Estudo da reutilização de uma solução aquosa de ácido clorídrico com Base de Schiff (Salén) na decapagem de placas metálicas

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

Adão, J.R.U. (UNIVALI) ; Fischer, A.C.K. (UNIVALI) ; Almerindo, G.I. (UNIVALI) ; Corrêa, R. (UNIVALI) ; Mariot, P. (UNIVALI)

Resumo

A reutilização de produtos químicos, quando possível, é de extrema importância não só pela questão ambiental, mas também pelo âmbito financeiro. Tendo em vista que indústrias metalúrgicas, em alguns casos, utilizam soluções ácidas para a limpeza química de placas metálicas, objetivou-se nesse trabalho verificar a reutilização de uma solução aquosa de ácido clorídrico 5M com a Base de Schiff N,N-bis(salicilaldeído)- etilenodiamina, utilizando placas metálicas de liga Al-Mg-Si submetidas à imersão em solução. A presença da base na solução ácida acarretou em perdas de massa das placas metálicas na faixa entre 0,04 e 0,06%, ou seja, a ação anticorrosiva permaneceu efetiva ao longo de seis reusos. Analisou-se por micrografia as placas e verificou-se uma corrosão do tipo ataque uniforme.

Palavras chaves

Base de Schiff; Liga metálica Al-Mg-Si; Ácido clorídrico

Introdução

O notório crescimento industrial e o amplo crescimento demográfico, originados a partir de transformações socioeconômicas, refletem diretamente no meio ambiente devido ao enorme quantitativo de resíduos gerados (ARCHELA et al., 2003). À guisa de exemplo, pode-se citar uma empresa metalúrgica que compreende como uma etapa do seu processo a limpeza dos metais, ou placas metálicas, que pode ser química. Na limpeza química, a decapagem é uma etapa na qual ocorre a remoção da camada de óxido que pode ter sido formada. Os ácidos sulfúrico, fosfórico e clorídrico são os decapantes mais utilizados e possuem alta toxicidade e impacto no meio ambiente (KRÄNKEL, 2017). Logo, é relevante a realização de estudos para que a solução ácida utilizada nesse processo seja reaproveitada, porém sem perder a sua finalidade. Para garantir o tratamento das placas metálicas na proporção adequada, pode- se utilizar uma substância com capacidade anticorrosiva. Nesse contexto, há um crescente estudo quanto à aplicação de diferentes Bases de Schiff como agentes anticorrosivos (MISHRA, 2014; NAIK et al., 2016; YURT; ULUTAS; DAL, 2016). As Bases de Schiff são compostos que possuem uma dupla ligação entre um carbono e um nitrogênio (QUAN et al., 2002). Essas substâncias são obtidas a partir da condensação de um aldeído com uma amina sob diversos meios reacionais e diferentes condições de temperatura e agitação (WIETHAUS, 2010). O objetivo desse trabalho foi verificar a possibilidade da reutilização da solução aquosa de ácido clorídrico para a etapa de decapagem de placas metálicas de liga Al-Mg-Si com a adição da N,N-bis(salicilaldeído)- etilenodiamina como um agente anticorrosivo. Estudos sobre esse tema são escassos na literatura (MISHRA, 2014; NAIK et al., 2016; YURT; ULUTAS; DAL, 2016).

Material e métodos

Sintetizou-se a Base de Schiff N,N-bis(salicilaldeído)-etilenodiamina através da reação entre o salicilaldeído (Sigma Aldrich) e a etilenodiamina (Alphatec), conforme metodologia apresentada por Bordini (2000). Para os ensaios, foram utilizadas seis placas de liga de Alumínio-Magnésio- Silício 6063, de dimensões 5 x 3 x (0,0437 ± 0,0005) cm. A remoção da possível gordura existente foi realizada através de lavagem com Extran 5% (Merck) seguida de enxágue com água destilada. As placas foram posteriormente secas com ar quente. Preparou-se soluções aquosas de ácido clorídrico 5M. Adicionou-se 100 mL dessa solução ácida em dois recipientes, e aproximadamente 0,10 g da Base de Schiff em um deles. Mergulhou-se, por 6 minutos, uma placa na solução ácida de controle e outra na solução ácida com a base. Em seguida, fez-se a lavagem das placas com água destilada seguida de secagem com ar quente, resfriamento e aferição da perda de massa. Imergiu-se individualmente o restante das placas na solução com a Base de Schiff, com um intervalo de 10 minutos entre cada imersão. Um total de seis reusos da solução foi realizado. Repetiu-se a metodologia de lavagem e secagem para cada placa, conforme já mencionado. Para a análise das regiões de corrosão nas placas, submeteu-as ao microscópio ótico de modelo OM-220 (Topcon).

Resultado e discussão

Obteve-se um rendimento bruto de aproximadamente 96% na síntese da N,N- bis(salicilaldeído)-etilenodiamina. A Figura 1 apresenta os resultados obtidos em termos de perda percentual da massa das placas metálicas de acordo o número de vezes em que a solução ácida com a Base de Schiff foi reutilizada. A placa submetida à solução ácida de controle apresentou perda de massa média de 2,63%. A diferença entre a perda de massa das placas metálicas que ficaram em contato com a solução controle e a solução com base foi notória, e confirmou o efeito anticorrosivo da N,N-bis(salicilaldeído)-etilenodiamina. Os resultados de perda de massa das placas subsequentes que foram imersas variaram entre 0,038 e 0,060%, uma variação pequena que comprova a viabilidade da reutilização da solução ácida para a etapa de decapagem. Em relação às micrografias apresentadas na Figura 2, a micrografia da placa submergida em solução ácida com o inibidor (A) evidencia que a amostra apresenta corrosão ainda em estágio inicial. Os traços verticais são provenientes do processo de laminação ao qual foi submetida a liga, não tendo relação com a degradação da amostra. A micrografia da placa-controle (B), submergida em solução ácida sem inibidor, mostra que o processo de corrosão avançou para uma degradação pronunciada. Nas áreas claras o processo está em estágio inicial, enquanto que nas áreas escuras a degradação da liga tornou-se evidente.

Efeito da perda de massa de seis placas metálicas submetidas ao reuso da solução aquosa de ácido clorídrico 5M na presença de Base de Schiff.


Avaliação das zonas de corrosão nas placas submetidas à solução de HCl 5M através de micrografia em microscópio ótico.

Conclusões

Foi possível observar com os ensaios que a solução aquosa de ácido clorídrico associada à N,N-bis(salicilaldeído)-etilenodiamina pode ser reutilizada efetivamente por seis vezes, o que implica em uma redução de custos e consequente redução de resíduos gerados. A produção da Base de Schiff é promissora visto que a metodologia de síntese não é complexa e obteve-se um produto final com alto rendimento. Além disso, foi possível observar através da micrografia que a corrosão em ambas as amostras é do tipo ataque uniforme, sem a presença de pites. Por fim, estudos adicionais estão em andamento.

Agradecimentos

À Universidade do Vale do Itajaí, ao Laboratório de Síntese Orgânica e ao Laboratório de Metrologia e Metalografia pelo suporte físico; Ao Químico Lucas Morch Nicolaz

Referências

ARCHELA, E. et al. Considerações sobre a geração de efluentes líquidos em centros urbanos. Geografia, Londrina, v. 12, n. 1, p. 517-525, jan./jun. 2003.

BORDINI, J. Síntese e Imobilização do Catalizador [Ru(Salen)(NO)(H2O)]+ em Matrizes Inorgânicas Lamelares. 2000. 95 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Química, Setor de Ciências Exatas, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2000.

KRÄNKEL, F. Desenvolvimento Tecnológico DT-13: Pintura industrial com tintas em pó. Disponível em: <https://pt.scribd.com/document/270224077/WEG-apostila-curso-dt-13-pintura-industrial-com-tintas-em-po-treinamento-portugues-br-pdf>. Acesso em: 05 ago. 2017.

MISHRA, M. et al. Versatile coordination behaviour of a multi-dentate Schiff base with manganese(II), copper(II) and zinc(II) ions and their corrosion inhibition study. Inorganica Chimica Acta: The international Inorganic Chemistry Journal. Mmabatho. 28 out. 2014.

NAIK, U. J. et al. Electrochemical and theoretical investigation of the inhibitory effect of two Schiff bases of benzaldehyde for the corrosion of aluminium in hydrochloric acid. Journal Of Molecular Structure, [s. l.], v. 1125, p. 63-72, dez. 2016.

QUAN, Z. et al. Adsorption behaviour of Schiff base and corrosion protection of resulting films to copper substrate. Corrosion Science, [s. I.], v. 44, p. 703-715, 2002.

WIETHAUS, G. Síntese e Caracterização de Novas Iminas com Aplicação em Óptica Não-Linear. 2010. 163 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Química, Química Orgânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2010.

YURT, A.; ULUTAS, S.; DAL, H. Electrochemical and theoretical investigation on the corrosion of aluminium in acidic solution containing some Schiff bases. Applied Surface Science. Eskisehir, p. 919-925. fev. 2016.