Experimental Study and Modeling of the Corrosion Inhibition of Mild Steel in 1M Hcl with Novel Friendly Butanolic Extract of Ephedra Major

Authors

  • Wafia Boukhedena Larbi Tebessi university
  • Samir Deghboudj
  • Merzoug Benahmed
  • Hocine Laouer

DOI:

https://doi.org/10.29356/jmcs.v66i2.1630

Keywords:

Ephedra major, corrosion, mild steel, hydrochloric acid, linear regression, quadratic regression

Abstract

Abstract. A novel Butanolic extract of Ephedra major (denoted EBEM) was investigated as corrosion inhibitor for mild steel in 1 M hydrochloric acid solution. The investigation was carried out using weight loss, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), Tafel polarization measurements, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and scanning electron microscopy (SEM) methods. The effect of temperature on the corrosion behavior of steel in HCl with the addition of the inhibitor was investigated in the temperature range 20-60°C. The inhibition efficiency was observed to increase with increasing concentration of the extract EBEM and deceased with increasing the temperature. Tafel curves have revealed that the EBEM possesses the indices of a mixed inhibitor. The adsorption of the inhibitor on the steel surface, follow Langmuir isotherm and its mode was found to be physical adsorption. Thermodynamic parameter (ΔG°ads) and activation parameters (Ea, ΔHa and ΔSa) were calculated to investigate the mechanism of inhibition. Obtained data were analyzed by suggesting two mathematical models based on linear and quadratic regressions, which takes into account the effect of concentration and temperature upon the inhibition efficiency. Experimental data were in good agreement with those predicted by both models.

 

Resumen. Se investigó un nuevo extracto butanólico de Ephedra major (denominado EBEM) como inhibidor de la corrosión del acero al carbono en una solución de ácido clorhídrico HCl 1 M. La investigación se llevó a cabo mediante métodos de pérdida de peso, espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS), mediciones de polarización de Tafel, espectroscopia infrarroja por transformación de Fourier (FT-IR) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Se investigó el efecto de la temperatura en el comportamiento de la corrosión del acero en HCl con la adición del inhibidor en el rango de temperaturas de 20-60°C. Se observó que la eficacia de la inhibición aumentó con el incremento de la concentración del extracto EBEM y disminuye con el aumento de la temperatura. Las curvas de Tafel han revelado que el EBEM posee los índices de un inhibidor mixto. La adsorción del inhibidor en la superficie del acero sigue la isoterma de Langmuir y su modo se encontró que era de adsorción física. Se calcularon los parámetros termodinámicos (ΔG°ads) y de activación (Ea, ΔHa y ΔSa) para investigar el mecanismo de inhibición. Los datos obtenidos se analizaron proponiendo dos modelos matemáticos basados en regresiones lineales y cuadráticas, que tienen en cuenta el efecto de la concentración y la temperatura sobre la eficacia de la inhibición. Los datos experimentales coincidieron con los predichos por ambos modelos.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Gu, T.; Chen, Z.; Jiang, X.; Zhou, L.; Liao, Y.; Duan, M.; Wang,H.; Pu, Q. Corros. Sci. 2015, 90, 118-132. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2014.10.004

Yıldız, R. Corros. Sci. 2015, 90, 544-553. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2014.10.047

Zarrouk, A.; Hammouti, B.; Lakhlifi, T.; Traisnel, M.; Vezin, H.; Bentiss, F. Corros. Sci. 2015, 90, 572-584. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2014.10.052

Lebrini, M.; Bentiss, F.; Vezin, H.; Lagrenée, M. Corros. Sci. 2006, 48, 1279-1291. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2005.05.001

Emregül , K.C.; Aksüt, A. Abbas. Corros. Sci. 2000, 42, 2051-2067. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2005.05.001

Xu, F. ; Duan, J.; Zhang, S.; Hou, B. Mater. Lett. 2008, 62, 4072-4074. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2008.05.037

Hazwan Hussin, M.; Rahim, A.A.; Ibrahim, M.N.M.; Brosse, N. Measurement. 2016, 78, 90-103. DOI: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2015.10.007

Torres, V.V; Amado, R.S.; Faiade Sáa, C.; Fernandez, T.L.; Riehl, C.A.; Torres, A.G.; D’Elia, E. Corros. Sci. 2011, 53, 2385-2392. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.03.021

Alibakhshi, E.; Ramezanzadeh, M.; Bahlakeh, G.; Ramezanzadeh, B.; Mahdavian. M.; Motamedi, M. J. Mol. Liq. 2018, 255, 185-198. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.01.144

El Ouadi, Y.; Lahhit, N.; Bouyanzer, A.; Elmsellem, H.; Majidi, L.; Znini, M.; Adbel-Rahman, I.; Hammouti, B.; Costa, J. Int. J. Dev. Res. 2016, 6, 6867-6874.

Kaur, J.; Daksh, N.; Saxena, A. Arab. J. Sci. Eng. 2022, 47, 57-74. DOI: https://doi.org/10.1007/s13369-021-05699-0

da Silva, M.V.L.; de Britto Policarpi, E.; Spinelli, A. J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2021, 129, 342-349. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtice.2021.09.026

Abbout, S.; Chebabe, D.; Zouahri, M.; Rehioui, M.; Lakbaibi, Z.; Hajjaji, N. J. Mol. Struct. 2021, 1240, 130611. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2021.130611

Boudiba, S.; Hanini, K; Boudiba, L; Saouane, I.; Benahmed, M. in : F. A. Badria (Ed.) Phenolic Compounds - Chemistry, Synthesis, Diversity, Non-Conventional Industrial, Pharmaceutical and Therapeutic Applications. London, United Kingdom. 2021. doi: 10.5772/intechopen.94825

Khadom, A. A.; Kadhim, M. M.; Anaee, A. R.; Mahood, H. B.; Mahdi, M. S.; Salman, A. W. J. Mol. Liq. 2021, 343,116978. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.116978

Daoud, D.; Douadi, T.; Hamani, H.; Chafaa, S.; Al-Noaimi, M. Corros. Sci. 2015, 94, 21-37. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2015.01.025

Aytaç, A. J. Mater. Sci. 2010 , 45,6812-6818. DOI: https://doi.org/10.1007/s10853-010-4779-7

Emregül, K. C.; Atakol, O. Mater. Chem. Phys. 2004, 83, 373-379. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2003.11.008

Hasanov, R. M.; Sadıkoğlu, M.; Bilgiç, S. Appl. Surf. Sci. 2007, 253, 3913-3921. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2006.08.025

JO'M, B.; Drazic, D. Electrochim. Acta. 1962, 7, 293-313. DOI: https://doi.org/10.1016/0013-4686(62)87007-8

Fiala, A.; Boukhedena, W.; Lemallem, S.E.; Brahim Ladouani, H.; Allal.H. J. Bio- Tribo-Corros. 2019, 5,1-17. DOI: https://doi.org/10.1007/s40735-019-0237-5

Satapathy, A. K.; Gunasekaran, G.; Sahoo, S. C.; Amit, K.; Rodrigues, P.V. Corrosi. Sci. 2009, 51, 2848-2856. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2009.08.016

Hussin, M. H.; Kassim, M. J. Mater. Chem. Phys. 2011, 125, 461-468. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.matchemphys.2010.10.032

Gunasekaran, G.; Chauhan, L. Electrochim. Acta. 2004, 49, 4387-4395. DOI: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2004.04.030

El-Etre, A. Mater. Chem. Phys. 2008, 108, 278-282. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2007.09.037

Uwah, I. E.; Okafor, P.; Ebiekpe, V. Arab. J. Chem. 2013, 6, 285-293. DOI: https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2010.10.008

Bentiss, F.; Lebrini, M.; Lagrenée, M. Corros. Sci. 2005, 47, 2915-2931. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2005.05.034

Aljourani, J.; Raeissi, K.; Golozar, M. Corro. Sci. 2009, 51, 1836-1843. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2009.05.011

Ammar, I.; El Khorafi, F. Corros. Mater. 1973, 24, 702-707. DOI: https://doi.org/10.1002/maco.19730240806

Krishnegowda, P. M.; Venkatesha, V. T.; Krishnegowda, P. K. M.; Shivayogiraju, S. B. Ind. Eng. Chem. Res. 2013, 52, 722-728. DOI: https://doi.org/10.1021/ie3018862

Benabid, S.; Douadi, T.; Issaadi, S.; Penverne, C.; Chafaa, S. MEAS. 2017, 99, 53-63. DOI: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2016.12.022

Bei, Q.; Jing, W.; Meng, Z.; Baorong, H. Corros. Sci. 2013, 75, 184-192. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2013.06.001

El-Askalany, A. H.; Mostafa, S. I.; Shalabi, K.; Eid, A. M.; Shaaban, S. J. Mol. Liq. 2016, 223, 497-508. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.08.088

Labjar, N.; Lebrini, M.; Bentiss, N. E. C.; El Hajjaji, S.; Jama, C. Mater. Chem. Phys. 2010, 119, 330-336. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2009.09.006

Bentiss, F.; Traisnel, M.; Vezin, H.; Hildebrand, H. F.; Lagrenée, M. Corros. Sci. 2004, 46, 2781-2792. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2004.04.001

Hamani, H.; Douadi, T.; Al-Noaimi, M.; Issaadi, S.; Daoud, D.; Chafaa, S. Corros. Sci. 2014, 88, 234-245. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2014.07.044

Bommersbach, P.; Alemany-Dumont, C.; Millet, J. P.; Normand, B. Electrochim. Acta. 2005, 51, 1076-1084. DOI: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2005.06.001

Lebrini, M.; Robert, F.; Lecante, A.; Roos, C. Corros. Sci. 2011, 53, 687-695. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2010.10.006

Hegazy, M.; Abdallah, M.; Awad, M. K.; Rezk, M. Corros. Sci. 2014, 81, 54-64. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2013.12.010

Benahmed, M.; Selatnia, I.; Djeddi, N.; Laouer, H. Afr. J. Chem. 2020, 3, 251-261. DOI: https://doi.org/10.1007/s42250-019-00093-8

Bobina, M.; Kellenberger, A.; Millet, J.P.; Muntean, C.; Vaszilcsin, N. Corro. Sci. 2013, 69, 389-395. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2012.12.020

Li, X.; Li, Q.; Xu, X.; Su, Y.; Yue, Q.; Gao, B. J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2016, 60, 564-572. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtice.2015.10.027

Döner, A.; Solmaz ; R.; Özcan, M.; Kardas, G. Corros. Sci. 2011, 53, 2902-2913. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.05.027

Tebbji, K.; Faska, N.; Tounsi, A.; Oudda, H.; Benkaddour, M.; Hammouti, B. Mater. Chem. Phys. 2007, 106, 260-267. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2007.05.046

Hamdy, A.; El-Gendy, N. S. Egypt. J. Pet. 2013, 22, 17-25. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2012.06.002

Ostovari, A.; Hoseinieh, S. M.; Peikari, M.; Shadizadeh, S. R.; Hashemi, S. J. Corros. Sci. 2009, 51, 1935-1949. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2009.05.024

Ramya, K.; Revathi Mohan, K. K.; Anupama, A. J. Mater. Chem. Phys. 2015. 149, 632-647. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2014.11.020

Fan, B.; Hao, H.; Yang, B.; Li, Y. Res. Chem. Intermed. 2018, 44, 5711-5736. DOI: https://doi.org/ 10.1007/s11164-018-3451-8

Khadom, A. A.; Abd, A. N.; Ahmed, N. A. S. Afr. J. Chem. Eng. 2018, 25, 13-21. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sajce. 2017.11.002

El bribri, A.; Tabyaoui, M.; El Attari, H.; Boumhara, K.; Siniti, M.; Tabyaoui, B. J. Mater. Environ. Sci. 2011, 2, 156-165.

Downloads

Published

2022-05-30

Issue

Section

Regular Articles

Similar Articles

You may also start an advanced similarity search for this article.