3. MATERIAIS E METODOS

O presente capítulo descreve o lugar onde foi amostrado o sedimento, as

características do sedimento estudado, a descrição da célula eletrocinética, a

metodologia para a realização dos ensaios e os materiais dos eletrodos.

3.1

Descrição do local

O sedimento utilizado, foi retirado da Baía de Guanabara, na cidade do Rio

de Janeiro, no estado do Rio de Janeiro.

REDUC

AEROPORTO

Figura 3.1 Lugar de amostragem

As coordenadas geográficas do lugar onde foi coletada a amostra são

Longitude 43º 12`52,85” L

Latitude 22º 44`52,62” S

40

Este ponto de amostragem está localizado aproximadamente a 1 Km da

praia, próximo da chegada dos rios Iguaçu e Sapuraí. Esta região foi escolhida

porque possivelmente possuiria maior concentração de metais pesados por ser

a desembocadura de efluentes de indústrias implantadas nas margens dos Rios.

3.2

Geologia da região

Na região de coleta na Baía de Guanabara no Estado do Rio do Janeiro

ocorrem ambientes de sedimentação quaternária.

Figura 3.2. Mapa geológico da área da Baia de Guanabara

Na figura 4.2 são evidenciados depósitos que pertencem ao período

cenozóico quaternário de praiais eólicos, marinhos e/ou lagunares (Qhml) e

depósitos flúvio-lagunares (Qhfl). As características de cada um estão descritas

abaixo.

Qhml - Depósitos praiais eólicos, marinhos e/ou lagunares

São contituídos de areias quartzosas esbranquiçadas, finas a médias,

bem selecionadas, recobertas por areias eólicas na forma de depósitos eólicos

41

mantiformes ou dunas transgressivas. Estratificações cruzadas de pequeno e

grande porte nas fácies eólicas (Silva 2001)

Qhfl - Depósitos flúvio-lagunares

São constituídas por areias e lamas sobrejacentes a camadas de areias

biodetríticas e/ou sedimentos lamosos de fundo lagunar e ocorrências de turfas,

nos depósitos associados ao canal fluvial (depósitos residuais de canais)

caracterizados como areias e cascalhos. (Silva,2001)

3.3

Coleta das amostras

As amostras foram coletadas utilizando uma pequena draga (Petersen) e

armazenadas em recipientes de plástico completamente fechados e protegidos

do sol. A figura 3.3 A mostra a draga ainda vazia sendo antes da coleta e a

figura 4.3.B mostra o sedimento sendo despejado no recipiente de coletada.

Figura 3.3. A) Antes da Coleta da amostra com a Draga de Petersen, B) Depois da

coleta , colocando o sedimento no recipiente

O dispositivo chamado de draga Petersen ou “pega fundo” é uma das

dragas mais utilizadas para coleta de sedimentos com diferentes materiais.

42

Este equipamento submerge e, quando toca o fundo, penetra em função

de seu peso e fecha, coletando a amostra de sedimento . O mecanismo de

fechamento é ativado por braço em alavanca ou cordas coletando a amostra de

sedimento (figura 3.4)

Figura 3.4 Draga Petersen (adaptada Villegas ,2005) Também foi coletada água da própria baía de Guanabara, filtrada e

armazenada em recipientes plásticos dentro do laboratório.

O concentração de sal na água foi 33,5 mg/L e verificou-se conteúdo de

zinco e cromo no sedimento.

3.4.

Ensaios de caracterização.

Os ensaios de caracterização do sedimento foram realizados no

laboratório de Geotecnia e Meio Ambiente do Departamento de Engenharia Civil

da PUC-Rio.

3.4.1

Teor de umidade (ω).

A determinação do teor de umidade foi realizada através da coleta de

porções de amostras de sedimento, que foram levadas à estufa a uma

temperatura entre 105°C e 110ºC até que a massa fosse constante, conforme

estabelece a NBR 6457. O tempo necessário para que a massa fosse constante

para estas amostras variou entre 24 e 48 horas.

43

3.4.2

Densidade dos Grãos (Gs)

O valor de Gs foi obtido pela média dessas determinações, de acordo com

a NBR 6457.

3.4.3

Granulometria

O ensaio de granulometria e sedimentação nestas amostras foi realizado

segundo a norma NBR 7181 com uma combinação de sedimentação e

peneiramento.

3.4.4

Índices de Consistência

O limite de Liquidez (ωL) foi obtido de acordo com a NBR 6459 e o limite

de Plasticidade (ωP) segundo a norma NBR 7180.

Tabela 3.1 Caracterização do sedimento

Teor de umidade do sedimento

190 %

Densidade especifica dos grãos

2,42

Granulometria

Pedregulho 0,0 %

Areia Grossa 2,1 %

Areia Média 1,7 %

Areia Fina 15,9 %

Silte 44,6 %

Argila 35,7 %

Limites de consistência

Limite de liquidez 68,8

Limite de plasticidade 43,7

Índice de plasticidade 25,2

44

3.5.

Ensaios químicos

3.5.1.

Determinação de cromo.

Para que seja possível a determinação do cromo no laboratório de

Geotecnia e Médio Ambiente do departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio

nos sedimentos em questão foi procedida sua extração.

3.5.2

Extração do cromo do sedimento

Inicialmente para a extração do cromo do sedimento foi utilizado o método

descrito por Balogh et.al (2000) para solo. Colocou-se 10 g das amostras do

sedimento em mufla a 500ºC por 5 horas. Após este período as amostras foram

transferidas para um Becker juntamente com 50 ml de solução 0,05 M de NaCl,

agitando-se durante duas horas. Em seguida esta solução foi filtrada e medida a

concentração de cromo no liquido por cromatografia.

Não foi possível determinar a quantidade de cromo no sedimento

utilizando esta técnica de extração nem pelo método colorimétrico ou por

espectrofotômetro atômico. No primeiro caso houve grande interferência

colorimétrica de outros materiais extraídos juntamente com o cromo e a segunda

metodologia mostrou que a eficiência de extração utilizando o método de Balogh

foi muito baixa

Para complementar o processo descrito por Balogh e aumentar a eficiência

de extração, foi adaptado o procedimento de digestão do sedimento com ácido

nítrico, do método EPA 3050. O processo completo está descrito abaixo.

Amostras de sedimento foram secas em estufa a 110 ºC por 24 a 48

horas. Em seguida o material foi levado a mufla a 500 ºC por 5 horas, após as

quais foi retirada uma alíquota de 1g e transferida para tubo falcon, ao qual foi

adicionado 5 ml de ácido nítrico concentrado. Essa mistura foi levada a banho

maria a 100 ºC por 2 horas. Em seguida as amostras foram centrifugadas a 3000

rpm /5 minutos e o sobrenadante transferido para outro tubo falcon. Nova

extração foi feita adicionando-se ao tubo no qual ficou o precipitado mais 5 ml de

45

água destilada. Esse tubo foi agitado vigorosamente para homogeneização do

material e colocado em centrifuga a 3000 rpm por 5 minutos . O sobrenadante

foi adicionado ao primeiro sobrenadante. Este foi passo foi repetido mais duas

vezes totalizando ao final aproximadamente 20ml de extrato. Neste liquido

extraído foi determinado o cromo presente no sedimento.

Esta determinação foi realizada no laboratório de absorção atômica do

departamento de Química da PUC-Rio utilizando um espectrofotômetro de

absorção atômica de chama contrAA 300 da marca Analitikjena que tem a

capacidade de quantificar os elementos químicos em meio aquoso. (Figura 3.5).

Figura 3.5 Espectrofotômetro de absorção atômica de chama contrAA 300

3.5.3

pH do solo.

O potencial de hidrogênio iônico do solo foi determinado pela metodologia

descrita no manual da EMBRAPA, 1997, em água. Uma alíquota de

aproximadamente 5 gramas de cada amostra de sedimento úmido foi misturada

a uma quantidade de água 2,5 vezes à massa do solo. Em seguida a amostra foi

homogeneizada e após sedimentação, o pH foi medido em phmetro

TECNOPON modelo mPA210P.

3.5.4

Conteúdo de matéria orgânica

A porcentagem de matéria orgânica presente em cada amostra de

sedimento foi determinada a partir da diferença de massa das amostras de

sedimento previamente seco a 105ºC, antes e depois de aquecidas a 500ºC em

46

uma mufla, por 5 horas. Estes ensaios foram realizados no laboratório de

Geotecnia e Meio Ambiente do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio.

Determinou-se também o teor de carbono orgânico total, metodologia

também conhecida como TOC (total organic carbon), no Laboratório de Estudos

Marinhos do Departamento de Química da PUC-Rio utilizando o equipo TOC

5000A marca SHIMADZU mostrado na figura 3.6, que mediu o carbono orgânico

em um meio aquoso utilizando previamente o modulo do equipamento para

análise de amostras de solo (SSM 5000A) .

Figura 3.6 A esquerda o equipamento utilizado para determinação de carbono

orgânico em um meio aquoso e a direita o modulo para amostras de solo

De acordo com a EMBRAPA (1997) o conteúdo percentual de matéria

orgânica pode ser obtido em função do teor de carbono orgânico, admite-se que:

M.O. = TOC x 1,724

3.5.5

Capacidade de Troca Catiônica (CTC)

A capacidade de troca catiônica (CTC) e a superfície específica do

sedimento estudado foram determinadas através da técnica do azul de metileno,

no Laboratório de Geotecnia e Meio Ambiente do Departamento de Engenharia

Civil da PUC-Rio

Uma alíquota de 1 grama de solo passado na peneira #40 foi pesada na

balança de precisão com 3 casas decimais, em seguida foi adicionada uma

solução tampão (50mL) para manter o pH neutro, esta solução foi mantida em

47

agitação por 15 minutos. Posteriormente foi acrescentado o azul de metileno na

concentração de 1g/L, sempre com a solução em agitação (colocou-se 1mL

agitando por 1 minuto). Após esta homogeneização coletou-se um pouco da

solução e colocou-se uma gota no papel filtro Whatman N° 40 verificando a

formação de uma auréola. Foi repetido o procedimento até formar a auréola azul

claro ao redor da gota, e a partir do volume de azul de metileno gasto, calculado

os valores de CTC e SE. Este procedimento está baseado na norma ASTM C

837-84.

CTC = C × v × 100 / Wa

SE = fator do azul de metileno × CTC

onde,

CTC - Capacidade de Troca de Cátions (meq/100g de solo)

C - Concentração do azul de metileno (1meq/L)

v - volume gasto(L)

Wa- peso seco da amostra seca (g)

Fator do azul de metileno - 7,8043

SE - Superfície Específica (m2/g)

Tabela 3.2 Características químicas do sedimento da Baia de Guanabara

pH

7,92

Matéria orgânica

(método da mufla)

16,27%

Matéria orgânica (TOC) 5,56%

Carbônico Orgânico (TOC)

3,23%

CTC

3,4 meq/ 100g

SE

26,53 m2/ g

48

3.6

Análises mineralógicas

A identificação dos argilominerais foi realizada pelo emprego da difração

de Raios X por ensaios realizados no Laboratório de Difratometria do

Departamento de Ciências dos Materiais e Metalurgia (DCMM) da PUC-Rio.

Foram utilizados dois métodos experimentais para identificação dos

componentes mineralógicos do sedimento. O primeiro método por peneiramento

(método do pó) consistiu na utilização de amostra de solo seco ao ar, passado

na peneira #400 e em seguida misturado, saturado e homogeneizado com água

destilada. Dessa mistura foi preparada uma lâmina, que foi levada ao

difratômetro. O segundo método caracterizou-se pela obtenção de fração de

solo mais fino, pelo ensaio de sedimentação convencional (Albers,2002).

Fizeram-se então duas lâminas, uma para ser glicolada e outra para ser

aquecida a 550°C por 2 horas e depois levadas ao difratômetro.

Na lâmina natural, proveniente do ensaio com método do pó, foi

identificado o argilomineral do grupo 2:1 com presença de caulinita, quarzo e

feldespato. Como os difratogramas das amostras glicolada e da aquecida não

apresentaram argilomineral do grupo 2:1 ou qualquer outra presença de outro

argilomineral, estes podem estar presentes fração silte do sedimento e não na

fração argila.

Lámina natural

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40

Figura 3.7 Difratograma de raio X da lamina natural

49

Lámina aquecida

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40

Figura 3.8 Difratograma de raio X da lamina aquecida

Lámina glicolada

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25 30

Figura 3.9 Difratograma de raio X da lamina glicolada

3.7

Descrição da célula eletrocinetica

A célula utilizada nos ensaios de eletrocinese foi desenvolvida no

laboratório de Geotecnia e Meio Ambiente da PUC-Rio. Este equipamento

possui um suporte onde é apoiada a célula. Esta é basicamente composta por

três compartimentos: um central, de 5 cm de comprimento e 4,6 cm. de

diâmetro, preenchido de solo ou sedimento e dois laterais, de 9 cm. de

comprimento e 3,8 cm. de diâmetro, com capacidade de aproximadamente 110

ml, preenchidos pelo eletrólito escolhido. Neste trabalho água da Baía de

Guanabara foi usada como fluido eletrolítico (Figura 3.10).

50

Figura 3.10 Célula eletrocinética

O material acrílico da célula garante o isolamento e a resistência às

reações eletroquímicas decorrentes do ensaio. A figura 3.11 apresenta um

diagrama esquemático da célula utilizada no programa experimental.

Figura 3.11 Detalhes da célula de eletrocinese. a) fixador do eletrodo;b) eletrodo; c) reservatório (eletrólitos); d) reservatório para amostra de solo de 50mm de comprimento. (Mergulhão, 2002)

Os eletrodos são posicionados nos extremos dos compartimentos

laterais, fixados aos reservatórios mediante uma placa de acrílico, e conectados

51

a fios ligados a uma fonte (figura 3.12) a partir da qual será gerada uma corrente

elétrica. Neste trabalho foram utilizados eletrodos de aço inox e de grafite.

Eletrodo

Figura 3.12 Vista do eletrodo do compartimento lateral da célula

Os compartimentos laterais da célula são os reservatórios dos eletrólitos

e estão conectados ao compartimento central mediante parafusos. Na parte

superior de cada reservatório dos eletrólitos existe uma conexão de PVC que

permite colocar uma pipeta de 10 cm3 onde é possível medir a variação de

volume de água nos reservatórios, e também permite a saída de gases.

O fluxo eletro-osmótico se evidencia pelo movimento do fluido na pipetas

instaladas na parte superior de cada compartimento lateral como é mostrado na

figura 3.13.

Nível de água

na pipeta Nível de água

na pipeta

Figura 3.13 O fluxo eletro-osmotico nas pipetas

Reservatório do eletrólito positivo

Sedimento

Reservatório do eletrólito negativo

Conexão de

PVC

52

3.8 Ensaios eletrocinéticos.

3.8.1

Preparação do corpo de prova.

O sedimento foi homogeneizado em um recipiente antes de ser

colocado no compartimento central da célula. Colocou-se uma placa de acrílico,

uma pedra porosa e papel de filtro como auxilio na preparação do corpo de

prova no compartimento central da célula. Este papel de filtro e a pedra porosa

ajudam na saída da água livre que se encontra no sedimento sem carregar o

material. Um compartimento cilíndrico de PVC foi colocado no topo do

compartimento central da célula e o sedimento foi colocado na célula por

camadas, vibrando com a ajuda de vareta para evitar formação de bolhas de ar

no material. Sobre o sedimento e encaixando no compartimento de PCV foi

colocado um embolo, e acima do embolo uma carga (figura 3.14). Este conjunto

foi deixado em repouso por 48 horas. (Nos primeiros seis ensaios a carga usada

foi 800g, mas por problemas apresentados na preparação do corpo de prova

esta carga foi diminuída a 600 g). Entretanto esta mudança não influenciou as

análises de remoção de cromo, visto que até os primeiros 6 ensaios não foi

possível determinar a quantidade de cromo no solo pela metodologia utilizada.

Figura .3.14 Preparação do corpo de prova no compartimento central da célula

eletrocinética

Embolo

Placa de acrílico

Cilindro de PVC

Carga

Parte central da célula

Pedra porosa e papel de filtro

53

Após 48 horas a carga e o êmbolo foram retirados e o excesso de

material que ficou no compartimento cilíndrico de PVC, acima do nível do corpo

central, foi utilizado para medir concentração de cromo no sedimento, o valor do

pH e a umidade. A base de acrílico foi desmontada e o corpo de prova ficou no

compartimento central.

3.8.2

Descrição do ensaio.

Foi montada a célula eletrocinética, tomando cuidado de colocar papel

filtro nos extremos do compartimento central entre o corpo de prova e a água

dos eletrólitos. Nos reservatórios dos eletrólitos foi introduzida água da Baía de

Guanabara, previamente filtrada, com bomba de vácuo, em papel de filtro nº 40

e colocadas as pipetas graduadas em cada reservatório. Estas pipetas também

foram preenchidas até a marca de 5ml com a mesma água. Foram conectados

os fios aos eletrodos e ligada a fonte com uma voltagem constante (Figura 3.15).

Durante os ensaios foram medidos o fluxo nas pipetas e a intensidade da

corrente.

CELULA ELETROCINÉTICA

FONTE

MULTIMETRO

Figura 3.15. Ensaio em andamento onde se pode observar a fonte que aplica uma

voltagem constante, o multímetro e a célula eletrocinética

O circuito elétrico no ensaio que deve ser formado para medir a

amperagem aplicando uma corrente constante pode ser esquematizado como

na figura 3.16.

54

Fonte

Figura 3.16. Esquema do circuito armado no ensaio eletrocinético

O tempo de duração dos ensaios variou entre 6 e 40 horas, dependendo

do objetivo do experimento. A voltagem aplicada variou de 5 a 7,5 volts. Ao final

de cada ensaio a célula foi desarmada, retirando os parafusos e os papeis filtro

(figura 3.17). O corpo de prova foi retirado com a ajuda de um bastão, tipo

pistão, de PVC (figura 3.18). O sedimento amoldado foi colocado sobre um

recipiente de vidro e dividido em três fatias aproximadamente iguais. Estas fatias

foram pesadas e de cada uma retiradas alíquotas para determinação de

percentagem de umidade, do valor do pH e da quantidade de cromo. Os

resultados serão apresentados e discutidos no capítulo 4.

Figura 3.17 Compartimento central

desarmado da célula eletrocinética após o

ensaio.

Figura 3.18 Procedimento para retirar o

corpo de prova após a eletrocinese.

Multímetro

Célula eletrocinética

55

Com a medição da intensidade da corrente e o volume acumulado do

fluxo eletro-osmotico pode se determinar os coeficientes de permeabilidade

eletro-osmótica e eficiência eletro-osmótica conforme a lei de Darcy.

Com os dados obtidos pode se calcular

t

VolumeQ

percolado=

Ai

QKe

e

=

Ie=V / l

Ki=Q/I

(Hamed et al.,1991)

Onde :

Q: Vazão (cm3/s)

t = tempo (s)

Ke = coeficiente de permeabilidade eletro-osmótica (cm2/V*s)

Ie = gradiente elétrico (V/cm)

V= voltagem

I = Intensidade de corrente (A)

Ki = Coeficiente de eficiência eletro-osmotica (cm3/As)

3.9

Materiais dos eletrodos

3.9.1

Aço inoxidável

Os aços inoxidáveis são ligas de ferro (Fe) e cromo (Cr) com um mínimo

de 10,50% de Cr. Outros elementos metálicos também integram estas ligas, mas

o Cr é considerado o elemento mais importante porque é o que dá aos aços

inoxidáveis uma elevada resistência à corrosão.

56

Os aços inoxidáveis surgiram de estudos realizados em 1912, tanto na

Inglaterra como na Alemanha. O aço estudado na Inglaterra era uma liga Fe-Cr ,

com cerca de 13% de Cr. Na Alemanha se tratou de uma liga que, além de Fe e

Cr, continha também níquel (Ni). No primeiro caso era um aço inoxidável muito

próximo ao que hoje chamamos de 420 e no segundo outro aço inoxidável

bastante parecido com o que hoje conhecemos como 302. (Carbó, 2001)

Os metais que constituem os aços inoxidáveis reagem com bastante

facilidade,mas o Cr possibilita a formação de filmes que protegem as ligas de

ataques subseqüentes. Este fenômeno onde o metal deixa de ser corroido é

conhecido como passividade.

3.9.1.2

Os diferentes tipos de aços inoxidáveis

Já foi comentado que os aços inoxidáveis são ligas Fe-Cr com um mínimo

de 10,50% de Cr. A adição de outros elementos permite formar um extenso

conjunto de materiais. Nos aços inoxidáveis, dois elementos se destacam: o

cromo, sempre presente, por seu importante papel na resistência à corrosão, e o

níquel, por sua contribuição na melhoria das propriedades mecânicas.

Mesmo existindo diferentes classificações, podemos, em princípio, dividir

os aços inoxidáveis em dois grandes grupos: a série 400 e a série 300.

A série 400 é a dos aços inoxidáveis ferríticos, aços magnéticos com

estrutura cúbica de corpo centrado, basicamente ligas Fe-Cr.

A série 300 é a dos aços inoxidáveis austeníticos, aços não magnéticos

com estrutura cúbica de faces centradas, basicamente ligas Fe-Cr-Ni.

3.9.1.2.1

Os aços inoxidáveis austeníticos

Os aços inoxidáveis austeníticos, dos quais o 304 (18%Cr-8%Ni) é o mais

popular, têm excelente resistência à corrosão, excelente ductilidade maior aos

ferriticos e excelente soldabilidade. São utilizados em aplicações em

temperatura ambiente, em altas temperaturas (até 1.150 ºC) e em baixíssimas

temperaturas , uma série de alternativas que dificilmente é conseguida com

outros materiais. (Carbó, 2001).

57

Dependendo do meio ambiente, o 304 não é o austenítico mais utilizado.

Um dos problemas enfrentado pelo 304 é o da ação corrosiva provocada pelo

ânion cloreto, Cl(-).

Dependendo da concentração de cloretos no meio, da temperatura e do

pH, três formas de corrosão podem ocorrer: por pites (figura 3.19), em frestas

(figura 3.20) e sob tensão . Destas três formas de corrosão, os ferríticos também

são propensos as duas primeiras e podemos dizer que, em geral, os

austeníticos possuem melhor resistência que os ferríticos às corrosões por pites

e em frestas, devido à ação do níquel, que favorece a repassivação do material

nas regiões onde o filme passivo foi quebrado por estas formas de corrosão.

(Fontana & Greene,1978)

Figura. 3.19 Corrosão por pites em aço 304,provocada por

uma solução ácida com presença de cloretos. (Fontana & Greene,1978, Carbó, 2001)

Figura. 3.20 Corrosão em frestas em um aço inoxidável (Fontana & Greene,1978,

Carbó,2001)

A adição de molibdênio (2%, aproximadamente) transforma o 304 no aço

inoxidável 316, um material muito mais resistente à corrosão por pites e em

58

frestas. Por exemplo, o 304 é recomendado para trabalhar, em temperatura

ambiente, com águas que contêm, no máximo, 200 ppm (partes por milhão) de

cloreto. O 316, nas mesmas condições, é recomendado em águas que

contenham até 800 ppm de cloreto. Se a quantidade de cloreto é mais alta (ou

mesmo sendo mais baixa, se a temperatura é mais elevada ou se o meio possui

características ácidas), o aço adequado seria o 317 que tem maiores

quantidades de molibdênio . (Carbó,2001).

A corrosão por pites e a corrosão em frestas são formas de corrosão

extraordinariamente localizadas e são bastante parecidas, na corrosão por

frestas é necessário que exista um interstício. O interstício pode ter sido criado

na construção do equipamento ou pode ser conseqüência do próprio processo,

como por exemplo uma incrustação ou um depósito nas paredes do mesmo.

3.9.1.3

Os aços inoxidáveis e os meios ácidos

Nos meios ácidos existe uma diferença fundamental no comportamento

dos aços inoxidáveis. Por um lado, os meios ácidos oxidantes ajudam a

conservar o filme passivo, como é o caso dos ácidos nítrico e fosfórico, este

último com algumas limitações que dependem da concentração e da

temperatura .

Por outro lado, os meios ácidos redutores o destroem. Como exemplo

deste caso podemos mencionar os ácidos clorídrico e fluorídrico. (Carbó 2001)

3.9.1.4

Os aços inoxidáveis e os meios que contêm cloretos.

Em meios que contêm ânion cloreto, os aços inoxidáveis correm o risco de

sofrer formas localizadas de corrosão como as corrosões por pites e em frestas.

Neste caso o ataque provocará lacunas metálicas no filme passivo, como

pode ser visto na figura 3.21.

59

Figura 3.21 Esquema de lacuna metálica no filme (Baroux 2000,Carbó 2001)

A velocidade de criação de lacunas aumenta com a concentração de

cloretos no meio. O metal base migra ocupando essas lacunas, eliminando-as. A

concentração de lacunas metálicas dependerá das velocidades de criação e de

eliminação das mesmas.(Baroux 2000).

Se é predominante a velocidade de criação de lacunas, o filme passivo

perde coesão e acaba sofrendo rupturas localizadas.

3.9.1.5

Resistência à corrosão dos aços inoxidáveis na água.

Segundo Carbo, 2001 a adição de hipoclorito de cálcio em reservatórios

de água pode provocar corrosão por pites devido à lenta dissolução deste sal

na água e ao depósito da mesma como um sólido na superfície do aço

inoxidável. Outra forma de evitar este problema é usar uma solução de

hipoclorito de sódio. Existem limites para a utilização de hipocloritos, já que um

ânion como o cloreto pode provocar corrosão por pites e em frestas.

A adição de oxidantes para controlar as bactérias deve ser feita sempre

com muitos cuidados. Para soluções que possuem uma quantidade de cloro livre

entre 3 e 5 ppm, recomenda-se o 316/316L, para que seja evitada a corrosão

em frestas.

60

3.9.1.6

Eletrodos de aço inoxidável

Inicialmente foram realizados três ensaios de eletrocinese utilizando

eletrodos de aço inoxidável 316 , os mesmos que foram utilizados nas

dissertações de Monterroso, 2002, Mergulhão, 2002 e Sousa Pinto , 2002.

(Figura 3.22)

Figura 3.22 Eletrodos de aço inox depois do ensaio (anodo –catodo)

3.9.2

O grafite

A grafite corresponde a uma das três formas alotrópicas do carbono. As

outras são o carbono amorfo e o diamante. Cristaliza-se no sistema hexagonal

regular com simetria rômbica. É um mineral de variadas propriedades físicas, é

mole, facilmente desgastável, untuosa , de boa condutibilidade elétrica e tem

numerosas aplicações industriais.

O grafite natural encontra-se em três formas, que determinam o emprego

industrial: amorfa, cristalina e em lâminas.

A condutividade e outras características fisicas do grafite, como plano de

clivagem e características lubrificantes se devem ao arranjo dos átomos no

material, formando estruturas em forma de folhas, atraídas por ligações

fracas(van der Walls). A condutividade se dá ao longo da folha, de forma que no

sólido, há variação da condutividade dependendo da posição em que esteja,

mais alta ao longo das folhas e menor perpendicularmente a estas.

O grafite pode ser natural ou sintético, o grafite natural é umas das

formas do carbono encontradas na natureza, ja o sintético é produzido

industrialmente com uso de altas temperaturas e pressão e matérias primas tais

como o coque de petróleo ou a antracita.

61

3.9.2.1

Características físicas do grafite

• Brilho metálico sólido.

• Dureza na escala Mohs é 1 - 2

• Fratura porosa.

• Cor preto metálico.

• Transparência dos cristais são opacos

• Traço é cinza escuro ou castanho escuro

O grafite é inerte, não é tóxico e ao entrar em contato com a pele e os

olhos deve ser lavado apenas com agua e sabão. É utilizado na indústria

aeroespacial para fabricação de componentes de alta tecnologia, na indústria

nuclear, química, automotiva, metal mecânica, metalúrgica, papel e celulose,

aeronáutica, marítima, transportes, vidros, indústria de selos mecânicos, bombas

de vácuo, ferramentas, tecnologia médica, mineração, petroquímica, refinarias

de petróleo, farmacêutica, alimentícia, saneamento, eletricidade e indústrias em

geral.

3.9.2.2

Eletrodos de grafite

A partir do quarto ensaio até o sexto ensaio um dos eletrodos de aço inox

(o do anodo) da célula eletrocinética foi trocado por um eletrodo de grafite

(Figura 3.23).

Figura 3.23. Eletrodo de grafite

62

O grafite é um material poroso por tanto foi preciso impermeabilizar uma

superfície do eletrodo, para que assim a água do eletrólito não saísse do

compartimento. Foi utilizado um látex na parte exterior do eletrodo, que está em

contato com o acrílico de maneira de não ter interferência na corrente. A partir

do sétimo ensaio tanto no anodo quanto no catodo foram utilizados eletrodos de

grafite.