Inhibicija korozije prirodnim spojevima

Izradila: Marina Pupovac, 5524/BT

Modul: Odabrana poglavlja zelene kemijeAk. god. 2008./2009.Koordinator modula: dr. sc. M. Jukić, doc.

�U pozadini brojnih ekoloških katastrofa koje su se događale u prošlosti,a događaju se i danas industrijama svijeta, nalazi se korozija

�Taj se proces, prisutan svugdje u industrijskim postrojenjima i objektima izgrađenim od klasičnih čeličnih materijala, nikada ne može zaustaviti. Međutim, borba s njom je itekako svrsishodna

Općenita definicija korozije•Korozija je proces ˝kvarenja˝ materijala pri kojem atomi metala otpuštaju jedan elektron, te time postaju pozitivno nabijeni ioni, koji se zatim veže za strani atom koji postaje negativni ion. •Metalni ion se jednostavno otopi u elektrolitu koji ga okružuje i time se metalna površina topi, odnosno raspada u okolnom elektrolitu ili se pozitivni ion metala i negativni ion strane čestice zatim vežu i tvore površinsku patinu. •Proces možemo prikazati slijedećim jednadžbama:

• Lokacija na kojoj se otpuštaju elektroni zove se anoda, a proces se zove oksidacija. Na drugom kraju procesa imamo redukciju a lokaciju nazivamo katoda.

• Opisane procese možemo prikazati u slici 1.

Problemi uzrokovani korozijom

�Zaustavljanje proizvodnje/pogona�Gubitak proizvoda (curenje iz tankova i

cjevovoda)�Smanjenje stupnja iskoristivosti -

efikasnosti�Onečišćenje / kontaminacija proizvoda�Onečišćenje okoliša

�generatori pare� sistemi za grijanje i hlađenje�cjevovodi

Objekti u prehrambenoj industriji skloni koroziji

Slika 2. Razarajući utjecaj korozije na okoliš

Kisele kiše

�uzrok povećanom intenzitetu atmosferske korozije

�padaline zagađene SO2, NOx, i drugim kemijskim spojevima

�pH vrijednost kiše je oko 5.6�pH vrijednost kisele kiše < 5

Metode zaštite od

korozije

ElektrokemijskeObradom

korozijske sredineZaštita prevlakama

Anodna i katodna Inhibitori Metalne, organske

Inhibitori korozije metala

• Uz sve razvijene metode kontrole korozije metala, korištenje ihhibitora je ostala jedna od veoma praktičnih i efikasnih metoda.

• Generalno, inhibitori su supstance koje dodane u maloj koncentraciji u korozvni medij , smanjuju stopu korozije metala izloženog tom mediju.

• Međutim, nije svaki kemijski spoj u mogućnosti izazvati inhibiciju korozije.

Način djelovanja inhibitora

�Prema mehanizmu djelovanja inhibitori mogu biti: �anodni (koče anodnu reakciju) �katodni (koče katodnu reakciju) �mješoviti (koče oba procesa, i anodni i katodni)

Zahtjevi koje spoj mora ispunjavati da bi bio inhibitor su slijedeći:

� Ukoliko se radi o anorganskoj supstanci :o mora biti u mogućnosti oksidirati metal, stvarajući

pasivni sloj na njegovoj površini� Molekule organskih spojeva moraju biti :o strukturno velikeo posjedovati < veze o aktivni centar ili grupu o ta svojstva daju molekuli sposobnost da prekrije

veliku površinu na metalu , sa čvrsto vezanim filmom.

� No posebno važna svojstva koja inhibitori moraju zadovoljavati su ta da svojom toksičnošću ne štete okolišu te ne ugrožavaju život ljudi i drugih organizama.

Svojstva ihibitora kroz vrijeme

Vremenski

period

Traženo

svojstvo

Vrsta inhibitora

Prije 1960 djelotvornost kromati, fosfati, nitrati, borati,

silikati, inhibitori sa cinkom

1960-1980 ekonomičnost polifosfati, glukonati,

molibdati, karboksilati

od 1980 ekološka

prihvatljivost

tanini, prirodni polimeri,

vitamini

�Upotreba organski sintetiziranih inhibitora povezana je sa zdravstvenim i ekološkim opasnostima, pa se u novije vrijeme težište istraživanja prebacuje na inhibitorsko djelovanje bioloških molekula ili mješavina prirodnih spojeva.

�Primjerice, najpoznatiji inhibitor za bakar i njegove legure je benzotriazol (BTA) koji je izrazito toksičan

Uobičajeni inhibitori korozije

„Zeleni inhibitori“

� Skupina spojeva koja zadovoljava prethodno navedene karakteristike

� biljnog ili životinjskog porijekla� biorazgradivi te ne sadrže teške metale što ih čini

ekološki prihvatljivima� Istraživanje ekstrakata bilja u zadnje je vrijeme područje

velikog interesa kada je riječ o inhibitorima korozije.� Ekstrakte najčešće čini mješavina spojeva koji sadrže

kisik, sumpor i dušik. Oni su naime prirodni antioksidansi, jeftini i ne štete okolišu.

� Inhibitorni učinak ekstrakta nekih biljaka postiže se zahvaljujući prisutnosti tanina u njihovom sastavu.

4-metil-1-(p-tolil) imidazol (TMI )

N

N

CH3

CH3• Derivati imidazola su učinkoviti inhibiciji korozije bronce u različitim uvijetima

• Istraživanja su pokazala da je njihovo inhibicijsko djelovanje ovisno o pH vrijednosti otopine koja uzrokuje koroziju

• Stoga je za ovakvu vrstu inhibitora napose važno naći optimum između tehnike primjene i učinkovitosti samog inhibitora

Gentisinska kiselina

� Aluminij je inovativan i univerzalan materijal, koji se često naziva materijalom buduće generacije. Poznato je da čisti aluminij ima dobru električnu vodljivost i veliku otpornost na koroziju, ali se zbog lošijih mehaničkih svojstava najčešće legira s drugim metalima

� Inhibicijsko djelovanje gentisinske kiseline, izolirane iz vodenog ekstrakta lišća ružmarina, na koroziju pokazalo se vrlo učinkovitim

Vanilin

�Aromatski aldehid koji posjeduje karbonilnu, metoksi i hidroksilnu grupu smještene na aromatskom prstenu.

�Adsorpcija vanilina na površinu aluminija se dešava preko tih funkcionalnih grupa.

Ekstrakt biljke opuntia ficus Mill

� Sadržava pretežno polisaharid koji je mješavina biljnog lijepka i pektina.

� Uz to, sadrži najmanje sedam nehlapljivih kiselina, uključujući limunsku kiselinu.

� Adsorpcija tih spojeva na površinu elektrode stvara prepreku za prijenos mase i naboja.

Gum arabic

� Jedan od inhibitora korozije aluminija u alkalnom mediju

�Inhibitorni učinak je pripisan spojevima u ekstraktu koji sadrže kisik i dušik kao centre adsorpcije: arabinogalaktan, oligosaharidi, polisaharidi i glikoproteini.

Drugi biljni ekstrakti

�Prirodni ekstrakt lista Azadiracta Indice (Neem tree), mimoza tanin i kesten tanin, pokazali su se ekološki prihvatljivim inhibitorima korozije bakra

�Nim je indijsko stablo čiji je ekstrakt odavno u upotrebi. U humanoj herbalnoj medicini djeluje baktericidno i fungicidno te protuupalno, a ima i antipiretički učinak

Područja aktualnih istraživanja

�Kinin je prirodni kristalni alkaloid čije se antikorozivno djelovanje ispituje na željezu

�U prošlosti se upotrebljavao kao lijek protiv malarije s antipiretičkim svojstvima

�Istraživanja navode palm-olein kao zaštitu za koroziju željeza. Ta supstanca naime sadrži jednake količine zasićenih i nezasićenih masnih kiselina. Karboksilne grupe koje te kiseline sadrže pospješuju adsorpciju na površinu metala.

�Ekstrakt kore biljke Musa acuminate, također za zaštitu željeza.

�Garcinia kola

�Aloe vera

Zaključak

� Modifikacija površine inhibitorima korozije, važan je pristup sprječavanju i smanjenju rezultirajućih korozijskih problema. Stoga je pronalazak novih efikasnih inhibitora i izučavanje mehanizma njihovog djelovanja tema mnogih znanstvenih istraživanja.

� Cilj je razviti nove "zelene" organske inhibitore kombinacijom molekulskog modeliranja i eksperimentalne elektrokemije.

� Svrhu postizanja ovog cilja nije nužno posebno elaborirati, zbog toga što je razvoj i inovativna upotreba inhibitora korozije od velikog praktičnog interesa.

• Spoznaje koje omogućuju smanjenje ili uklanjanje štete koju industrija čini okolišu sve su veće, primjenjivije i kvalitetnije.

• Trebamo biti svjesni globalnih problema, no ne stvarajući opterećenje njima, već usmjeravajući njihovo rješavanje na lokalnu razinu, odnosno na one segmente na koje svojim djelovanjem možemo utjecati.

• Jedan dio nas će vjerojatno raditi u industriji te se naći u dvojbi ekologija-profit. Nadajmo se da ćemo biti dovoljno odlučni da postupamo ispravno u tom pogledu.

Literatura:� http://www.corrosion-project.info/CROGlavna.htm� http://www.pfst.hr/data/materijali/skriptaFSB.pdf� http://event08.ise-online.org/site/files/ise080715.pdf� http://www.fkit.hr/files/nastava/novi/7/gravimetrija.pdf� http://www.mibor.rs/arhiva/pdf/ekoist04/ekoist04_e8_08.pdf� http://www.ttf.hr/b-news/news_upload_files/2005/vijest_13-06-

2005_42ad75eec6da5/tehnologijada2005_znan_sazeci.pdf� http://student.fizika.org/~jsisko/Knjige/Uvod%20u%20Fiziku%20Materij

ala/08-Korozija/korozija_2003.pdf� http://www.aensi.org/anas/2008/35-42.pdf� http://www.scielo.oces.mctes.pt/pdf/pea/v26n3/v26n3a03.pdf� http://www.ppti.usm.my/ICERT_website/Proceeding/ICERT%2008%20P

ROCEEDINGS-Part%202/11-cleaner%20technology,%20control,%20treatment%20and%20remediation%20technique/170.pdf

� I.Esih, Z.Dugi; Tehnologija zaštite od korozije, Školska knjiga, Zagreb, 1990.