Химия и химические технологии/

5. Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий

К.х.н. Фогель Л.А., д.х.н. Стацюк В.Н., Иманбаева А.Б.

АО «Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского» Республика Казахстан

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ЛАТУННОГО ЭЛЕКТРОДА В ПРИСУТСТВИИ ЛИГНОСУЛЬФОНАТА НАТРИЯ

С целью создания многофункциональных ингибиторных композиций на основе фосфорсодержащих комплексонов [1-4] и усиления их способности предотвращать солеотложение вводят различные соединения. Особое место занимают композиции на основе дешевого и доступного в промышленном объёме сырья. Наиболее целесообразным может быть включение в ингибиторную композицию лигносульфоната натрия. Это соединение относится к полимерным электролитам и является анионным ПАВ. Полифункциональность этого соединения обусловлена наличием метаксильных, фенольных, карбонильных и карбоксильных групп [5,6], обладающих ярко выраженной способностью связывать ионы жесткости.

Однако электрохимическая активность лигносульфоната натрия и его способность влиять на коррозионные процессы практически не исследована, что особенно важно при использовании лигносульфоната натрия в составе ингибиторных композиций на нефтепромысловом оборудовании Западного Казахстана, когда наряду с процессами солеотложения, как правило, имеют место сильно выраженные коррозионные процессы.

Настоящая работа посвящена исследованию электрохимического поведения лигносуфоната натрия на латунном электроде (Л 63) и его влиянию на коррозионные процессы. Электрохимическое исследование проводили методом снятия циклических вольтамперных кривых на потенциостате Gamry Reference 3000 (США), в герметичной трехэлектродной ячейке при 25⁰С. Рабочим электродом служил латунный электрод Л 63 с видимой поверхностью 0,03 см². Вспомогательным электродом был платиновый электрод с поверхностью 2 см². В качестве электрода сравнения использовали хлорсеребряный электрод (Ag/AgCI, нас. KCI) с потенциалом 196 мВ относительно водородного электрода. Фоновым электролитом служил раствор 0,3М Na₂SO₄(соль Na₂SO₄ “х.ч„). Лигносульфонат натрия (пр-во ALDRICH, Германия) имел квалификацию «х.ч.», м.в. = 52.0. Циклические вольтамперные кривые снимали в интервале потенциалов от 0,5 до -1,1 В с последующим изменением развертки потенциала.

На рисунке 1приведены циклические вольтамперные кривые, полученные на латунном электроде в 0,3 М Na₂SO₄(рН=5,8) без лигносульфоната натрия (рисунок 1а) и с добавкой лигносульфоната натрия (рисунок 1б).

$C:\Documents and Settings\Администратор\Мои документы\Со старого компьютера\New Folder\2014\рисунки к статье\1(1).png$ $C:\Documents and Settings\Администратор\Мои документы\Со старого компьютера\New Folder\2014\рисунки к статье\1(2).png$

а б

Концентрация лигносульфоната натрия (М): 1- 0; 2 – 3,8^.10^-3

Рисунок 1 – Циклические вольтамперные кривые латунного электрода в 0,3 М Na₂SO₄(рН=5,8)

Согласно рисунку 1а на циклических вольтамперных кривых латунного электрода в катодной области наблюдается четко выраженный максимум тока (А) Е= 0 В. Величина тока этого максимума составляет 0,422 мА. Помимо характеристического максимума (А) в катодной области наблюдается пологий максимум (Б) (Е= -0,52 В) и небольшой максимум тока (Г) (Е=-1,3 В). На обратном ходе вольтамперных кривых наблюдается анодный максимум тока (С) (Е= -0.43 В, I_м = 0,214 мА) и пологий максимум (D) (Е=-0,27 В).

Увеличение числа циклов приводит к незначительному росту тока максимумов (А), (С) и (D). В присутствии лигносуфоната натрия (рисунок 1 б) при циклировании происходит значительный рост тока катодного максимума (А), появление катодного максимума (В) (Е =1,02 В) и увеличение тока максимума (С). Потенциал максимума тока (А) по мере циклирования смещается в сторону отрицательных значений, что свидетельствует о влиянии продуктов, образующихся при анодной поляризации латунного электрода в присутствии лигносульфоната натрия, на протекание катодной реакции.

Более наглядно влияние лигносуфоната натрия на ход циклических вольтамперных кривых (первый и седьмой циклы) латунного электрода видно из зависимостей величин тока максимумов (А) и (С) от концентрации лигносульфоната натрия (рисунок 2).

В соответствии с рисунком 2 на первом цикле вольтамперных кривых латунного электрода величины тока максимумов (А) и (С) меняются незначительно. С увеличением числа циклов наблюдается рост тока максимумов (А) и (С). На седьмом цикле происходит резкий рост тока максимумов (А) и (С) с увеличением концентрации лигносульфоната натрия вплоть до концентрации 3,8^.10^-3 М. При дальнейшем росте концентрации лигносульфоната натрия величина тока (А) несколько понижается, а величина тока максимума (С) остается практически постоянной.

$C:\Documents and Settings\Администратор\Мои документы\Со старого компьютера\New Folder\2014\Статья Влияние лигнос\рисунки к статье\2(2).png$ $C:\Documents and Settings\Администратор\Мои документы\Со старого компьютера\New Folder\2014\Статья Влияние лигнос\рисунки к статье\2(1).png$

а б

Обозначения кривых: а- максимум (А); б – максимум (С); № цикла: 1-1; 2-7.

Рисунок 2 – Влияние лигносульфоната натрия на величину тока максимумов (А) и (С) на циклических вольтамперных кривых латунного электрода в 0,3 М Na₂SO₄(рН=5,8)

Таким образом, сопоставляя циклические вольтамперные кривые латунного электрода в растворах, близких к нейтральным, следует отметить, что присутствие лигносульфоната натрия приводит к изменению величин тока и потенциалов анодных и катодных максимумов, что может быть обусловлено образованием на поверхности электрода комплексных соединений ионов меди с лигносуфонатом натрия.

Литература:

1. Дятлова Н.М., Тёмкина В.Я. Попов К.И. Комплексоны и комплексонаты металлов. Москва: Химия, 1988. 539 с.

2. Бондарь Ю.Ф., Маклакова В.П., Гронцит Р.К. Применение фосфорорганических соединений для борьбы с накипеобразованием в оборотных системах охлаждения // Теплоэнергетика. – 1976, № 1. – С.70-73.

3. Стацюк В.Н., Фогель Л.А., Айт С., Иманбаева А.Б. Электродные реакции на латунном и медном электродах в растворах ингибиторов коррозии на основе фосфоновых кислот // Материалы Международного российско-казахского семинара «Проблемы современной электрохимии и коррозии металлов». – Тамбов, 2013. – С. 2325-2329.

4. Стацюк В.Н., Фогель Л.А., Ахмет О., Тилепберген Ж.Ж. Электродные реакции латунного электрода в растворах НТФ и ОЭДФ // Известия НАН РК (сер. хим.). - 2012. - № 3. – С.54-59.

5. Сарканен К.Х., Людвиг Г.В. Лигнины (структура, свойства и реакции). М.: Наука, 1975.- 632 с.

6. Бровко О.С., Паламарчук И.А., Макаревич Н.А., Бойцова Т.А. Полимолекулярные характеристики лигносульфонатов натрия, хитозана и полиэтиленполиамина // Химия растительного сырья.- 2009.- №1.- С. 29–36.