Asit çözeltisi içinde alüminyumun korozyonunun aminoasitlerle kontrolü
Control of aluminium corrosion with amino acids in acidic solutions
Yazar: GÖZDE İNAL
Danışman: PROF. DR. MÜBECCEL ERGUN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Atmosferik korozyon = Atmospheric corrosion ; Donatı korozyonu = Reinforcement corrosion ; Gerilme korozyonu = Stress corrosion ; Gerilmeli korozyon çatlaması = Stress corrosion cracking ; Mikrobiyolojik korozyon = Microbiological corrosion ; Yer altı korozyonu = Underground corrosion ; Çukur korozyonu = Pitting corrosion

Özet:
Bu çalışmada alüminyumun kullanıldığı sistemlerde sitrik asit kullanımı sırasında meydana gelen korozyon olayının önlenmesi amaçlanmıştır. Alüminyumun korozyonunu önlemek için, kütlece %0,5 sitrik asit çözeltisi içinde L-Arginine, L- Asparagin Monohydrat, D- Mandelic Acid, DL- Methionine, D-Valine, L-Leucin, D-Phenylalanine, N-Asetil-L-Cysteine, L-Cysteinhydrocloride ve L-Aspartic Acid inhibitörleri ile çalışılmıştır. Tafel ekstrapolasyonu ve Lineer polarizasyon direnci yöntemiyle korozyon hızı belirlenmiş ve inhibitör verimleri hesaplanmıştır.
İnhibitör etkinliğinin adsorpsiyona katılan fonksiyonel grupların elektron yoğunluğu ile ilişkili oluğu ve bu inhibitörlerin etkinlikleri bir sıralama ile verilecek olursa L-Arginine ? L- Asparagin Monohydrat ?D- Mandelic Acid ? DL- Methionine ? D-Valine ? L-Leucin ? D-Phenylalanine ?N-Asetil-L-Cysteine sırasını izlediği saptanmıştır. Ayrıca bazı inhibitörlerin katodik inhibitör olarak davranış gösterdikleri bulunmuştur.  25oC sıcaklıkta yüksek verime sahip bu inhibitörlerin daha yüksek sıcaklıklardaki etkinliklerinin incelenmek amacıyla 35oC, 45oC ve 55oC sıcaklıklarda çalışılmış ve yüksek sıcaklarda da diğer inhibitörlere göre daha etkili oldukları belirlenmiştir. Verimi belli bir değerin üstünde olan bazı inhibitörlerin farklı konsantrasyonlardaki etkinliklerini de incelemek amacıyla 25oC sıcaklık ve 500 - 4000 ppm aralığındaki farklı konsantrasyonlarda deneyler yapılmıştır. Yüksek verime sahip olan L-Arginine, ve L- Asparagin Monohydrat için en yüksek verimler 25 oC?de 3000 ppm?de sırasıyla % 92,6 ve  % 84,1 olarak elde edilmiştir. DL- Methionine ve D-Valine için en yüksek verimler ise 25 oC?de 4000 ppm?de sırasıyla %88,8 ve %87,1 olarak elde edilmiştir. 
Aminoasitlerin adsorpsiyon yoluyla metal yüzeyi ile etkileşime geçtiği düşünülerek, adsorpsiyon izotermleri çizilmiş ve genel olarak adsorpsiyon izotermlerinin Langmuir izotermlerine uyduğu tespit edilmiştir.
İnhibitörlerin Aktivasyon enerjilerini (Ea) hesaplamak amacıyla sabit inhibitör konsantrasyonunda inhibitörlü ve inhibitörsüz ortamlar için Ln i - 1/T grafikleri çizilmiştir. Bu sayede aktivasyon enerjileri hesaplanarak adsorpsiyon türü belirlenmiştir. İnhibitör içermeyen ortama ait aktivasyon enerjisi, inhibitör içeren ortamdaki aktivasyon enerjisinden düşük çıkmıştır. Bu sonuç, inhibitörlü ortamda metalin çözünmesinin zorlaştığını, korozyon reaksiyonunun daha zor gerçekleşeceğini ve sonuç olarak korozyon hızını azaldığını göstermektedir.  
Kütlece % 0.5?lik sitrik asit çözeltisinde yüksek verime sahip olan L-Arginine, L- Asparagine-Monohydrat, DL- Methionine, D-Phenylalanine ve N-Acetyl-L-Cysteine inhibitörlerinin ikili karışımları ile 25°C?de ve farklı konsantrasyonlarda deneyler yapılmıştır. Oluşturulan ikili karışımların inhibitör etkinlikleri incelenmiştir. En yüksek verim 500 ppm L-Arg + 500 ppm DL-Meth karışımı için % 84,3 olarak bulunmuştur.

Abstract:
In this study, the purpose was the prevention of corrosion of aluminium in citric acid solutions. For prevention of aluminium corrosion in 0.5 wt % of citric acid solution; aminoacids used are L-Arginine, L- Asparagin Monohydrat, D- Mandelic Acid, DL- Methionine, D-Valine, L-Leucin, D-Phenylalanine, N-Asetil-L-Cysteine, L-Cysteinhydrocloride and L-Aspartic Acid.  The inhibition efficiencies and corrosion rates were determined with the use of Tafel extrapolation and Linear polarization method.
Inhibitor of efficiencies were found to be closely related to the functional groups on amino acids involved in the adsorption process. The inhibition efficiency seems to follow the order of L-Arginine ? L- Asparagin Monohydrat ?D- Mandelic Acid ? DL- Methionine ?D-Valine ? L-Leucin ? D-Phenylalanine ?N-Asetil-L-Cysteine. Some of these amino acids behaved as cathodic inhibitors. Experiments were carried out at 35oC, 45oC and 55oC at 1000 ppm with the amino acids of high efficiency. In order to examine the dependency of inhibitor efficiency on concentration, experiments to were carried out for the inhibitor concentration varying between 500 ? 4000 ppm at 25oC. High inhibitor efficiency was obtained for L-Arginine and L- Asparagin Monohydrat at 3000ppm at 25oC which as %92.6 and %84.1, respectively; for DL- Methionine and D-Valine were % 88.8 and % 87.1  (25oC at 4000 ppm).
I was thought that amino acids acts as inhibitor as result of adsorption. From the adsorption isotherms, it was seen that adsorption of inhibitors obeys generally Langmuir isotherms. 
With the use of Activation Energy (Ea),  were determined Lni - 1/T graphs for absence or presence of inhibitor at constant inhibitor concentration. In this way, the type of adsorption is determined by calculating the activation energies. The activation energy of the solution without inhibitor were lower than the activation energies of solutions with inhibitor. This result indicates that dissolution of metal becomes harder at the presence of inhibitor, corrosion reaction becomes harder and consequently corrosion rate decrease. Thus, protection effect was supported with activation energy, too.
In 0.5 wt % citric acid solution, the experiments were made with binary inhibitor blends which have high efficieny. L-Arginine, L- Asparagine-Monohydrat, DL- Methionine, D-Phenylalanine and N-Acetyl-L-Cysteine at 25°C were used in binary inhibitor blends at constant total inhibitor concentrations. The highest inhibitor efficiency was obtained for 500 ppm L-Arg + 500 ppm DL-Meth inhibitor blend as % 84.3.