938 17,40 0,1514 5,202 12,56

0,50 0.0794 2,720 54,43 0,1389 4,762 20,34 0,1274 4,356 26,78

1,00 0.0749 2,568 56,96 0,1344 4,592 23,19 0,1120 3,848 35,32

2,50 0.0655 2,246 62,35 0,146 3,820 26,43 0,126 3,091 48,04

3,00 - 0,097 - 0.0609 2,085 65.04 0,129 - -

5,00 0.0731 2,502 58,05 0,093 3,320 44,46 0,098 2,070 65,20

7,50 0.173 0,138 1,930 67,71 0,095 2,11 64,53 - -

10,00 0.1517 0,1734 3,520 41,12 0,1726 2,00 66,38 - -

)

%

Mn2+

Zn2+

i

Caffeine

( ệ v o ả b ả u q u ệ H

8 6 4 Nồng độ dung dịch (g/l)

Hình 3.5: Hiệu suất bảo vệ thép CT3 trong môi trường HCl 0,001N khi có mặt

các chất ức chế độc lập Caffeine, Mn2+, Zn2+ ở các nồng độ khác nhau

Từ hình 3.5 ta có thể thấy hiệu quả bảo vệ ăn mòn thép CT3 của chất ức chế

độ lập caffeine trong môi trường axit HCl 0,001N tăng khi tăng nồng độ chất ức chế

caffiene. Ở nồng độ caffeine 0,001 g/l hiệu quả bảo vệ rất thấp chỉ đạt 12,30%. Khi

tăng nồng độ chât ức chế từ 0,05g/l - 1,00 g/l hiệu quả ức chế tăng trong khoảng

48,59% đến 56,96%. Tiếp tục tăng nồng độ caffeine từ 1,00g/l đến 3,00g/l trong môi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

trường axit HCl 0,001N hiệu quả ức chế tăng đáng kể và đạt hiệu quả bảo vệ cao nhât

là 65,04% ở nồng độ caffeine 3,00g/l. Tuy nhiên khi tăng nồng độ caffeine lên 5,00g/l

thì hiệu quả bảo vệ ăn mòn thép lại giảm đi so với hiệu quả bảo vệ ở nồng độ caffeine

3,00g/l.

Nhìn vào hình 3.5 đường biểu diễn hiệu quả bảo vệ ăn mòn thép CT3 trong môi

trường axit HCl 0,001N tăng khi nồng độ Mn2+ tăng nhưng đến một nồng độ của chất

ức chế nhất định hiệu quả bảo vệ ăn mòn lại giảm. Ở nồng độ Mn2+ 0,01g/l, 0,05g/l

hiệu quả đạt rất thấp không bảo vệ được ăn mòn. Khi tăng nồng độ Mn2+ trong môi

trường HCl 0,001N từ 0,10 - 2,50g/l hiệu quả bảo vệ ăn mòn tăng nhưng không đáng

kể chỉ đạt 26,43% ở nồng độ Mn2+ 2,50g/l. Tiếp tục tăng nồng độ của chất ức chế Mn2+

từ 2,50 lên 7,50g/l hiệu quả bảo vệ tăng mạnh từ 26,43% lên 67, 71% tức là tăng. Hiệu

quả bảo vệ ăn mòn cao nhất ở nồng độ 7,50g/l đạt 67,71% tăng lên lần so với hiệu qua

bảo vệ ở nồng độ 0,01g/l. Tuy nhiên khi tăn g nồng độ Mn2+ lên 10,00g/l hiệu quả bảo

vệ lại giảm so với hiệu quả bảo vệ ở nồng độ 7,50g/l.

Hiệu quả bảo vệ ăn mòn thép CT3 trong môi trường HCl 0,001N của chất ức

chế Zn2+ tăng lên khi tăng nồng độ chất ức chế. Ở nồng độ 0,01g/l hiệu quả bảo vệ ăn

mòn của Zn2+ chỉ đạt 10,24 %. Nhưng khi tăng nồng độ Zn2+ từ 0,05g/l lên 2,50 g/l

hiệu quả bảo vệ tăng cao từ 12,25% lên 48,04%. Tiếp tục tăng nồng độ Zn2+ từ 2,50g/l

lên 10 g/l hiệu quả bảo vệ tăng và hiệu quả bảo vệ đạt cao nhất ở nồng độ Zn2+ 10,00

g/l đạt 66,38% tăng 6,48 lần so với hiệu quả của Zn2+ ở nồng độ 0,01 g/l.

Từ hình 3.5 và từ bảng số liệu 3.14 ta có thể thấy hiệu quả bảo vệ ăn mòn của

các chất ức chế độ lập caffeine và các ion kim loại Mn2+, Zn2+ có sự khác nhau. Hiệu

quả bảo vệ độc lập của chất ức chế caffeine tuy có hiệu quả bảo vệ thấp hơn so với

hiệu quả bảo vệ độc lập của các chất ức chế ion kim loại, nhưng hiệu quả bảo vệ của

chất ức chế caffeine ổn định và tăng dần khi tăng nồng độ chất ức chế caffeine. Để

tăng hiêu quả bảo vệ ăn mòn thép CT3 chúng tôi sử dụng chất ức chế caffeine 3,00g/l

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

có hiệu quả bảo vệ ăn mòn mạnh nhất để kết hợp với các chất ức độc lập Mn2+, Zn2+

ở các nồng độ khác nhau để tìm ra sự kết hợp ở những khoảng nồng độ nào là hiệu

quả nhất để bảo vệ ăn mòn thép.

3.2.3. Khả năng ức chế ăn mòn thép CT3 trong môi trường axit HCl 10-3N khi kết

hợp caffeine với các ion kim loại Zn2+ và Mn2+

Để đánh giá khả năng ức chế ăn mòn khi kết hợp Caffeine 3g/l với các ion kim

loại Mn2+ và Zn2+ ở các nồng độ khác nhau cho thép CT3 trong môi trường axit HCl

0,001N, mẫu thép CT3 được ngâm 60 phút trong dung dịch HCl 10-3N có mặt chất ức

chế Caffeine 3,00g/l kết hợp với các ion kim loại Mn2+ và Zn2+ ở các nồng độ khác nhau

từ 0,10g/l đến 10,00g/l và không có mặt chất ức chế, sau đó tiến hành đo dung dịch thu

được bằng phương pháp AAS thu được nồng độ của Fe có trong dung dịch và độ hấp

thụ (Abs) từ đó tính được hiệu quả ức chế ăn mòn theo công thức 3.3.

Các kết quả được thể hiện ở bảng 3.15:

Bảng 3.15: Nồng độ Fe trong dung dịch nghiên cứu và hiệu quả ức chế

ăn mòn thép CT3 trong môi trường HCl 0,001N khi có mặt hỗn hợp chất ức chế

Caffeine 3g/l và Mn2+ ở các nồng độ khác nhau.

Zn2+ Mn2+

Abs Abs Nồng độ Fe (ppm) Nồng độ Fe (ppm)

Nồng độ chất ức chế kết hợp với Caffeine 3g/l trong môi trường HCl 0,001N Nền HCl 0,001N 0,1734 5,978 0,1726 5,949 Hiệu quả bảo vệ (%) Hiệu quả bảo vệ (%)

HCl 0,001N + 0.0546 1,881 0.0527 1,817 68,53 69,45 Caffeine 3g/l

0,1 0,1176 4,011 0,1038 3,524 32,90 40,76

0,5 0,1132 3,656 0,1193 3,481 38,84 41,49

1,0 0,139 3,550 0.0363 1,252 40,62 78,95

2,5 0.0412 1,421 0.0176 0,606 76,22 89,82

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

5,0 0.0461 1,589 0.0222 0.767 73,43 87,10

100

10,0 0.0715 2,466 0.0281 0,969 58,74 83,71

)

%

Mn2+

Zn2+

i

( ệ v o ả b ả u q u ệ H

6 Nồng độ dung dịch (g/l)

Hình 3.6: Hiệu suất bảo vệ ăn mòn thép CT3 trong môi trường HCl 0,001N khi

kết hợp chất ức chế caffeine 3,00g/l với các ion kim loại Mn2+ và Zn2+.

Từ hình 3.6 ta nhận thấy rằng khi thêm Mn2+ ở các nồng độ khác nhau vào dung

dịch HCl 0,001N + Caffeine 3,00g/l thì chúng đều có khả năng hạn chế ăn mòn.

Khả năng ức chế ăn mòn của hỗn hợp tăng khi ta tăng nồng độ của Mn2+ đến

một nồng độ thích hợp.

Ở nồng độ Mn2+ 0,10g/l hiệu quả bảo vệ đạt 32,90%, ở nồng độ 0,50g/l và

1,00g/l hiệu quả bảo vệ tăng. Hiệu quả bảo vệ của hỗn hợp trong dung dịch HCl

0,001N ở các nồng độ Caffeine 3,00g/l và Mn2+ 0,10g/l đến Mn2+ 0,50 g/l so với khi

chỉ dùng chất ức chế Mn độc lập trong môi trường axit HCl 0,001N ở nồng độ 0,10

g/l đến 0,50 g/l hiệu quả bảo vệ tăng lên.

Khi hỗn hợp có nồng độ Mn2+ tăng từ 2,5g/l lên 10,00 g/l hiệu quả bảo vệ giảm

đi từ 76, 22% giảm còn 58,74%. Hiệu quả bảo vệ của hỗn hợp Mn2+ 10,00g/l tăng

hơn so với khi dùng Mn2+ độc lập nhưng hiệu quả lại giảm đi so với khi dùng Caffeine

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

3,00g/l độc lập.

Ở nồng độ Mn2+ nhỏ hơn 1g/l thì hiệu quả bảo vệ của hỗn hợp kém hơn hiệu

quả khi dùng Caffeine 3,00g/l độc lập và hiệu quả bảo vệ của hỗn hợp tăng lên so với

hiệu quả bảo vệ khi dùng Mn2+ độc lập. Ở hỗn hợp có nồng độ Mn2+ từ 2,50 - 5,00g/l

thì hiệu quả bảo vệ tăng đáng kể so với khi sử dụng các chất ức chế Caffeine 3,00g/l

độc lập và chất ức chế Mn2+ độc lập ở các nồng độ tương ứng. Tuy nhiên ở nồng độ

Mn2+ trên 5,00g/l thì hiệu quả bảo của hỗn hợp cao hơn so với hiệu quả khi dùng

Mn2+ độc lập ở cùng nồng độ nhưng lại thấp hơn hiệu quả bảo vệ của caffeine 3g/l.

Hiệu quả bảo vệ của hỗn hợp cao nhất ở nồng độ Mn2+ 2,50 g/l đạt 76,22%.

Từ hình 3.6 ta nhận thấy rằng khi thêm Zn2+ ở các nồng độ khác nhau vào dung

dịch HCl 0,001N + Caffeine 3,00g/l đều có khả năng hạn chế ăn mòn thép CT3

Khả năng ức chế ăn mòn của hỗn hợp cao, khi tăng nồng độ Zn2+.

Ở nồng độ Zn2+ 0,10g/l hiệu quả bảo vệ đạt 40,76%, ở nồng độ 0,50 g/l hiệu

quả bảo vệ cao hơn nhưng không đáng kể. Hiệu quả bảo vệ của hỗn hợp trong dung

dịch HCl 0,001N ở các nồng độ caffeine 3g/l và Zn2+ 0,10- 0,50 g/l so với khi chỉ có

chất ức chế Zn2+ trong dung dịch HCl 0,001N ở nồng độ 0,10g/l đến 0,50 g/l hiệu quả

bảo vệ tăng lên.

Khi hỗn hợp có nồng độ Zn2+ tăng từ 5 g/l lên 10 g/l thì hiệu quả bảo vệ lại

giảm so với hiệu quả bảo vệ của hỗn hợp có nồng độ 2,5g/l nhưng hiệu qủa bảo vệ

cao hơn hiệu quả bảo vệ của chất ức chế độc lập caffeine 3g/l.

Ở nồng độ Zn2+ nhỏ hơn 0,50g/l thì hiệu quả bảo vệ của hỗn hợp kém hơn hiệu

quả khi dùng Caffeine 3,00g/l độc lập nhưng hiệu quả bảo vệ của hỗn hợp cao hơn so

với hiệu quả khi dùng Zn2+ độc lập ở cùng nồng độ, ở hỗn hợp có nồng độ Zn2+ từ 1 -

2,50g/l thì hiệu quả bảo vệ của hỗn hợp tăng đáng kể so với hiệu quả bảo vệ của Zn2+

dùng độc lập ở cùng nồng độ. Tuy nhiên ở nồng độ Zn2+ trên 5g/l thì hiệu quả bảo vệ

của hỗn hợp tăng đáng kể so với khi sử dụng các chất ức chế độc lập ở nồng độ tương

ứng nhưng hiệu quả bảo vệ của hỗn hợp lại giảm so với hiệu quả bảo vệ hỗn hợp ở

nồng độ 2,5 g/l. Hiệu quả bảo vệ của hỗn hợp tăng khi tăng nồng độ của Zn2+ ở mức

trung bình khi tăng nồng độ của Zn2+ quá cao thì hiệu quả bảo vệ lại giảm đi. Hiệu quả

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

bảo vệ của hỗ hợp tốt nhất ở nồng độ Zn2+ 3g/l đạt 89,82%.

Vậy để tăng hiệu quả bảo vệ ăn mòn thép CT3 trong môi trường axit HCl

0,001N nên kết hợp chất ức chế caffeine 3g/l với các ion kim loại Mn2+ và Zn2+ ở các

nồng độ khác nhau. Hiệu quả bảo vệ ăn mòn thép CT3 tốt nhất khi kết hợp chất ức

chế caffeine 3g/l với ion kim loại Mn2+ ở nồng độ 2,5 g/l đạt 76,22% và hiệu quả bảo

vệ ăn mòn thép CT3 tốt nhất khi kết hợp chất ức chế caffeine 3g/l với ion kim loại

Zn2+ ở nồng độ Zn2+ 2,5 g/l đạt 89, 82%. Để hiệu quả bảo vệ ăn mòn đạt tối ưu ta nên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

kết hợp caffeine 3g/l với ion kim loại Zn2+ ở nồng độ 2,5g/l.

KẾT LUẬN

Qua quá trình thực hiện luận văn chúng tôi đã thu được một số kết luận sau:

1. - Đã khảo sát và chọn được các điều kiện nguyên tử hóa mẫu tối ưu và phù

hợp để xác định Fe bằng phương pháp F - AAS.

+ Vạch phổ hấp thụ: 243,30 nm.

+ Khe đo: 0,2 nm.

+ Cường độ dòng đèn (%Imax) : 13A.

+ Lưu lượng khí nén: 15l/phút.

+ Lưu lượng khí C2H2: 2l/phút.

+ Chiều cao Burner: 9 nm.

- Kiểm tra ảnh hưởng của các nguyên tố có mặt trong mẫu dung dịch nghiên

cứu cho thấy các cation không gây ảnh hưởng đến kết quả của phép đo.

- Khoảng tuyến tính: 0,5 ppm - 10,0 ppm.

- Xây dựng đường chuẩn sắt

+ Phương trình đường chuẩn: y = 35,955x - 0,1778

+ Hệ số tương quan : R2= 0,9985

- Giới hạn phát hiện.

LOD = 0,0114 ppm.

- Giới hạn định lượng.

LOQ = 0,0342 ppm.

- Độ chụm

+ Độ lệch chuẩn SD = 0,0038

+ Độ lệch chuẩn tương đối %CV = 3,804%.

- Độ đúng, độ thu hồi.

Hiệu suất thu hồi của phép đo đạt từ 97,60% đến 98,36%.

2. Kết quả đánh giá tốc độ ăn mòn và hiệu quả ức chế ăn mòn theo phương

pháp phân tích và các phương pháp trong nghiên cứu ăn mòn thép như phương pháp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

trọng lượng, phương pháp quan sát và phương pháp đường cong phân cực có sự tương

đồng với nhau. Các phương pháp này đều cho thấy hiệu quả ức chế ăn mòn tăng khi

tăng nồng độ các chất ức chế nghiên cứu trong môi trường HCl 1N và hiệu quả bảo

vệ hiệu quả ở nồng độ các chất ức chế nghiên cứu lớn hơn 1,00g/l.

3. Thời gian ngâm mẫu thép trong dung dịch HCl 0,001N với các chất ức chế

nghiên cứu theo phương pháp phân tích là 60 phút/1 lần ngâm.

4. Hiệu quả ức chế ăn mòn thép CT3 trong môi trường HCl 0,001N cửa chất

ức chế caffeien ở các nồng độ khác nhau thấp hơn hiệu quả bảo vệ ăn mòn của các

chất ức chế ion kim loại Mn2+, Zn2+ trong cùng môi trường nghiên cứu.

- Hiệu quả bảo vệ ăn mòn thép cao nhất của chất ức chế caffeine ở nồng độ

3,00 g/l là 65,04%.

- Hiệu quả bảo vệ ăn mòn thép cao nhất của chất ức chế Mn2+ ở nồng độ 7,50g/l

đạt 67,71 %.

- Hiệu quả bảo vệ ăn mòn thép cao nhất của chất ức chế Zn2+ ở nồng độ 10,00

g/l đạt 66,38 %.

5. Khi dùng kết hợp chất ức chế caffeine 3,00g/l với các ion kim loại Mn2+,

Zn2+ ở các nồng độ khác nhau cho kết quả:

- Hiệu quả ức chế ăn mòn thép CT3 cao nhất khi kết hợp chất ức chế caffeine

3,00g/l với ion Mn2+ ở nồng độ 2,50 g/l đạt 76, 22%.

- Hiệu quả ức chế ăn mòn thép CT3 cao nhất khi kết hợp chất ức chế caffeine

3,00g/l với ion Zn2+ ở nồng độ 2,50 g/l đạt 89,82 %.

- Hiệu suất bảo vệ ăn mòn khi kết hợp caffeine 3,00g/l với ion Mn2+ kém hơn

hiệu suất bảo vệ ăn mòn khi kết hợp caffeine 3,00 g/l với ion Zn2+ trong cùng môi

trường nghiên cứu.

Từ những nghiên cứu trên có thể thấy phương pháp F - AAS là một phương

pháp thích hợp để phân tích các nguyên tố có hàm lượng nhỏ dạng vết như Fe với

ưu điểm là độ nhạy, độ lặp lại tốt, độ chính xác cao và ít bị ảnh hưởng bởi các

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

thành phần mẫu.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Tiếng việt

1. Trần Hiệp Hải, Phản ứng điện hóa và ứng dụng, Nxb Giáo dục, 2002, Hà Nội.

2. Trịnh Xuân Sén, Ăn mòn và bảo vệ kim loại, Nxb Đại học Quốc Gia Hà Nội,

2006, Hà Nội.

3. Lê Ngọc Trung, Ăn mòn và bảo vệ kim loại, Nxb ĐH Đà Nẵng, 2005, Đà Nẵng.

4. Nguyễn Văn Tuế, Ăn mòn và bảo vệ kim loại, Nxb Giáo dục, 2002, Hà Nội

5. Trương Ngọc Liên, Ăn mòn và bảo vệ kim loại, Nxb KH&KT, 2004, Hà Nội

6. Trương Thị Thảo (2012), Nghiên cứu tính chất điện hóa và khả năng ức chế ăn

mòn thép cacbon thấp trong môi trường axit của một số hợp chất có nguồn gốc

tự nhiên, Luận án tiến sĩ Hóa Học, Viện Hóa Học

7. Hoàng Nhâm (2003), Hóa học vô cơ - Tập 3, Nxb Giáo dục.

8. Hoàng Nhâm (2001), Hóa vô cơ Tập 2, Nxb Giáo dục.

9. Tường Thị Cẩm Nhung (2011), Phân tích và đánh giá hàm lượng Sắt, Mangan

trong nước giếng khoan bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa

(F - AAS), Luận văn thạc sĩ Khoa Hóa học, Đại Học Sư Phạm Thái Nguyên.

10. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nxb Đại học Quốc

Gia Hà Nội.

11. Dương Qung Phùng (2009), Một số phương pháp phân tích Điện hóa, Nxb Đại

học Sư phạm Hà Nội.

12. Trần từ Hiếu (2004), Hóa học phân tích, Nxb Đại học quốc gia Hà Nội.

13. Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích quang học trong hóa học, Nxb

Đại Học Quốc Gia Hà Nội.

14. Hồ Viết Quý (2009), Các phương pháp phân tích công cụ trong hóa học hiện đại,

Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội.

15. Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích quang học trong hóa học, Nxb

ĐHQG Hà Nội.

16. Trịnh Thế Dũng (2012), Phân tích, đánh giá hàm lượng các kim loại sắt, đồng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

và mangan trong nước mặt sông cầu chảy qua thành phố Thái Nguyên bằng

phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F - AAS), Luận án thạch sĩ Khoa

Hóa học, Trường Đại học Sư Phạm Thái Nguyên.

17. Tạ Thị Thảo (2013), Giáo trình thống kê trong hóa học phân tích, Hà Nội.

2. Tiếng anh

18. D.A. Jones, Principles and prevention of corrosion, Macmilan Publishing

Company, 1992, United States of America.

19. V.S. Sastri, Green corrosion inhibitors: theory and practice, Jonh Willey and Son,

2011, USA.

20. Y.J Yee, Green Inhibitors for Corrosion Control: A Study on the Inhibitive Effects

of Extracts of Honey and Rosmarinus Officinalis L. (Rosemary), thesis of Master

of Science, University of Manchester Institute of Science and Technology, 2004,

England.

21. Arzamaxov B.N, Vật liệu học, Nxb Giáo dục, 2004, Hà Nội.

22. Ivan P. Pozdnyakov, Victor F. Plyusnin, Vjacheslav P. Grivin, Dmitry Yu.

Vorobyev, Nikolai M. Bazhin, Stéphane Pagés, Eric Vauthey (2006),

“Photochemistry of Fe(III) and sulfosalicylic acid aqueous solutions”,

23. A. Ali Ensafi, T. Khayamian, A. Benvidi and E. Miromtaz (2006).

“Silmultanous Determination of Copper, Lead and Cadmium by Cathodic

Adsorptive Stripping Voltametry Using Artificial Neutral Network”. Analytica

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn

Chimica Acta, V.561, pp.225-231.