kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2025-2(18)-62kaz44-1835Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)CHEMICAL TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ 1,2-ФЕНИЛЕНДИАМИНА И НАФТАЛИН-1,5-ДИСУЛЬФОНАТА НАТРИЯ ДЛЯ УСИЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ ОТ КОРРОЗИИ В 0,5 М РАСТВОРЕ H2SO4: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВЫВОДЫSYNERGISTIC EFFECT OF 1,2-PHENYLENEDIAMINE AND DISODIUM NAPHTHALENE-1,5- SULFONATE FOR ENHANCED CORROSION PROTECTION OF CARBON STEEL IN 0.5 M H2SO4 SOLUTION: EXPERIMENTAL AND THEORETICAL INSIGHTShttps://orcid.org/0009-0007-9236-6155КенжегалиеваР.KenzhegalievaR.

Роза Жалгасовна Кенжегалиева – магистрант, 

090000, Уральск, пр. Н. Назарбаева, 162

Roza Zhalgasovna Kenzhegalieva – master student, 

090000, Uralsk, N. Nazarbayev Ave. 162

rozka_k90@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0004-5948-3868ЖолдыбаевМ.ZholdybayevM.

Маджан Кобландыулы Жолдыбаев – студент 4 курса, 

090000, Уральск, пр. Н. Назарбаева, 162

Majan Kobylandyuly Zholdybayev – 4th year students, 

090000, Uralsk, N. Nazarbayev Ave. 162

gumarovkobylandy@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9248-2753АкатьевН.AkatyevN.

Николай Владимирович Акатьев – кандидат химических наук, старший преподаватель, 

090000, Уральск, пр. Н. Назарбаева, 162

Nikolay Vladimirovich Akatyev – candidate of chemical sciences, senior lecturer, 

090000, Uralsk, N. Nazarbayev Ave. 162

nikolay.akatyev@wku.edu.kzЗападно-Казахстанский университет им. М. УтемисоваКазахстанM. Utemisov West Kazakhstan UniversityKazakhstan20250807202502(18)511521Copyright © Кенжегалиева Р., Жолдыбаев М., Акатьев Н., 20252025Кенжегалиева Р., Жолдыбаев М., Акатьев Н.Kenzhegalieva R., Zholdybayev M., Akatyev N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1835

В данной работе исследуется ингибирование коррозии углеродистой стали в среде в 0,5 М растворе H2SO4 с использованием бинарной системы 1,2-фенилендиамина и нафталин-1,5-дисульфоната натрия. Экспериментальные методы, включая метод потери массы, электрохимические методы и анализ поверхности, продемонстрировали значительную эффективность ингибирования, достигающую 88,43% при оптимальных условиях. Синергетический эффект между двумя компонентами составил 2,59, что указывает на значительное повышение эффективности по сравнению с отдельными компонентами. Расчётные исследования с использованием методов молекулярной динамики и DFT выявили сильные взаимодействия, обусловленные образованием водородных связей под действием электростатических сил во время адсорбции, которые стабилизируют защитный слой на поверхности металла. Механизм адсорбции соответствовал модели адсорбции Ленгмюра, а полученные термодинамические параметры подтвердили самопроизвольную физическую адсорбцию ингибитора. Результаты электрохимического анализа показали, что бинарная система является ингибитором смешанного типа, эффективно снижающим процессы как анодной, так и катодной коррозии. Эти результаты дают ценную информацию о разработке синергетических систем ингибиторов для промышленного применения.

This work investigates the corrosion inhibition of carbon steel in 0.5 mol·dm⁻³ H₂SO₄ using a binary system of 1,2-phenylenediamine and disodium naphthalene-1,5-sulfonate. Experimental techniques, including weight loss assay, electrochemical methods, and surface analysis, demonstrated significant inhibition efficiency, reaching 88.43% under optimal conditions. The synergistic effect between the two components was evaluated as 2.59, indicating enhanced performance compared to individual components. Computational studies using molecular dynamics and DFT revealed strong interactions, driven by the formation of hydrogen bonding promoted by electrostatic forces during adsorption, which stabilize the protective layer on the metal surface. The adsorption mechanism was consistent with the Langmuir adsorption model, and obtained thermodynamic parameters confirmed spontaneous physisorption of the inhibitor. Electrochemical results identified the binary system as a mixed-type inhibitor, effectively reducing both anodic and cathodic corrosion processes. These findings provide valuable insights into the design of synergistic inhibitor systems for industrial applications.

защита металловсинергетический эффектингибиторы коррозииэффективность ингибированиямолекулярная динамикадескрипторы реакционной способностиmetal protectionsynergistic effectcorrosion inhibitorsinhibition efficiencymolecular dynamicsreactivity descriptorsReferencesKazieva R.Yu. Heteroorganic compounds are effective corrosion inhibitors of metal equipment / R.Yu. Kazieva, N.R. Abdullayeva, L.I. Aliyeva // Oil and Gas Business. – 2024. – № 2. – P. 141- 166. https://doi.org/10.17122/ogbus-2024-2-141-166.Kazieva R.Yu. Heteroorganic compounds are effective corrosion inhibitors of metal equipment / R.Yu. Kazieva, N.R. Abdullayeva, L.I. Aliyeva // Oil and Gas Business. – 2024. – № 2. – P. 141- 166. https://doi.org/10.17122/ogbus-2024-2-141-166.Ahmed M.A. Current and emerging trends of inorganic, organic and eco-friendly corrosion inhibitors / M.A. Ahmed, S. Amin, A.A. Mohamed // RSC advances. – 2024. – Т. 14, № 43. – P. 31877-31920. https://doi.org/10.1039/D4RA05662K.Ahmed M.A. Current and emerging trends of inorganic, organic and eco-friendly corrosion inhibitors / M.A. Ahmed, S. Amin, A.A. Mohamed // RSC advances. – 2024. – Т. 14, № 43. – P. 31877-31920. https://doi.org/10.1039/D4RA05662K.Kosmina M.M. Evaluation of the Effectiveness of Inhibitor Protection of Metal Surfaces in Aggressive Water-Oil Environments / M.M. Kosmina, Yu.V. Nosachova, T.O. Shablii // Bulletin of NTUU «Igor Sikorsky KPI». Series: Chemical Engineering, Ecology, and Resource Conservation. – 2024. – № 4. – P. 62-68. https://doi.org/10.20535/2617-9741.4.2024.319148.Kosmina M.M. Evaluation of the Effectiveness of Inhibitor Protection of Metal Surfaces in Aggressive Water-Oil Environments / M.M. Kosmina, Yu.V. Nosachova, T.O. Shablii // Bulletin of NTUU «Igor Sikorsky KPI». Series: Chemical Engineering, Ecology, and Resource Conservation. – 2024. – № 4. – P. 62-68. https://doi.org/10.20535/2617-9741.4.2024.319148.Development of green vapour corrosion inhibitor / Y.P. Asmara et al // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – IOP Publishing. – 2017. – Т. 257, № 1. – P. 012089. https://doi.org/10.1088/1757-899X/257/1/012089.Development of green vapour corrosion inhibitor / Y.P. Asmara et al // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – IOP Publishing. – 2017. – Т. 257, № 1. – P. 012089. https://doi.org/10.1088/1757-899X/257/1/012089.Molecular modelling of compounds used for corrosion inhibition studies: a review / Е.Е. Ebenso et al // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2021. – Т. 23, № 36. – P. 19987-20027. https://doi.org/10.1039/d1cp00244a.Molecular modelling of compounds used for corrosion inhibition studies: a review / Е.Е. Ebenso et al // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2021. – Т. 23, № 36. – P. 19987-20027. https://doi.org/10.1039/d1cp00244a.Javadian S. Synergistic effect of mixed cationic and anionic surfactants on the corrosion inhibitor behavior of mild steel in 3.5% NaCl / S. Javadian, A. Yousefi, J. Neshati // Applied Surface Science. – 2013. – Т. 285. – P. 674-681. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.08.109.Javadian S. Synergistic effect of mixed cationic and anionic surfactants on the corrosion inhibitor behavior of mild steel in 3.5% NaCl / S. Javadian, A. Yousefi, J. Neshati // Applied Surface Science. – 2013. – Т. 285. – P. 674-681. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.08.109.The synergistic effect of sodium phytate and benzotriazole as corrosion inhibitors of 20SiMn steel in 3.5 wt-% NaCl solution / F. Cao et al // Corrosion Engineering, Science and Technology. – 2023. – Т. 58, № 1. – P. 36-48. https://doi.org/10.1080/1478422X.2022.2132616.The synergistic effect of sodium phytate and benzotriazole as corrosion inhibitors of 20SiMn steel in 3.5 wt-% NaCl solution / F. Cao et al // Corrosion Engineering, Science and Technology. – 2023. – Т. 58, № 1. – P. 36-48. https://doi.org/10.1080/1478422X.2022.2132616.Aminocarboxylate corrosion inhibitors of carbon steel in tap water / Е. Amangeldieva et al // Engineering Journal of Satbayev University. – 2022. – Т. 144, № 5. – P. 11-18. https://doi.org/10.51301/ejsu.2022.i5.02.Aminocarboxylate corrosion inhibitors of carbon steel in tap water / Е. Amangeldieva et al // Engineering Journal of Satbayev University. – 2022. – Т. 144, № 5. – P. 11-18. https://doi.org/10.51301/ejsu.2022.i5.02.Черная смородина (Ribes Nigrum) из Западного Казахстана – новый природный экологически чистый ингибитор коррозии углеродистой стали / Н.В. Акатьев и др. // Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. – 2024. – Т. 1, № 2(14). – С. 390-401. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2024-2(14)-49.Черная смородина (Ribes Nigrum) из Западного Казахстана – новый природный экологически чистый ингибитор коррозии углеродистой стали / Н.В. Акатьев и др. // Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. – 2024. – Т. 1, № 2(14). – С. 390-401. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2024-2(14)-49.Development of new three-component BNP-inhibitor for carbon steel in 0.5 mol dm-3 HCl solution, Thermodynamic, adsorption and electrochemical studies / Т. Seilova et al // The International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. – 2024. – № 13. – Р. 1268-1291.Development of new three-component BNP-inhibitor for carbon steel in 0.5 mol dm-3 HCl solution, Thermodynamic, adsorption and electrochemical studies / Т. Seilova et al // The International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. – 2024. – № 13. – Р. 1268-1291.General atomic and molecular electronic structure system / M.W. Schmidt et al // Journal of computational chemistry. – 1993. – Т. 14, № 11. – P. 1347-1363. https://doi.org/10.1002/jcc.540141112.General atomic and molecular electronic structure system / M.W. Schmidt et al // Journal of computational chemistry. – 1993. – Т. 14, № 11. – P. 1347-1363. https://doi.org/10.1002/jcc.540141112.Klamt A. The COSMO and COSMO-RS solvation models / A. Klamt // WIREs Computational Molecular Science. – 2017. – № 8(1). – Р. e1338. https://doi.org/10.1002/wcms.1338.Klamt A. The COSMO and COSMO-RS solvation models / A. Klamt // WIREs Computational Molecular Science. – 2017. – № 8(1). – Р. e1338. https://doi.org/10.1002/wcms.1338.GROMACS: High performance molecular simulations through multi-level parallelism from laptops to supercomputers / M.J. Abraham et al // SoftwareX. – 2015. – № 1. – Р. 19-25. https://doi.org/10.1016/j.softx.2015.06.001.GROMACS: High performance molecular simulations through multi-level parallelism from laptops to supercomputers / M.J. Abraham et al // SoftwareX. – 2015. – № 1. – Р. 19-25. https://doi.org/10.1016/j.softx.2015.06.001.Density functional theory and molecular dynamics simulation studies of bio-based fatty hydrazide-corrosion inhibitors on Fe (110) in acidic media / N. Mazlan et al; // Journal of Molecular Liquids. – 2022. – № 347(1). – Р. 118321. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.118321.Density functional theory and molecular dynamics simulation studies of bio-based fatty hydrazide-corrosion inhibitors on Fe (110) in acidic media / N. Mazlan et al; // Journal of Molecular Liquids. – 2022. – № 347(1). – Р. 118321. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.118321.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.