Extrato da Pectis oligocephala como inibidor de corrosão do alumínio em H 2 SO 4 1M

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1 Extrato da Pectis oligocephala como inibidor de corrosão do alumínio em H 2 SO 4 1M Francisco Felipe Sousa Gomes* (IC)¹, José Amilcar Mendes de Araújo Neto (IC)¹, Rafaella da Silva Gomes (IC)¹, Laudelyna Rayanne Freitas de Oliveira (IC)¹, Mauro Filho Alves de Alencar (IC)¹, José Milton Ferreira Junior (PQ)¹ e Rui Carlos Barros da Silva (PQ)¹. Resumo A maioria dos inibidores de corrosão para metais em meios ácidos são indesejáveis devido à sua toxicidade para o meio ambiente e o seu custo elevado. A fim de encontrar uma alternativa menos prejudicial para o ambiente, as propriedades de diferentes partes das plantas do semiárido brasileiro têm sido estudados. Além de serem ambientalmente aceitáveis, os produtos naturais são baratos, facilmente disponíveis e materiais renováveis. Por outro lado, a característica mais importante do alumínio é a sua resistência à corrosão devido à presença de um aderente fina película de óxido que obtém a película de proteção sobre a superfície do metal. Este fato justifica o seu largo uso em indústrias como vasos de reação, tubos, máquinas, produtos químicos e baterias, mas nem sempre é impermeável à corrosão, sua camada protetora pode se tornar instável quando exposto a níveis de ph extremamente altas. O presente estudo tem como objetivo verificar a eficiência de inibição de corrosão do alumínio em H2SO4 1M do extrato de Pectis oligocephala. Ensaios de imersão foram realizados e espectrometria de absorção atômica e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram mantidas. A partir do conteúdo de íons de Al na solução, o valor de 62,25% de eficiência inibidora foi avaliado. As imagens de MEV evidenciaram uma diminuição da camada de óxido. As reações de corrosão na presença de extrato de P. oligocephala são muito complexas. Palavras-chave: Pectis oligocephala. Alumínio. Corrosão. ¹LECOM Laboratório de Eletroquímica e Corrosão Microbiana Universidade Estadual do Ceará

2 INTRODUÇÃO Soluções de ácido são geralmente utilizados na indústria para a limpeza, descalcificação e decapagem de estruturas metálicas, processos que são normalmente acompanhadas por dissolução considerável do metal. Um método útil para proteger metais e ligas implantados em serviço em ambientes agressivos contra a corrosão é a adição de espécies orgânica ou inorgânica para a solução em contacto com a superfície, a fim para inibir a reação de corrosão e, consequentemente, reduzir o taxa de corrosão. Certo número de compostos orgânicos[1] são conhecidos como sendo aplicável a inibidores de corrosão para a liga de alumínio em ambientes ácidos. Estes compostos geralmente contêm azoto, oxigênio ou enxofre, em um sistema conjugado e função via adsorção das moléculas na superfície do metal, criando uma barreira ao ataque corrosivo. [2]. Embora haja muitos compostos orgânicos com propriedade de inibição de corrosão, muitos desses são indesejáveis devido a sua toxicidade ao meio ambiente, e seu alto custo. Com o objetivo de se encontrar uma alternativa menos prejudicial ao meio ambiente, as propriedades de inibição de corrosão de extratos obtidos de partes diferentes das plantas do semiárido brasileiro têm sido estudadas [3]. Além de serem ambientalmente amigável e ecologicamente aceitáveis, os produtos vegetais são de baixo custo, facilmente disponíveis e são fontes renováveis de materiais. Uma planta do semiárido brasileiro estuda quanto ao seu uso fitoterápico é a Pectis. A planta Pectis oligocephala faz parte da família Asteraceae considerada a mais rica em número de espécies entre as Angiospermas é conhecida popularmente como limãozinho, alecrim do mato ou caminho do matoe éutilizada na medicina popular contra dores estomacais, cólicas, hipertenção, gripes e resfriados. Por outro lado, o alumínio é um metal resistente à corrosão devido à presença de uma película fina de óxido protetora aderente sobre a superfície. No entanto, a camada protetora pode se tornar instável quando expostas a meios agressivos. Alumínio e suas ligas são materiais muito atraentes para aplicações de engenharia, devido ao seu baixo custo e seu peso leve [4].

3 O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de inibição da corrosão do alumínio em ácido sulfúrico na presença do extrato de Pectis oligocephala. Para isto, foram realizados ensaios de imersão e conduzidas as técnicas de espectrofotometria de absorção atômica e de microscopia eletrônica de varredura. MATERIAS E MÉTODOS Preparação da amostra de alumínio As amostras de alumínio sob forma de disco de 1cm 2 de área foram polidas com lixas d água de granulometra 180, 220, 360 e 1200, consecutivamente. Logo após, foram lavadas com água destilada, em seguida secadas. Uma das faces do disco de alumínio foi isolada com material inerte. Esses tratamentos feitos com os discos de alumínio foram adotados para a realização do ensaio de imersão. Preparação do extrato da Pectis oligocephala As folhas da Pectis oligocephala foram coletadas no Campus do Itaperi, da Universidade Estadual do Ceará (UECE). As partes áreas da espécie foram secas à temperatura ambiente, posteriormente trituradas e submetidas à extração exaustiva com etanol por sete dias, procedendo-se em seguida a filtragem do material. O extrato obtido foi concentrado em evaporador rotativo à pressão reduzida para a obtenção do extrato etanoico. Preparação da solução de trabalho Foram medidos exatamente 0,1331g da massa do extrato, que foi adicionada a 500 ml de solução de H 2 SO 4 1M. A solução foi tratada sob agitação em uma chapa de aquecimento (aproximadamente 60 C) e em seguida em banho ultrassônico durante 35 minutos.

4 Ensaio de imersão Foi realizado o ensaio de imersão com 10 ml de solução de trabalho, para o tempo determinado (0.5; 1; 4; 10; 15 e 24 h ), a temperatura ambiente, tanto na presença como na ausência do extrato. Sendo que uma das faces do disco de alumínio encontrava-se isolada com material inerte. A partir desse ensaio, foi possível calcular o valor da taxa de corrosão do alumínio nas soluções. Posteriormente, foi determinada a eficiência de inibição de corrosão. O valor da eficiência de inibição, em porcentagem, foi calculado a partir da seguinte expressão: P EI S P S P C x100 onde EI é a eficiência inibitória; P S e P C são as taxas de corrosão do alumínio em solução na ausência e na presença do extrato, respectivamente, expressas em mg.cm -2.h -1. (1) Ensaio por espectrofotometria de absorção atômica Logo após ter sido realizado o ensaio de imersão, foram retirados 5 ml das soluções residuais para a determinação do teor de íons alumínio na solução, usando a técnica de espectrofotometria de absorção atômica, usando o espectrômetro da Varian, modelo SPECTRAA 55, disponível no Laboratório de Química Analítica e Química Ambiental (LAQAM), da UECE. Os valores foram obtidos em ppm e, a partir destes, pôde-se calcular a massa de íons Al em solução, através da expressão: M Al = C Al x V (2)

5 onde M Al é a massa referente aos íons de Al em solução, C Al é a concentração total de íons Al em solução em mg.l -1 e V é o volume da amostra utilizada no ensaio. Avaliação da superfície do alumínio Realizado o ensaio de imersão de 24 horas, na presença e na ausência do extrato, as amostras de alumínio foram cuidadosamente armazenadas e condicionadas para a caracterização de sua superfície. Para esta avaliação, utilizou-se o microscópio eletrônico de varredura, PHILIPS, modelo XL-30, disponível no Laboratório de Caracterização de Materiais da UFC. RESULTADOS E DISCUSSÃO A partir do gráfico da gavimetria (figura 1), podemos observar o comportamento do alumínio frente a solução ácida e frente a solução com o possivel inibidor de corrosão. O alumínio frente a solução ácida com extrato teve um maior ganho de massa. Podemos dizer que a solução com extrato favorecel a formação da possivel camada de proteção do alumínio. Podemos observar esse comportamento atrvés das seguintes reações: 4Al 3O 2Al O Al O 3H SO Al SO 3H O (1) (2) Com a realização dos ensaios de imersão, observou-se a formação de bolhas de hidrogênio e uma maior liberação de íons alumínio, como mostra a seguinte reação: 2Al 3H SO 2Al 3SO 3H (3)

6 Figura 1: Gráfigo da variação da massa de Al com tempo de imersão a temperatura ambiente Após o ensaio de imersão em solução ácida na presença e na ausencia do extrato da Pectis oligocephala, foram feitas as avaliações das superfícies do alumíno através da espectofotometria de absorção atômica. É de notar queo processo de corrosão na presençado extrato é muito complexo, o que está evidenciado na figura 2, que confirma a reação 3, que nos mostra que há uma maior liberação de íons alumínio na presença do ácido sulfúrico, desfavorecendo assim a formação da camada protetora sobre o alumínio. Figura 2: Gráfigo do teor de íons alumínio com tempo de imersão a temperatura ambiente.

7 A partir dos dados da espctrofotometria foi possivel calcular os valores da taxa de corrosão, que foi de 0,08534 e 0,03217 mg/cm 2.h na ausencia e na presença do extrato, respectivamente. A partir desses valores e de acordo com a realçao (1), pode-se calcular o valor da eficiencia de inibição que foi de 62,25 %. Com esse valor, o extrato pode ser assumido como um bom inibidor. Imagens microscópicas foram feitas e a partir delas pode-se ter a evidência de que a superfície Al praticamente não altera na presença do extrato (Figura 3), embora se verificado que a inibição da corrosão ocorra. Figura 2:As imagens do MEVda superfíciealpara24horasde tempode imersãoem: (a) H 2 SO 4 1Me (b) na presença do extrato de P.Oligocephala. CONCLUSÃO Concluiu-se que o extrato da Pectis oligocephala é considerado um bom inibidor de corrosão do alumínio em ácido sulfúrico 1M, pois sua eficiência de inibição em teor de íons Al na solução foi igual a 62,25%. De acordo com as imagens microscópicas, pode-se concluir que a superfície do alumínio não sofre muitas alterações, embora se observe que a inibição de corrosão tenha ocorrido.

8 AGRADECIMENTOS Os autores gostariam de expressar sinceros agradecimentos à FUNCAP e ao CNPq pelo suporte financeiro ao projeto de pesquisa no qual está inserido este trabalho. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] (Ameer et al, 2000;. Kissi et al, 2006;. Oguzie et al, 2004.; Oguzie, 2005; Tang, 2006; ebenso, 2003; Zhang, 2003; Harek e Larabi, 2004) [2] A.M.Fekry e M. A. Ameer. Corrosion inhibition of mild steel in acidic media using newly synthesized heterocyclic organic molecules. Inter. J.Hydrog. Energ. 35 (2010) [3] E. P. Oliveira Jr., G. V. Lima, C. E. C. Magalhães, R. C. B. da Silva, S. M. de Morais e S. M. O. Costa. Quim. Brasil, 4 (2010) [4] Davis, J.R. (editor) Metals Handbook, Volume th edition. ASM International, OH and

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