بازدارنده خوردگی یکی از روش‌های مهم برای کاهش سرعت تخریب فلزات در محیط‌های خورنده است و به همین دلیل در صنایع نفت و گاز، پالایشگاه‌ها، تصفیه آب، پتروشیمی و بسیاری از فرآیندهای شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بازدارنده‌های آلی با قرار گرفتن در سطح فلز و ایجاد یک لایه محافظ می‌توانند تماس مستقیم سطح فلز با عوامل خورنده را کاهش دهند و از پیشرفت واکنش‌های خوردگی جلوگیری کنند. نوع ماده مورد استفاده و میزان اثربخشی آن به عواملی مانند جنس فلز، ترکیب محیط، دما، اسیدیته و شرایط عملیاتی بستگی دارد. در بررسی مواد شیمیایی مورد استفاده در این حوزه، اسید فرمیک نیز به دلیل کاربردهای صنعتی خود و تأثیر محیط شیمیایی بر رفتار خوردگی مورد توجه قرار می‌گیرد و شناخت فرآیندهای تولید اسید فرمیک می‌تواند برای آشنایی بهتر با ویژگی‌های این ماده مفید باشد. انتخاب صحیح بازدارنده خوردگی باید بر اساس شرایط واقعی فرآیند و ویژگی‌های ماده مورد استفاده انجام شود.

بازدارنده خوردگی چیست و چگونه عمل می‌کند؟

بازدارنده خوردگی ماده‌ای است که با اضافه شدن به یک محیط خورنده، سرعت واکنش‌های منجر به تخریب فلز را کاهش می‌دهد. بسیاری از بازدارنده‌های آلی با جذب شدن روی سطح فلز، یک لایه محافظ ایجاد می‌کنند که تماس مستقیم سطح فلزی با آب، اکسیژن، یون‌های خورنده یا سایر عوامل مهاجم را محدود می‌کند. این فرآیند می‌تواند از طریق جذب فیزیکی، جذب شیمیایی یا ترکیبی از هر دو اتفاق بیفتد و نوع برهم‌کنش به ساختار بازدارنده و شرایط محیط بستگی دارد. در برخی ترکیبات آلی، اتم‌هایی مانند نیتروژن، اکسیژن، گوگرد یا فسفر می‌توانند در برهم‌کنش با سطح فلز نقش داشته باشند. عملکرد بازدارنده به تنهایی به ساختار شیمیایی آن وابسته نیست و عواملی مانند دما، غلظت ماده، جنس فلز، اسیدیته و ترکیب محلول نیز بر نتیجه نهایی اثر می‌گذارند. به همین دلیل، یک بازدارنده ممکن است در یک محیط عملکرد مناسبی داشته باشد اما در شرایط متفاوت به همان اندازه مؤثر نباشد.

انواع بازدارنده‌های خوردگی

بازدارنده‌های خوردگی را می‌توان بر اساس ساختار شیمیایی، نحوه عملکرد و محیط مورد استفاده به گروه‌های مختلفی تقسیم کرد. به طور کلی، بازدارنده‌ها در دو گروه اصلی آلی و معدنی قرار می‌گیرند و هر گروه شامل ترکیبات متنوعی با عملکردهای متفاوت است. در میان بازدارنده‌های آلی، آمین‌ها، ایمیدازولین‌ها، ترکیبات حلقوی نیتروژن‌دار، آزول‌ها و برخی ترکیبات دارای اتم‌های فعال از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند. بازدارنده‌های معدنی نیز می‌توانند با ایجاد شرایط مناسب برای تشکیل لایه محافظ یا تغییر واکنش‌های الکتروشیمیایی خوردگی، از فلز محافظت کنند. انتخاب میان این گروه‌ها به نوع فلز، محیط خورنده، دما، فشار، میزان اسیدیته و شرایط عملیاتی بستگی دارد. در کاربردهای صنعتی معمولاً عملکرد بازدارنده در شرایط واقعی فرآیند مورد بررسی قرار می‌گیرد و نمی‌توان یک ماده را برای تمام محیط‌ها مناسب دانست.

طبقه‌بندی بازدارنده‌های خوردگی آلی

آمین‌های چرب (Fatty Amines)

• مکانیزم: جذب قوی بر روی سطح فولاد و ایجاد لایه‌های آب‌گریز
• کاربردها: خطوط لوله نفت و گاز، واحدهای پالایشگاهی، تصفیه آب صنعتی
• مزایا: تشکیل لایه محافظ مؤثر، دامنه کاربرد وسیع، مقرون به صرفه

آمین‌های روغن تال (Tall Oil Amines)

• مکانیزم: حاصل از منابع طبیعی روغن تال، با عملکرد هم‌زمان به عنوان بازدارنده اسیدی و لایه‌ساز
• کاربردها: عملیات اسیدشویی، سیالات حفاری، فلوتاسیون مواد معدنی و سیستم‌های صنعتی چندمنظوره
• مزایا: منشاء تجدیدپذیر، بازدهی بالا در محیط‌های اسیدی، قابلیت استفاده چندگانه

بازدارنده‌های بر پایه آمین (آمین‌های نوع اول، دوم، سوم و ایمیدازولین‌ها)

• مکانیزم: تشکیل لایه‌های شیمی‌جذب یا فیزیکی‌جذب شده بر سطح فلز برای جلوگیری از خوردگی یکنواخت و موضعی
• کاربردها: خطوط لوله، سیستم‌های تزریق آب، تجهیزات فرایندی
• مزایا: سازگاری بالا، عملکرد مؤثر در گستره وسیعی از pH، مناسب برای محیط‌های گازی و مایع

ترکیب آلی فسفونیوم (THPS – Tetrakis(hydroxymethyl)phosphonium sulfate)

• مکانیزم: عملکرد دوگانه – کنترل رشد میکروبی و بازدارندگی خوردگی از طریق برهم‌کنش سطحی
• کاربردها: سیستم‌های تزریق آب در صنایع نفت و گاز، برج‌های خنک‌کننده، مدارهای آب صنعتی
• مزایا: زیست‌تخریب‌پذیر، سمیت پایین، سازگار با محیط زیست، کارکرد چندگانه (بازدارنده خوردگی + بایوساید)

سایر بازدارنده‌های آلی

• آزول‌ها ( مانند بنزوتری‌آزول BTA و تولیل‌تری‌آزول: TTA ): مناسب برای مس و آلیاژهای آن.ها
• ترکیبات آمونیوم چهارظرفیتی: بازدارنده خوردگی همراه با خاصیت ضد میکروبی.
• فرمولاسیون‌های آلی ترکیبی: ویژه شرایط سخت شامل دما و شوری بالا یا محیط‌های چندفازی.

مکانیزم عملکرد بازدارنده‌های آلی

بخش مهمی از عملکرد بازدارنده‌های آلی به توانایی مولکول آن‌ها برای برهم‌کنش با سطح فلز و تشکیل یک لایه محافظ مربوط می‌شود. زمانی که مولکول‌های بازدارنده روی سطح فلز جذب می‌شوند، می‌توانند بخش‌هایی از سطح را پوشش دهند و دسترسی عوامل خورنده به فلز را کاهش دهند. در برخی ترکیبات، وجود اتم‌های نیتروژن، گوگرد یا اکسیژن و همچنین ساختارهای دارای الکترون‌های π می‌تواند در فرآیند جذب و برهم‌کنش با سطح فلز نقش داشته باشد. این جذب ممکن است به صورت فیزیکی، شیمیایی یا ترکیبی از هر دو نوع انجام شود و شدت آن به ساختار مولکول و شرایط محیط وابسته است. تشکیل لایه محافظ باعث می‌شود واکنش‌های الکتروشیمیایی مرتبط با خوردگی محدود شوند و در نتیجه سرعت تخریب فلز کاهش پیدا کند. با این حال، میزان حفاظت به غلظت بازدارنده، دما، اسیدیته، جنس فلز و ترکیب محیط خورنده نیز وابسته است.