Rize-Sourced Hazelnut Shell Ash as a Green Corrosion Inhibitor for Fe Metal in 1 % NaCl: Electrochemical Evaluation and Mechanistic Insightstion and Mechanistic Insights

The corrosion behavior of iron (Fe) in 300 mL of 1% NaCl solution containing different concentrations of hazelnut shell ash (HSA) 3.34% (v/v), 8.34% (v/v), and 25% (v/v) was investigated at 25°C using electrochemical techniques. The investigations carried out using open-circuit potential (EOCP), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and current–potential (Tafel) polarization techniques. The results showed that the addition of HSA significantly shifted the potential of the Fe in the cathodic direction and raised the pH of the solution (pH 5.8 to ~10) at all concentrations. Furthermore, containing 3.34 % of HSA, the corrosion rate (icorr) decreased from 0.50 µA cm⁻² to 0.15 µA cm⁻² according to Tafel results, Fe corrosion decreased by approximately 70%. Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) analyses revealed that Fe, Ni, Cr, and Co heavy metal ions migrated into the working solution; it was determined that the addition of HSA significantly reduced the concentration of these ions in the solution. The decrease was particularly pronounced for Fe ions; Fe²⁺/Fe³⁺ concentrations decreased from 203 ppb to <33 ppb (25% v/v), <35 ppb (8.34% v/v) and <22 ppb (3.34% v/v), respectively. The detection of lower ion concentrations at 3.34 % HSA indicated that HSA has a high inhibitory effect. These results demonstrated that HSA is an effective candidate for ‘green inhibitor’ in terms of reducing corrosion and can significantly reduce environmental impact by limiting the release of heavy metal into the environment. The ICP-MS findings found to be highly consistent with the electrochemical methods.

Farklı konsantrasyonlarda fındık kabuğu külü (HSA) 3,34% (v/v), 8,34% (v/v) ve 25% (v/v) içeren 300 mL %1 NaCl çözeltisinde demirin (Fe) korozyon davranışı, 25°C'de elektrokimyasal teknikler kullanılarak incelenmiştir. Bu teknikler, açık devre potansiyeli (EOCP), Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) ve akım–potansiyel (Tafel) polarizasyon ölçümleri ile gerçekleştirildi. Elde edilen sonuçlar, HSA ilavesinin Fe elektrodunun potansiyelini belirgin biçimde katodik yönde kaydırdığını ve tüm konsantrasyonlarda çözeltinin pH’ını yükselterek ortamı bazik hale getirdiğini (pH 5.8 den ~10’a) gösterdi. Ayrıca, 3.34 % HSA içeren çözeltide, Tafel sonuçlarına göre demirin korozyon hızı (icorr) 0.50 µA·cm⁻²’den 0.15 µA·cm⁻²’ye düştü ve demirin korozyonu yaklaşık %70 oranında azaldı. İndüktif eşleşmiş plazma kütle spektrometresi (ICP-MS) analizleri, Fe, Ni, Cr ve Co ağır metal iyonlarının çalışma çözeltisine geçtiğini ortaya koymuş; HSA ilavesinin bu iyonların çözeltideki derişimini önemli ölçüde azalttığı belirlendi. Azalma özellikle Fe iyonları için belirgindir; Fe²⁺/Fe³⁺ konsantrasyonları 203 ppb’den sırasıyla <33 ppb (25%), <35 ppb (8,34%) and <22 ppb (3,34%), seviyelerine düştü. İyon derişimlerinin 3,34% (v/v) HSA'da daha düşük tespit edilmesi, HSA’nın inhibitör etkinliğinin yüksek olduğunu gösterdi. Bu sonuçlar, HSA’nın korozyonu azaltma açısından etkili bir “yeşil inhibitör” adayı olduğunu ve ağır metalin ortama yayılımını sınırlandırarak çevresel etkiyi önemli ölçüde azaltabileceğini gösterdi. ICP-MS bulgularının elektrokimyasal verilerle yüksek düzeyde tutarlılık gösterdiği belirlendi.