将药用废物（万古霉素）回收利用作为在1 M盐酸中抑制API 5L X60碳钢腐蚀的可持续方法：一项电化学与理论结合的研究

《Scientific Reports》：Recycling pharmaceutical waste (vancomycin) as sustainable corrosion inhibition for API 5 L X60 carbon steel in 1 M hydrochloric acid: a combined electrochemistry and theoretical study

　　

摘要

将过期的万古霉素重新用作1 M盐酸环境中API 5 L X60碳钢（X60-CS）的有效腐蚀抑制剂。这类过期药品通常会被焚烧而非回收利用。有趣的是，某些药物成分具有防止多种金属和腐蚀性液体腐蚀的特性。本研究旨在全面评估不同浓度万古霉素在酸性环境中对X60-CS的抑制效果。我们采用了多种方法来检测万古霉素的防腐性能，包括重量损失测试以及电化学方法，如动电极化法和电化学阻抗谱法。随着万古霉素浓度的增加，其抑制效率也会提升。在298 K条件下，最佳抑制效率分别为：重量损失94.2%，极化法92.3%，电化学阻抗谱法95.3%。万古霉素的吸附行为符合朗缪尔等温线，其活化能范围为（50.82–80.35 kJ mol?1），表明万古霉素是通过物理吸附作用与X60-CS表面发生相互作用的。动电极化实验结果显示，当抑制剂浓度分别为20 ppm和100 ppm时，腐蚀电流密度从244 μA cm?2降至54 μA cm?2。除了重量损失测试外，我们还通过傅里叶变换红外光谱法、原子力显微镜法、能量色散X射线光谱法和扫描电子显微镜法对表面进行了分析，证实了万古霉素确实会吸附在X60-CS表面。量子化学参数E_LUMO、E_HOMO以及\(\:\varDelta\:\)E与所研究药物的防护效率之间存在密切关联。此外，还通过分子动力学模拟预测了万古霉素在铁表面的构象吸附行为。所有测试方法得出的结果均较为一致。