Estudo e aplicação de uma resina polimérica como inibidor de corrosão e sensor eletroquímico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, Gabriel Fernandes Souza dos
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
Texto Completo: http://repositorio.ufes.br/handle/10/12280
Resumo: Polymers are currently the most important material in society, being used as part of building structures and food packaging. Many authors even consider that we are living in the Age of Polymers, referring to other historical moments such as the Stone Age, the Bronze Age and the Iron Age. Thus, this doctoral thesis looked at the chemical recycling of polyethylene terephthalate (PET) to obtain an organic binder for synthesizing metal organic frameworks (MOFs). Other application of chemical recycling of PET was the corrosion inhibitor of AISI304 in saline environment. Firstly, it was observed that the terephthalic acid recovered (TPAr) obtained from the alkaline hydrolysis of PET exhibited comparable purity to TPA commercially produced in the petrochemical industry. The TPAr was successfully employed in the production of a copper-based MOF (Cu-TPAr), which demonstrated excellent electrochemical sensing capabilities for caffeine and glucose. For glucose sensing, Cu-TPAr showed good linearity in the concentration range of 1.0 to 10.0 mmol L−1, with a limit of detection (LOD) of 0.23 mmol L−1 . Additionally, the material exhibited electrocatalytic activity for glucose oxidation. In the case of caffeine sensing, CuTPAr showed a slight shift in oxidation potential (30 mV) and an increase in peak current. The Cu-TPAr electrode exhibited good linearity for caffeine concentrations ranging from 25 to 125 µmol L−1 , with a LOD of 7.61 µmol L−1 . Furthermore, the polymeric resin obtained from PET chemical recycling, which was used as a dust suppressant by Vale S.A., was investigated for corrosion inhibition of AISI304 in a saline medium. The results obtained from potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques demonstrated that the polymeric resin acted as an effective anodic inhibitor. The 2.5% (w/v) resin concentration exhibited the highest corrosion inhibition efficiency for AISI304, with values of 82.2% and 77.0% obtained from potentiodynamic polarization and EIS, respectively. These findings highlight the potential of PET chemical recycling to obtain valuable materials for various applications, contributing to a sustainable environment and promoting research on the reuse of polymer-based materials.
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Other application of chemical recycling of PET was the corrosion inhibitor of AISI304 in saline environment. Firstly, it was observed that the terephthalic acid recovered (TPAr) obtained from the alkaline hydrolysis of PET exhibited comparable purity to TPA commercially produced in the petrochemical industry. The TPAr was successfully employed in the production of a copper-based MOF (Cu-TPAr), which demonstrated excellent electrochemical sensing capabilities for caffeine and glucose. For glucose sensing, Cu-TPAr showed good linearity in the concentration range of 1.0 to 10.0 mmol L−1, with a limit of detection (LOD) of 0.23 mmol L−1 . Additionally, the material exhibited electrocatalytic activity for glucose oxidation. In the case of caffeine sensing, CuTPAr showed a slight shift in oxidation potential (30 mV) and an increase in peak current. The Cu-TPAr electrode exhibited good linearity for caffeine concentrations ranging from 25 to 125 µmol L−1 , with a LOD of 7.61 µmol L−1 . Furthermore, the polymeric resin obtained from PET chemical recycling, which was used as a dust suppressant by Vale S.A., was investigated for corrosion inhibition of AISI304 in a saline medium. The results obtained from potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques demonstrated that the polymeric resin acted as an effective anodic inhibitor. The 2.5% (w/v) resin concentration exhibited the highest corrosion inhibition efficiency for AISI304, with values of 82.2% and 77.0% obtained from potentiodynamic polarization and EIS, respectively. These findings highlight the potential of PET chemical recycling to obtain valuable materials for various applications, contributing to a sustainable environment and promoting research on the reuse of polymer-based materials.Os polímeros são, atualmente, o material mais importante da sociedade, sendo parte de estruturas na construção civil, e embalagens alimentícias. Muitos autores consideram até que estamos vivendo na Era dos Polímeros, se remetendo a outros momentos históricos tais como a Era da Pedra, Era do Bronze e a Era do Ferro. Assim, esta tese de doutorado abordou a reciclagem química do politereftalato de etileno (PET) na obtenção de ligante orgânico para sintetizar redes metalorgânicas (do inglês metal organic framework, MOFs). Outra aplicação da reciclagem química do PET como inibidor de corrosão. Inicialmente, observou-se que o ácido tereftálico recuperado (do inglês terephtalic acid, TPAr) obtido pela hidrólise alcalina do PET apresentou pureza comparável ao TPA produzido comercialmente na indústria petroquímica. O TPAr foi empregado com sucesso para produzir um MOF à base de cobre (Cu-TPAr) que demonstrou excelente capacidade de detecção eletroquímica para cafeína e glicose. Para a detecção de glicose, o Cu-TPAr apresentou boa linearidade na faixa de concentração de 1,0 a 10,0 mmol L−1 , com um limite de detecção (LD) de 0,23 mmol L−1 . O material também exibiu atividade eletrocatalítica para a oxidação da glicose. No caso da detecção de cafeína, o Cu-TPAr apresentou um leve deslocamento do potencial de oxidação (30 mV) e um aumento da corrente de pico. O eletrodo de Cu-TPAr exibiu boa linearidade para cafeína na faixa de 25 a 125 µmol L−1 , com um LD de 7,61 µmol L−1 . Além disso, a resina polimérica obtida a partir da reciclagem química do PET, que é empregada como supressor de poeira pela Vale S.A., foi investigada para a inibição da corrosão do aço inoxidável 304 (AI304) em meio salino. Os resultados indicaram que a resina polimérica atuou como um inibidor anódico eficaz, conforme demonstrado pelas técnicas de polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). A concentração de 2,5% (m/V) da resina apresentou a maior eficiência na inibição da corrosão do AI304, com valores de 82,2% e 77,0% obtidos pela polarização potenciodinâmica e EIE, respectivamente. Esses resultados destacam o potencial da reciclagem química do PET para obtenção de materiais valiosos para diversas aplicações, contribuindo para um ambiente sustentável e promovendo pesquisas sobre o reaproveitamento de materiais poliméricos.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Texthttp://repositorio.ufes.br/handle/10/12280porUniversidade Federal do Espírito SantoDoutorado em QuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUFESBRCentro de Ciências ExatasQuímicaPolímerosCorrosãoVoltametriaReciclagem químicaEstudo e aplicação de uma resina polimérica como inibidor de corrosão e sensor eletroquímicoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALGabrielFernandesSouzadosSantos-2023-Trabalho.pdfapplication/pdf3887704http://repositorio.ufes.br/bitstreams/ce5c11a3-98eb-499f-b2cb-4cd6b5c167b8/downloada11acf0d39ef17f05e3b2b1a607f6712MD5110/122802024-08-14 10:08:48.849oai:repositorio.ufes.br:10/12280http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-10-15T18:01:20.267132Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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