Date of Award

6-2025

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Petroleum Engineering (MSPE)

Department

Chemical and Petroleum Engineering

First Advisor

Omar Awayssa

Second Advisor

Basim Mohammed Abu-Jdayil

Abstract

This thesis explores a novel green corrosion inhibitor derived from date fruit pomace extract (DFPE) for the protection of aluminum alloy 3003 in highly corrosive environments, specifically hydrochloric acid (HCl) and natural seawater. The central aim is to promote the sustainable reuse of agro-waste as an effective and eco-friendly alternative to conventional toxic inhibitors, aligning with environmental and industrial safety goals.

A comprehensive methodology was employed, including Soxhlet extraction (using both non-polar n-hexane and polar methanol-water solvents), rotary evaporation, and FTIR analysis to identify the active functional groups responsible for inhibition. Corrosion behavior was systematically evaluated using both mechanical (weight loss) and electrochemical techniques such as Tafel polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) under varied temperatures (30-60°C) and DFPE concentrations (from 0 up to 16,000 ppm), following ASTM G31 standards.

The results confirmed that inhibition efficiency (IE%) improved with increasing DFPE concentration and temperature. The optimum performance was observed at 14,000 ppm in 0.1 M HCl and 8,000 ppm in seawater, both at 60°C, achieving efficiencies up to 96%. Electrochemical tests validated these findings through significant reductions in corrosion current density (Icorr) and increases in charge transfer resistance (Rct). FTIR spectra indicated the presence of phenolic, hydroxyl, and carbonyl groups, supporting the mechanism of adsorptive film formation.

This study not only presents one of the first reported uses of date fruit pomace for aluminum corrosion protection, but also delivers a comparative analysis between mechanical and electrochemical methods, ensuring high data reliability. Importantly, the inhibition performance of DFPE was comparable to well-known commercial inhibitors such as Zn²⁺ and BTA, especially in chloride-rich media.

These findings validate DFPE as a viable green inhibitor for real-world applications, particularly in oilfield operations, marine structures, and desalination plants. The results support the industrial relevance of agro-waste valorization, offering a cost-effective, sustainable, and environmentally safe corrosion mitigation strategy for aluminum infrastructure.

Arabic Abstract


استخدام مخلفات ثمار التمر كمثبط تآكل أخضر للسبائك غير الحديدية

 تتناول هذه الرسالة دراسة مثبط تآكل طبيعي مشتق من مخلفات تمر البلح لحماية سبيكة الألمنيوم 3003 في بيئات شديدة التآكل، مثل حمض الهيدروكلوريك (HCl) ومياه البحر الاصطناعية. وتهدف الدراسة إلى إعادة استخدام المخلفات الزراعية بشكل مستدام كبديل آمن وصديق للبيئة للمثبطات الكيميائية السامة المستخدمة تجارياً.

شملت المنهجية استخراج المستخلص النباتي باستخدام جهاز سوكسلت بمذيبات قطبية وغير قطبية، وتركيزه باستخدام المبخر الدوّار، وتحليل FTIR لتحديد المجموعات الوظيفية الفعالة في التثبيط. كما تم تقييم أداء المثبط باستخدام طريقتي فقدان الوزن والاختبارات الكهروكيميائية مثل استقطاب تافل والتحليل الطيفي للممانعة الكهروكيميائية (EIS)، تحت درجات حرارة وتركيزات مختلفة تتراوح بين (30-60°C) و(0-16000 ppm)، وفقا لمعيار ASTM G31.

أظهرت النتائج أن كفاءة التثبيط زادت مع ارتفاع التركيز ودرجة الحرارة، حيث تم تسجيل أفضل أداء عند تركيز 14000 جزء في المليون في 0.1 مولاري HCl و 8000 جزء في المليون في مياه البحر عند 60°C. أكدت الاختبارات الكهروكيميائية ذلك من خلال انخفاض كثافة تيار التآكل (Icorr) وزيادة مقاومة انتقال الشحنة (Rct). كما أظهر تحليل FTIR وجود مجموعات فينولية وهيدروكسيلية وكربونيلية، مما يشير إلى تكوين طبقة ممتصة على سطح المعدن.

تُعدّ هذه الدراسة من أوائل الدراسات التي تثبت إمكانية استخدام مخلفات تمر البلح كمثبط طبيعي لتآكل الألمنيوم، وقد أظهرت كفاءتها بالمقارنة مع مثبطات تجارية معروفة مثل BTA و Zn²⁺. كما توفر تحليلا متكاملا بين النتائج الميكانيكية والكهربائية، وتدعم تطبيق هذا الحل الصديق للبيئة في الحقول النفطية، والمنشآت البحرية، ومحطات تحلية المياه.

Download
COinS