Electrochemical and quantum chemical investigation to evaluate corrosion inhibition performance of therapeutic drug

ABSTRACT

The therapeutic drug Kanamycin (KYN) was applied as a possible green inhibitor for the corrosion mitigation of mild steel (MS) in 0.5 N HCl. Electrochemical techniques, quantum chemical calculations along with kinetic and thermodynamic parameters were evaluated. Kanamycin showed maximum efficiency of 80 % for the concentration of 1000 ppm in 0.5 M HCl at 303 K. Efficiency of the inhibitor decreased with an increase in temperature. The adsorption of KYN on mild steel was through physisorption and followed Langmuir adsorption isotherm. Experiment findings were supported by computational studies using Density Functional Theory (DFT) calculations. The surface study was performed by scanning electron microscope (SEM), Energy Dispersive X-ray (EDS), and “Atomic Force Microscope (AFM) techniques. FT-IR and XRD studies were done to reaffirm the adsorption of inhibitor. These calculations were useful in predicting the mechanistic aspects of corrosion. KYN emerged as an efficient green inhibitor with environmental benefits.

On a appliqué le médicament thérapeutique kanamycine (KYN) comme inhibiteur vert possible pour l’atténuation de la corrosion de l’acier doux (MS) dans le HCL 0.5 N. On a effectué des techniques électrochimiques et des calculs chimiques quantiques pour comprendre la capacité d’inhibition de KYN. On a évalué les paramètres cinétiques et thermodynamiques à l’aide de l’équation de la loi de vitesse d’Arrhenius et de l’équation d’état de transition. On a exploré le mode d’adsorption de KYC sur l’acier doux en ajustant les résultats dans divers modèles isothermes d’adsorption. On a réalisé l’étude de surface par des techniques de microscope électronique à balayage (MEB), de rayons X à dispersion d’énergie (EDS) et de microscope à force atomique (AFM). On a effectué des études de FT-IR et XRD pour réaffirmer l’adsorption de l’inhibiteur sur la surface. La kanamycine a montré une efficacité maximale de 80% pour l’ajout de 1000 ppm dans du HCl 0.5 M à 303 K. L’efficacité de l’inhibiteur diminuait avec l’augmentation de la température. L’adsorption de KYN sur l’acier doux se produisait par physisorption et suivait l’isotherme d’adsorption de Langmuir. Les conclusions des expériences ont été complétées et supportées par les études informatiques utilisant les calculs de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT). Ces calculs étaient utiles pour prédire les aspects mécanistes des processus d’inhibition de la corrosion. KYN a émergé comme un inhibiteur vert efficace avec des bénéfices environnementaux.

KEYWORDS:

• Mild steel
• therapeutic drug
• electrochemical techniques
• adsorption
• SEM
• AFM
• quantum chemical calculations
• acid corrosion

Acknowledgements

The authors are thankful to Department of Chemistry, MIT MAHE for the laboratory facilities, Department of Atomic and Molecular Physics MAHE, Central Instrumentation Facilities, MIT MAHE Manipal for providing necessary facilities.

Disclosure statement

The corresponding author claims no conflict of interest on behalf of all the authors.