Abstract

A eficiência da inibição (EI) de um extrato aquoso de alho no controle da corrosão do aço carbono em água de poço na ausência e presença de Zn2+ tem sido avaliada pelo método de perda de massa. A formulação constituída por 2 mL de extrato de alho e 25 ppm Zn2+ oferece 70% de eficiência de inibição ao aço carbono imerso em água de poço. O estudo de polarização revela que essa formulação controla predominantemente a reação anódica. Os espectros do FTIR revelam que a película protetora consiste de complexo Fe2+-allicina e Zn(OH)2.

1. Introdução

Inibidores amigos do ambiente têm atraído vários pesquisadores. Os produtos naturais são não tóxicos, biodegradáveis e facilmente disponíveis. Eles têm sido amplamente utilizados como inibidores. Produtos naturais como a cafeína têm sido utilizados como inibidores. A inibição da corrosão do aço por extratos vegetais em meio ácido tem sido relatada. A natureza inibidora da escala de extratos vegetais para vários tipos de metais é resumida brevemente . Extrato aquoso de folhas de alecrim, Zanthoxylum alatum e Law-sonia têm sido usados para inibir a corrosão de metais. A inibição da corrosão do ferro em soluções de ácido clorídrico por henna natural tem sido investigada. A inibição da corrosão do aço carbono em meios pouco clorados por um extrato aquoso de Hibiscus rosasinensis Linn tem sido avaliada . A investigação da inibição da corrosão de inibidores naturais é particularmente interessante porque não são baratos, ecologicamente corretos e não possuem nenhuma ameaça ao meio ambiente. O presente trabalho é realizado:(i)para avaliar a eficiência da inibição (EI) de um extrato aquoso de alho no controle da corrosão do aço carbono em água de poço na ausência e presença de Zn2+(ii)para analisar a película protetora formada no aço carbono por espectros de FTIR,(iii)para compreender os aspectos mecanicistas da inibição da corrosão por estudo de polarização potenciodinâmica,(iv) e propor um mecanismo adequado para inibição da corrosão.

2. Procedimento experimental

2.1. Preparação do extrato de alho

Um extrato aquoso de alho foi preparado moendo 20 g de alho com água bidestilada, filtrando as impurezas, e perfazendo até 100 mL. O extrato foi utilizado como inibidor de corrosão no presente estudo.

2.2. Preparação de Espécimes

2,3. Método das perdas de massa

Dados relevantes sobre a água do poço utilizada neste estudo são apresentados na Tabela 1. Amostras de aço carbono em triplicado foram imersas em 100 mL de água do poço contendo várias concentrações do inibidor na presença e ausência de Zn2+ durante 3 dias. O peso dos espécimes antes e depois da imersão foi determinado usando o balanço de Shimadzu, modelo AY 62. Os produtos de corrosão foram limpos com a solução de Clarke . A eficiência de inibição (IE) foi então calculada usando a seguinte equação: 𝑊IE=1001-2𝑊1%,(1) onde 𝑊1 é a taxa de corrosão na ausência do inibidor, e 𝑊2 é a taxa de corrosão na presença do inibidor.

2.4. Exame de superfície

As amostras de aço carbono foram imersas em várias soluções de teste por um período de 3 dias, retiradas e secas. A natureza do filme formado na superfície das amostras metálicas foi analisada pelo estudo espectroscópico FTIR.

2,5. Polarização Potenciodinâmica

Estudos de polarização foram realizados em um analisador de impedância de estação de trabalho eletroquímico H&CH modelo CHI 660A. Foi utilizado um conjunto de células de três eléctrodos. O eletrodo de trabalho foi de aço carbono. Como eletrodo de referência foi utilizado um eletrodo saturado de calomel (SCE) e uma folha retangular de platina como contra-elétrodo.

2,6. FTIR Spectra

FTIR Spectra foram registrados em um espectrofotômetro Perkin-Elmer 1600. O filme foi cuidadosamente removido, misturado com KBr, feito em pellets, e os espectros FTIR foram registrados.

3. Resultados e Discussão

3.1. Análise dos Resultados do Método das Perdas de Massa

A taxa de corrosão (CR) do aço carbono imerso em água de poço (cuja composição é dada na Tabela 1) na ausência e presença de sistemas inibidores é dada na Tabela 2. As eficiências de inibição também são dadas na Tabela. A Tabela 2 mostra que o extrato aquoso de alho é um bom inibidor do aço carbono em água de poço. 2 mL de alho mostra 50% de EI. À medida que a concentração de extrato de alho aumenta, o IE também aumenta. Ou seja, em concentrações mais elevadas, o alho acelera a inibição da corrosão.

3.1.1. Influência do Zn2+ na eficiência de inibição do extrato de alho

A influência do Zn2+ no EI do extrato de alho é dada na Tabela 2. Na presença de Zn2+ (25 ppm), uma excelente propriedade inibidora é demonstrada pelo extrato de alho. Por exemplo, 2 mL de extrato de alho aceleram a corrosão do aço carbono (IE=50%); 25 ppm de Zn2+ têm 20% de IE, mas sua combinação tem 70%.

3.2. Análise das curvas de polarização

As curvas de polarização potenciodinâmica do aço carbono imerso em água de poço na ausência e presença de inibidores são mostradas nas Figuras 1(a) e 1(b). Os parâmetros de corrosão são apresentados na Tabela 3. Quando o aço carbono é imerso em água de poço, o potencial de corrosão é de -704 mV versus SCE (eletrodo saturado de calomel). A corrente de corrosão é de 2.600×10-6 A/cm2. Quando 2 mL de extrato de alho e 25 ppm de Zn2+ são adicionados ao sistema acima, o potencial de corrosão é deslocado para o lado anódico (-690 mV versus SCE). Isto sugere que esta formulação controla a reação anódica predominantemente. Na presença do sistema inibidor, a corrente de corrosão diminui de 2,600×10-6 A/cm2 para 2,353×10-6 A/cm2. Isto sugere a natureza inibidora deste sistema inibidor.

Figura 1

Curvas de polarização do aço carbono imersas em (a) água do poço e (b) água do poço +2 mL de extrato de alho +25 ppm de Zn2+.

3.3. Análise dos espectros FTIR

O princípio ativo em um extrato aquoso de alho é a alicina. É constituído por S=O e S group.

Uma gota de um extracto aquoso de alho foi seca numa placa de vidro. Foi obtida uma massa sólida. O seu espectro FTIR é mostrado na figura 2(a). O grupo Vinil apareceu a 1026,28 cm-1. S=O apareceu a 1026 cm-1 e S a 1237,58 cm-1. Assim, a estrutura da alicina é confirmada pelos espectros FTIR (Esquema 1) . O espectro do complexo FTIR preparado misturando extrato de alho e Zn2+ é mostrado na figura 2(b). A faixa devido às ligações duplas conjugadas passa de 3757,23 cm-1 para 3819,62 cm-1. A faixa a 608,46 corresponde ao alongamento Zn-O. A freqüência de alongamento OH aparece em 3407,06 cm-1. Isto confirma a formação de Zn(OH)2 nos locais catódicos da superfície metálica. Como existe uma coordenação completa entre Fe2+ e alicina, a banda devido à formação do complexo desaparece no espectro FTIR do filme formado na superfície de aço carbono por extrato de alho (Figura 2(b)) .

Esquema 1

Estrutura de alicina.

(a)

(b)

(a)
(b)

Figura 2

(a) Espectros FTIR de massa sólida obtida pela evaporação do extrato de alho. (b) Espectros FTIR de filme formado na superfície da amostra de aço carbono após imersão em água de poço contendo 2 mL de extrato de alho e 25 ppm de Zn2+.

3.4. Mecanismo de inibição da corrosão

Estudo de perda de massa revela que a formulação constituída por 2 mL de extrato de alho +25 ppm de Zn2+ oferece 70% de IE ao aço carbono imerso em água de poço. O estudo de polarização revela que esta formulação controla a reação anódica predominantemente. Os espectros do FTIR revelam que a película protetora consiste em Fe2+-allicin complex e Zn(OH)2. A fim de explicar os fatos acima de forma holística, o seguinte mecanismo de inibição da corrosão é proposto.(i) Quando a formulação que consiste de água de poço, extrato de alho e Zn2+ é preparada, há formação do complexo Zn2+-allicina em solução.(ii) Quando aço carbono é imerso na solução, o complexo Zn2+-allicina se difunde do volume da solução para a superfície metálica.(iii) Na superfície metálica, o complexo Zn2+-allicina é convertido em complexo Fe2+-allicina. Zn2+ é liberado.(iv)Zn2+-allicin + Fe2+ → Fe2+-allicin + Zn2+.(v)O Zn2+ liberado combina com OH- para formar Zn(OH) 2.(vi)Zn2+ + 2 OH- → Zn(OH)2.(vii)Assim, a película protetora consiste no complexo Fe2+-allicin e Zn(OH)2.

4. Conclusões

O presente estudo leva às seguintes conclusões:(i)a formulação composta por 2 mL de extrato de alho e 25 ppm de Zn2+ oferece 70% de eficiência de inibição ao aço carbono imerso em água de poço;(ii)estudo de polarização revela que esta formulação controla a reação anódica predominantemente;(iii)espectros de FTIR revelam que a película protetora consiste de complexo Fe2+-alicina e Zn(OH)2.

Acknowledgments

Os autores agradecem aos seus gestores e à Comissão de Bolsas Universitárias, Índia, pela ajuda e encorajamento.