Estudo da corrosão dos aços AISI 1010 e AISI 316L em soluções com elevado teor de cloreto e em ácido naftênico

A mudança no mercado global do petróleo nos últimos anos, com o declínio das reservas de óleo leve, têm forçado a busca por novos campos petrolíferos em ambientes mais remotos, como nos campos localizados na camada pré-sal, e a exploração de óleos pesados que possuem elevado teor de ácidos naftênicos. Isso acarreta em grandes desafios para a previsão do desempenho de materiais frente às novas condições ambientais em que estão inseridos. No presente trabalho, o comportamento da corrosão do aço carbono AISI 1010 e do aço inoxidável AISI 316L foi estudado em soluções aquosas com elevado teor de cloreto e em solução de ácido naftênico ciclopentanóico a fim de ter melhor entendimento da ação dessas espécies no processo de corrosão e simular a corrosão pela água de produção na indústria petrolífera. Foram aplicadas as técnicas de potencial de circuito aberto, polarização potenciodinâmica, voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica, usadas, em cada caso, de acordo com a conveniência. O aumento da [Cl-] na faixa de 1,2–2,8 mol.L-1 não altera os processos catódicos e anódicos perto do Ecorr para os aços AISI 1010 e AISI 316L. Em condições de sobrepotenciais afastados do Ecorr, o aumento de [Cl-] aumenta os processos oxidativos de corrosão, o que é expresso pelas maiores densidades de corrente e carga anódica e aumento da perda de massa sofrida pelos eletrodos de ambos os aços. Portanto, os danos da corrosão são mais intensos quando se aumenta a [Cl-]. O aço AISI 1010 é ativo nas soluções de NaCl e a corrosão se propaga livremente de forma uniforme. Para o aço AISI 316L, uma ampla faixa de passividade pode ser vista nas soluções de NaCl; no Epit ocorre a ruptura do filme passivo e o crescimento de pites estáveis. Após 24 h de imersão em soluções de sulfato de sódio (branco) e de ácido naftênico ciclopentanóico ocorre crescimento de filme de óxido e as fases α-Fe2O3, Fe3O4 e δ-FeO(OH) foram identificadas nos espécimes de aço AISI 1010 e Fe3O4 foi identificado nos defeitos do filme prévio presente na superfície do aço AISI 316L. Os filmes formados em solução de ácido ciclopentanóico possuem menor resistência à polarização, maior rugosidade e maior taxa de corrosão quando comparado aos filmes crescidos na solução branco, para ambos os aços. A presença do ácido naftênico muda a forma como a reação de corrosão se procede e contribui para o aumento da corrosão. A corrosão naftênica foi mais pronunciada no aço carbono porque a presença dos elementos de liga no aço inox reduzem o número de sítios ativos ricos em Fe e tornam menos oportuna a ligação do Fe com o naftenato.

Estudo da corrosão e inibição dos aços carbono AISI 1010, inoxidável AISI 316 e duplex UNS S31803 em meio de solução de íons cloreto

O comportamento da corrosão e inibição à corrosão dos aços carbono AISI 1010, inox AISI 316 e duplex UNS S31803 foi estudado em meio de solução de íons cloreto à 3,0% (m/v), na ausência e presença do benzimidazol e imidazol como inibidores. A caracterização química e morfológica dos aços foi realizada por meio das técnicas de espectrometria de emissão ótica, difração de raios X (DRX), microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e energia dispersiva de raios X (EDX). As análises eletroquímicas foram realizadas através das técnicas de polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. As análises de DRX e de metalografia mostraram as fases presentes em cada aço, sendo o aço AISI 1010 composto pela fase ferrita, o aço AISI 316 pelas fases de FeNi e Cr e o aço UNS S31803 pelas fases austenita e ferrita. Além disso, a metalografia e as análises de MEV e EDX permitiram identificar regiões e certos elementos presentes nos aços que propiciam à ocorrência da corrosão, tais como inclusões. Os inibidores foram testados em diferentes concentrações (25 ppm, 50 ppm, 100 ppm, 500 ppm e 1000 ppm) para os três aços, através das curvas de polarização e impedância eletroquímica, e verificou-se que para todas as concentrações houve aumento da resistência à corrosão dos aços. Pelas curvas de polarização verificou-se que o benzimidazol proporcionou aos aços AISI 1010, AISI 316 e UNS S31803, eficiências de inibição de cerca de 51%, 71% e 75%, respectivamente. Enquanto que o imidazol apresentou eficiência de cerca de 73%, 95% e 86%, respectivamente. Os resultados de impedância eletroquímica mostraram que as eficiências de inibição do benzimidazol foram de aproximadamente 52%, 73% e 71%, respectivamente, para os aços AISI 1010, AISI 316 e UNS S31803. E por sua vez, o imidazol apresentou eficiências de aproximadamente 96% para os aços AISI 1010 e AISI 316 e 85% para o aço UNS S31803. O teste de perda de massa mostrou que para o aço AISI 1010 tanto o benzimidazol quanto e o imidazol inibiram a corrosão, sendo que reduziram a corrosão em cerca de 17% e 24%, respectivamente. Nas análises das curvas de polarização em estudos com a água do mar observou-se que os inibidores foram menos eficientes do que em meio de solução de cloreto. O benzimidazol obteve eficiências de cerca de 14%, 50% e 33%, respectivamente, para os aços AISI 1010, AISI 316 e UNS S31803. Enquanto que o imidazol apresentou eficiências de aproximadamente 21%, 59% e 34%, respectivamente. Em todas as análises eletroquímicas e análise de perda de massa, o imidazol se mostrou o melhor inibidor para os aços estudados.

Caracterização físico-química do amido e da farinha da fruta-pão (Artocarpus altilis) e aplicação em pães de forma

A fruta-pão é um fruto rico em vitaminas e minerais do qual pode ser extraído o amido ou processado à forma de farinha aumentando sua vida de prateleira. Essa farinha pode substituir parcialmente a farinha de trigo em produtos panificáveis. O objetivo do presente estudo foi extrair e analisar algumas características físicas, químicas e tecnológicas do amido nativo de fruta-pão, além de realizar a caracterização físico-química da farinha obtida desse fruto, de suas misturas com a farinha de trigo e verificar a viabilidade destas na elaboração de pão de forma. O amido de fruta-pão foi submetido às análises de umidade, capacidade de ligação de água a frio (CLAF), poder de inchamento (PI), índice de solubilidade (IS), sinérese, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raio X. O amido de milho foi analisado para efeito de comparação. O amido de fruta-pão apresentou maior umidade (18,32%), CLAF (80,33%), PI (198,71 g/g a 90 0C), IS (7,22% a 90 0C) e sinérese (2,69 mL) quando comparado com o amido de milho. Pela análise de MEV, verificou-se que o amido de fruta-pão apresentou grânulos menores que os do amido de milho, mas ambos com formato poliédrico. A difração de raio X permitiu classificar o amido de milho como tipo A e o de fruta-pão como tipo B. As amostras de farinha analisadas continham um percentual de farinha de fruta-pão de 0% (controle), 5%, 10%, 15%, 20% e 100% e foram submetidas às análises de umidade, cinzas, extrato etéreo, carboidratos, proteína, energia, fibra total, solúvel e insolúvel, pH, cor e granulometria. Os mesmos percentuais de substituição foram utilizados para a elaboração dos pães, analisados em relação a umidade, peso, volume, volume específico, altura, perfil de textura, aceitação sensorial e intenção de compra. A substituição da farinha de trigo pela farinha de fruta-pão influenciou na granulometria das misturas, reduziu o teor de proteína de 10,8% para 3,99%, elevou o percentual de carboidratos, cinzas e pH de 73,84%, 0,52% e 5,94 para 83,10%, 2,19% e 6,34 , respectivamente. No entanto, para a umidade, teor de lipídeos e diferença global de cor das amostras não foi verificada influência significativa do percentual de substituição. A farinha de fruta-pão apresentou um maior percentual de fibras totais (21,17%), solúveis (10,39%) e insolúveis (10,77%). Para os pães de forma, o aumento da substituição não influenciou na umidade e no peso dos pães, exceto para a amostra com 100% de farinha de fruta-pão, que apresentou 41,28% de umidade e peso de 588,65 g. Para as demais análises, os maiores percentuais de substituição influenciaram negativamente as características do produto. Em relação a caracterização físico-química das amostras de farinha, o aumento do percentual de substituição influenciou na maioria dos parâmetros avaliados. Para os pães, as formulações com maiores notas hedônicas e com melhor intenção de compra foram as com substituição de 5% e de 10%.

O efeito da carga normal no comportamento tribológico de uma superliga de cobalto no ensaio pino-disco

O coeficiente de atrito e o desgaste nas superligas de cobalto são fortemente influenciados pela transformação de fase de CFC para HC que ocorre devido ao trabalho mecânico, conforme já reportado pela literatura. Após essa transformação, os valores de μ costumam se situar na faixa de 0,15 a 0,20. Este trabalho apresenta o comportamento do atrito e do desgaste em um ensaio de deslizamento sem lubrificação utilizando uma configuração pino-disco, sendo o pino feito de aço inoxidável supermartensítico e o disco de uma superliga de cobalto fundida, num tribômetro PLINT TE67. Os ensaios foram conduzidos em temperatura ambiente, com uma velocidade e variando-se a carga normal de deslizamento entre 5 e 500 N. O coeficiente de atrito e o potencial elétrico de contato foram monitorados durante os ensaios. Utilizou-se a MEV e a perfilometria 3D para caracterizar o volume e o mecanismo de desgaste. Para as cargas de 350, 400 e 450 N, após atingir condições de regime estacionário, um valor de coeficiente de atrito não usual (μ<0,01) e uma baixa taxa de desgaste foram encontradas. A análise da difração de raios-X revelou a presença de transformação de fases.

Electrospun silk-elastin-like fiber mats for tissue engineering applications

Protein-based polymers are present in a wide variety of organisms fulfilling structural and mechanical roles. Advances in protein engineering and recombinant DNA technology allow the design and production of recombinant protein-based polymers (rPBPs) with an absolute control of its composition. Although the application of recombinant proteins as biomaterials is still an emerging technology, the possibilities are limitless and far superior to natural or synthetic materials, as the complexity of the structural design can be fully customized. In this work, we report the electrospinning of two new genetically engineered silk-elastin-like proteins (SELPs) consisting of alternate silk- and elastin-like blocks. Electrospinning was performed with formic acid and aqueous solutions at different concentrations without addition of further agents. The size and morphology of the electrospun structures was characterized by scanning electron microscopy showing to be dependent of concentration and solvent used. Treatment with air saturated with methanol was employed to stabilize the structure and promote water insolubility through a time-dependent conversion of random coils into β-sheets (FTIR). The resultant methanol-treated electrospun mats were characterized for swelling degree (570-720%), water vapour transmission rate (1083 g/m2/day) and mechanical properties (modulus of elasticity of ~126 MPa). Furthermore, the methanol-treated SELP fiber mats showed no cytotoxicity and were able to support adhesion and proliferation of normal human skin fibroblasts. Adhesion was characterized by a filopodia-mediated mechanism. These results demonstrate that SELP fiber mats can provide promising solutions for the development of novel biomaterials suitable for tissue engineering applications.

Magma flow, exsolution processes and rock metasomatism in the Great Messejana-Plasencia dyke (Iberian Peninsula)

Magma flow in dykes is still not well understood; some reported magnetic fabrics are contradictory and the potential effects of exsolution and metasomatism processes on the magnetic properties are issues open to debate. Therefore, a long dyke made of segments with different thickness, which record distinct degrees of metasomatism, the Messejana-Plasencia dyke (MPD), was studied. Oriented dolerite samples were collected along several cross-sections and characterized by means of microscopy and magnetic analyses. The results obtained show that the effects of metasomatism on rock mineralogy are important, and that the metasomatic processes can greatly influence anisotropy degree and mean susceptibility only when rocks are strongly affected by metasomatism. Petrography, scanning electron microscopy (SEM) and bulk magnetic analyses show a high-temperature oxidation-exsolution event, experienced by the very early Ti-spinels, during the early stages of magma cooling, which was mostly observed in central domains of the thick dyke segments. Exsolution reduced the grain size of the magnetic carrier (multidomain to single domain transformation), thus producing composite fabrics involving inverse fabrics. These are likely responsible for a significant number of the 'abnormal' fabrics, which make the interpretation of magma flow much more complex. By choosing to use only the 'normal' fabric for magma flow determination, we have reduced by 50 per cent the number of relevant sites. In these sites, the imbrication angle of the magnetic foliation relative to dyke wall strongly suggests flow with end-members indicating vertical-dominated flow (seven sites) and horizontal-dominated flow (three sites).

Thick dyke emplacement and internal flow: A structural and magnetic fabric study of the deep-seated dolerite dyke of Foum Zguid (southern Morocco)

Knowledge on forced magma injection and magma flow in dykes is crucial for the understanding of how magmas migrate through the crust to the Earth's surface. Because many questions still persist, we used the long, thick, and deep-seated Foum Zguid dyke (Morocco) to investigate dyke emplacement and internal flow by means of magnetic methods, structural analysis, petrography, and scanning electron microscopy. We also investigated how the host rocks accommodated the intrusion. Regarding internal flow: 1. Important variations of the rock magnetic properties and magnetic fabric occur with distance from dyke wall; 2. anisotropy of anhysteretic remanent magnetization reveals that anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) results mainly from the superposition of subfabrics with distinct coercivities and that the imbrication between magnetic foliation and dyke plane is more reliable to deduce flow than the orientation of the AMS maximum principal axis; and 3. a dominant upward flow near the margins can be inferred. The magnetic fabric closest to the dyke wall likely records magma flow best due to fast cooling, whereas in the core the magnetic properties have been affected by high-temperature exsolution and metasomatic effects due to slow cooling. Regarding dyke emplacement, this study shows that the thick forceful intrusion induced deformation by homogeneous flattening and/or folding of the host sedimentary strata. Dewatering related to heat, as recorded by thick quartz veins bordering the dyke in some localities, may have also helped accommodating dyke intrusion. The spatial arrangement of quartz veins and their geometrical relationship with the dyke indicate a preintrusive to synintrusive sinistral component of strike slip.

Femtosecond laser ablation of dentin

The surface morphology, structure and composition of human dentin treated with a femtosecond infrared laser (pulse duration 500 fs, wavelength 1030 nm, fluences ranging from 1 to 3 J cm(-2)) was studied by scanning electron microscopy, x-ray diffraction, x-ray photoelectron spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. The average dentin ablation threshold under these conditions was 0.6 +/- 0.2 J cm(-2) and the ablation rate achieved in the range 1 to 2 mu m/pulse for an average fluence of 3 J cm(-2). The ablation surfaces present an irregular and rugged appearance, with no significant traces of melting, deformation, cracking or carbonization. The smear layer was entirely removed by the laser treatment. For fluences only slightly higher than the ablation threshold the morphology of the laser-treated surfaces was very similar to the dentin fracture surfaces and the dentinal tubules remained open. For higher fluences, the surface was more porous and the dentin structure was partially concealed by ablation debris and a few resolidified droplets. Independently on the laser processing parameters and laser processing method used no sub-superficial cracking was observed. The dentin constitution and chemical composition was not significantly modified by the laser treatment in the processing parameter range used. In particular, the organic matter is not preferentially removed from the surface and no traces of high temperature phosphates, such as the beta-tricalcium phosphate, were observed. The achieved results are compatible with an electrostatic ablation mechanism. In conclusion, the high beam quality and short pulse duration of the ultrafast laser used should allow the accurate preparation of cavities, with negligible damage of the underlying material.

Fabrication of Three-Dimensional Dendritic Ni-Co Films By Electrodeposition on Stainless Steel Substrates

Co-deposition of nickel and cobalt was carried out on austenitic stainless steel (AISI 304) substrates by imposing a square waveform current in the cathodic region. The innovative procedure applied in this work allows creating a stable, fully developed, and open porous three-dimensional (3D) dendritic structure, which can be used as electrode for redox supercapacitors. This study investigates in detail the influence of the applied current density on the morphology, mass, and chemical composition of the deposited Ni-Co films and the resulting 3D porous network dendritic structure. The morphology and the physicochemical composition were studied by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (W). The electrochemical behavior of the materials was evaluated by cyclic voltammetry (CV). The results highlight the mechanism involved in the coelectrodeposition process and how the lower limit current density tailors the film composition and morphology, as well as its electrochemical activity.

Wrinkling Labyrinth Patterns on Elastomeric Janus Particles

We describe a novel, low-cost and low-tech method for the fabrication of elastomeric Janus particles with diameters ranging from micrometers to millimeters. This consists of UV-irradiating soft urethane/urea elastomer spheres, which are then extracted in toluene and dried. The spheres are thus composed of a single material: no coating or film deposition steps are required. Furthermore, the whole procedure is carried out at ambient temperature and pressure. Long, labyrinthine corrugations ("wrinkles") appear on the irradiated portions of the particles' surfaces, the spatial periodicity of which can be controlled by varying the sizes of particles. The asymmetric morphology of the resulting Janus particles has been confirmed by scanning electron microscopy, atomic force microscopy, and optical microscopy. We have also established that the spheres behave elastically by performing bouncing tests with dried and swollen spheres. Results can be interpreted by assuming that each sphere consists of a thin, stiff surface layer ("skin") lying atop a thicker, softer substrate ("bulk"). The skin's higher stiffness is hypothesized to result from the more extensive cross-linking of the polymer chains located near the surface by the UV radiation. Textures then arise from competition between the effects of bending the skin and compressing the bulk, as the solvent evaporates and the sphere shrinks.

Estudos taxonômicos e filogenéticos de Tenuipalpus Donnadieu (sensu stricto e sensu lato) e Colopalpus Pritchard & Baker (Acari, Tenuipalpidae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Dissolução redutiva de minério de ferro por Acidithiobacillus ferrooxidans para a recuperação de metais de interesse econômico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Development of polyaniline microarray electrodes for cadmium analysis

Disposable screen-printed electrodes (SPCE) were modified using a cosmetic product to partially block the electrode surface in order to obtain a microelectrode array. The microarrays formed were electropolymerized with aniline. Scanning electron microscopy was used to evaluate the modified and polymerized electrode surface. Electrochemical characteristics of the constructed sensor for cadmium analysis were evaluated by cyclic and square-wave voltammetry. Optimized stripping procedure in which the preconcentration of cadmium was achieved by depositing at –1.20 V (vs. Ag/AgCl) resulted in a well defined anodic peak at approximately –0.7 V at pH 4.6. The achieved limit of detection was 4 × 10−9 mol dm−3. Spray modified and polymerized microarray electrodes were successfully applied to quantify cadmium in fish sample digests.

Removal of sulfamethoxazole from solution by raw and chemically treated walnut shells

Purpose: The sorption of sulfamethoxazole, a frequently detected pharmaceutical compound in the environment, onto walnut shells was evaluated. Methods: The sorption proprieties of the raw sorbent were chemically modified and two additional samples were obtained, respectively HCl and NaOH treated. Scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and thermogravimetric (TG/DTG) techniques were applied to investigate the effect of the chemical treatments on the shell surface morphology and chemistry. Sorption experiments to investigate the pH effect on the process were carried out between pH 2 and 8. Results: The chemical treatment did not substantially alter the structure of the sorbent (physical and textural characteristics) but modified the surface chemistry of the sorbent (acid–base properties, point of zero charge—pHpzc). The solution pH influences both the sorbent’s surface charge and sulfamethoxazole speciation. The best removal efficiencies were obtained for lower pH values where the neutral and cationic sulfamethoxazole forms are present in the solution. Langmuir and Freundlich isotherms were applied to the experimental adsorption data for sulfamethoxazole sorption at pH 2, 4, and 7 onto raw walnut shell. No statistical difference was found between the two models except for the pH 2 experimental data to which the Freundlich model fitted better. Conclusion: Sorption of sulfamethoxazole was found to be highly pH dependent in the entire pH range studied and for both raw and treated sorbent.

Capela do Senhor da Pedra: diagonóstico e proposta de tratamento da pedra

Mestrado em Engenharia Geotécnica e Geoambiente