Portugaliae Electrochimica Acta

Corrosion Evaluation of SS-304 Stainless Steel for the Application to Heat Pumps

Studies of the corrosion evaluation of SS-304 stainless steel exposed in aqueous lithium bromide solution have been carried out applying the electrochemical noise technique, polarization curves and the weight loss method. The test temperatures were 50, 60 and 70 °C, and the exposure time was for fifteen days. The main objective was to determine the corrosion rates and the type of corrosion that SS-304 suffers under the mentioned conditions with the purpose of evaluating its application to heat pumps/transformers. The results showed that at the three test temperatures the type of corrosion was a mixed and pitting process. At 60 °C, it was observed some anodic peaks at the fifth day of exposure, indicating pitting nucleation. From 7 to 12 days a regular and continue pitting process was observed, and then the corrosion process became in generalized type. At 70 °C, some isolated and medium intensity peaks were observed, presenting behaviour of some mixed and pitting corrosion. The resistance noise was calculated through a statistical analysis, and then the Stern-Geary equation and Faraday Law were applied to determine the mass loss, which was compared to that obtained from weight loss method. Tafel slopes were determined from experimental polarization curves. To support the metallic oxidation carried out on the stainless steel surface, atomic absorption analysis was made to the solution corrosion products.

Electrode Passivation in the Electrocoagulation Process

One of the main limiting factors of the electrocoagulation, as a process of treatment for remotion of contaminants from residual waters, is not knowing the degree of interaction of some variables which could significantly affect the system. The electrode passivation is one of them once its presence limits the emission of metallic ions and consequently the treatment time is increased as well as cost, and remotion efficiency is decreased. In the present work potentiodynamic and potentiostatic curves were used to observe the behaviour of current density vs. pH, electrical conductivity, distance between electrodes, auxiliary electrode area and applied potential difference. We found out that all the above variables influence the current density, that passivation is at 50 mV, independently of all the other variables, and that at 2000 mV, only is observed when pH = 2 and high electrical conductivities.

Una de las principales limitantes de la electrocoagulación como proceso de tratamiento para remoción de contaminantes del agua residual, es el desconocimiento del grado de interacción de algunas variables que podrían influir significativamente al sistema, de las cuales, la pasivación de los electrodos es una de ellas, debido a que su presencia limita la emisión de iones metálicos y por consecuencia se incrementan los tiempos de tratamiento, costos de operación y se reduce la eficiencia de remoción. En el presente estudio se emplearon curvas potenciodinámicas y potenciostáticas para observar el comportamiento de la densidad de corriente ante el efecto del pH, conductividad eléctrica, distancia entre electrodos, área de electrodo auxiliar y la diferencia de potencial aplicado, determinándose que todas las variables tienen influencia en la densidad de corriente; que la pasivación se presenta a potenciales de 50 mV, independientemente del resto de las variables, y que a potenciales de 2000 mV, sólo se presenta cuando se tiene pH 2 y altas conductividades eléctricas.

Electrochemical Behaviour of Cobalt Complexes with 2,4-Bis(Trimethylsilylethynyl) Thiophene

The electrochemical behaviour of five different complexes of cobalt with 2,4-bis(trimethylsilylethynyl)thiophene was studied, concluding that the presence of aromatic ligands gives rise to electronic communication effects that allow to define them as molecular wires. The stability of the compounds and of the products of oxidative and reductive charge transfers increases at a temperature of -30 °C.

Electrochemical Study about Microorganisms Induced Corrosion in Inconel

Inconel 600 has been designed to heat resistance. It is used in the chemistry industry, food industry and, of course, in the production of electric energy, among others. The goal of this project was to decrease the costs in the equipments and pipes deterioration by prolonging their lifetime, controlling and preventing their deterioration by means of appropriated and programmed maintenance, but above all knowing the mechanism and kinetic of corrosion that affects them. We used polarization curves to evaluate the effect of wild culture isolated from a traditional thermoelectric plant located northern Mexico. The studied culture was isolated by enrichment cultures in two phases, in a selective medium for sulfate-reductive bacteria in environmental temperature. It was selected for being thermo resistant and promising the largest influence in the corrosion rate. Inconel 600 keeps a multiple protection control until week 7, then it becomes an anodic protection control and later it becomes unstable to these cultures

Use of Stainless Steel as a Reinforced Material in Concrete Structures

For stainless steel 316 evaluation, reinforced concrete samples (12x12x25 cm), using four carbon steel bars and/or 316 stainless steel and two graphite reference electrodes were carried out. The concrete has resistance of 00 Kg/cm² and a water/cement ratio of 0.65. The samples were exposed to an artificial environment of 5% of saline concentration and carbon dioxide, evaluating periodically the state of the samples in each environment. Electrochemical evaluations, such as potential measurement vs. Cu/CuSO4 electrode and polarization resistance were carried out. In addition, the cyclical polarization of stainless steel samples in pore solution (pH = 13.40) with different chloride concentration (0%, 0.5% and 5% chloride concentration) were evaluated. Stainless steel exposed for 6477 hours in saline environments showed very low corrosion rate for stainless steel, while carbon steel showed corrosion rate from moderate to high. Galvanic couples (stainless steel-carbon steel) showed intermediate corrosion rate. In carbonation environments low corrosion rate were detected for both materials. With cyclical polarization with 5% NaCl, corrosion products and pitting were observed.

Para la evaluación del acero inoxidable 316, se llevó a cabo la elaboración de probetas de concreto armado de 12x12x25 cm conformadas por cuatro barras de acero al carbono (CS) y/o acero inoxidable 316 (SS) y dos electrodos de referencia de grafito. El concreto posee una resistencia de 200 Kg/cm2 y relación a/c 0,65. Se valoró periódicamente el estado de la armadura, expuesta a medios acelerados artificiales de concentración salina al 5% y de CO2. Se realizaron pruebas electroquímicas como la medición de potenciales vs. el electrodo Cu/CuSO4 y polarización lineal. También se elaboraron celdas con acero inoxidable en solución de agua de poro (pH = 13.40) a diferentes concentraciones de NaCl (0%, 0.5% y 5%), las cuales fueron evaluadas mediante la polarización lineal y polarización cíclica. Para 6477 horas de exposición en ambientes salinos se aprecian bajas velocidades de corrosión para el acero inoxidable a diferencia del acero al carbono. Para los pares galvánicos (acero inoxidable-acero al carbono) se observaron velocidades de corrosión moderadas. En ambientes de carbonatación se obtuvieron velocidades muy bajas de corrosión, para todos los casos. Mediante la polarización cíclica se observó la formación de productos de corrosión y picaduras para 5% NaCl.

Synthesis of Poly-N-Vinylcarbazole by Direct and Indirect Electrolysis

Poly-N-vinylcarbazole (PNVCz) can be obtained by two different ways: when the reaction takes place through the vinyl group of the monomer, a white, linear-chain polymer, with interesting photoconducting properties, is obtained. When the polymerization occurs through the aromatic rings, the main product is a green, cross-linked polymer. Polymerization of N-vinylcarbazole (NVC) is possible by electrochemical oxidation. Direct anodic oxidation leads mainly to the green form of the polymer. Protons released from the initial oxidation of the aromatic rings, induce the polymerization through the vinyl group. Indirect electrolysis, making use of an intermediate to achieve oxidation of the monomer, is also possible. In particular, the electrochemical generation of Ce(IV) allows to increase selectivity towards the linear-chain polymer, and can be the basis for the development of a new process, involving the anodic oxidation, in aqueous phase, of Ce(III) to Ce(IV), which will activate the polymerization reaction through the vinyl group. This work presents results from initial characterization, by cyclic voltammetry, of the reacting system. The anodic polymerization of the monomer (NVC) was carried out in acetonitrile, using sodium perchlorate as supporting electrolyte, in the presence and in the absence of cerium salts. The voltammetric response of Ce(III) in aqueous phase, as a possible initiator for the polymerization, is also presented.

El poli-N-vinilcarbazol (PNVC) puede obtenerse por dos vías diferentes: cuando la polimerización se lleva a cabo por el grupo vinilo del monómero, se obtiene un polímero lineal, de color blanco, con interesantes propiedades como fotoconductor. Cuando la polimerización ocurre a través de los anillos aromáticos, se obtiene un polímero reticulado, de color verde, electroconductor. El polímero blanco es utilizado en importantes aplicaciones en equipos xerográficos. La polimerización del N-vinilcarbazol (NVC) puede ser iniciada por oxidación electroquímica. Cuando el monómero sufre una oxidación anódica directa, la polimerización ocurre inicialmente por medio de los anillos aromáticos, obteniendo el polímero verde. Los protones liberados en esta etapa reaccionan con los grupos vinilo, iniciando la polimerización de estos por un mecanismo de tipo radical-catiónico. Por otra parte, se ha observado que el uso de un iniciador en solución, por ejemplo una sal de Ce(IV), permite aumentar la selectividad de la reacción hacia el polímero lineal. De esta manera es posible diseñar un proceso para la síntesis del polímero más interesante, el de cadena lineal, mediante la selección de un proceso por electrólisis indirecta, en que se genere anódicamente Ce(IV), el cual iniciará la polimerización por los grupos vinilo. En este trabajo se presentan los resultados de la caracterización inicial, por voltamperometría cíclica, del sistema reaccionante. Se estudia la polimerización anódica del monómero en acetonitirilo, utilizando perclorato de sodio como electrolito soporte, en ausencia y en presencia de sales de cerio. Se presenta también el estudio de la electrólisis de Ce(III) en fase acuosa como posible iniciador de la reacción.

Study of the Cathodic Protection by Printed Current System for the Buried Duct through the Finite Elements Technique

In the present study we have made the numeric simulation by finite elements of the cathodic protection by printed current system for the buried duct. The built model was based on the steel carbon type SAE-AISI 1015, and this steel is the constituent material of the duct. This work allowed analyzing the potential distribution in the proposed project and the parameters that more influence the variation of this potential. Those parameters were such as resistivity of the soil, distance between cathode and anode, position of the anode, potential and diameter of the cathode. As a result it was verified that the resistivity of the electrolyte and the distance cathode/anode influence significantly the distribution of the potential of the projected system of cathodic protection.

Corrosion Evaluation of Modified Reinforcement Concrete by Electrochemical Noise Techniques

The reinforced concrete is a versatile and resistant material and it is used in several construction projects; for this reason the improvement of concrete properties and protection of the reinforced steel against corrosion is an active research area. Diverse methods are applied on the steel or on the concrete to protect them. The present investigation is directed towards the development and performance evaluation against corrosion of the reinforcement concrete, containing two different fly ash and blast furnace slag mixtures, in saline environments, and the corrosive evaluation was performed by electrochemical noise technique. The results show an improvement of the steel reinforcement corrosion resistance.

Como ya es conocido, el concreto reforzado es un material versátil y resistente para su utilización en diversos campos, por ello se continúa con el mejoramiento de las propiedades del concreto y la protección del acero de refuerzo en contra de la corrosión; debido a lo anterior se han desarrollado diversos métodos que se aplican en el acero o en el concreto. En este último se han realizado modificaciones en su elaboración, adicionando materiales que le confieren resistencia y protección en contra del deterioro; algunos de estos materiales son las puzolanas (como las cenizas volantes) y la escoria, ya sea uno solo o en combinaciones de dos o tres materiales, observándose muy buenos resultados. En este trabajo se hace una comparación por medio del ruido electroquímico, de concretos reforzados a los cuales se les añadieron cenizas volantes y escoria de alto horno, complementado la evaluación con los resultados obtenidos del mapeo de potenciales. Para el proceso experimental se prepararon especímenes cilíndricos con dos proporcionamientos de cenizas volantes y escoria, y dos varillas de acero embebidas, los especímenes se colocaron en un medio salino (agua con sal al 5%), y se observó el comportamiento corrosivo del acero por medio del ruido electroquímico.

Simulation and Modelling of Cathodic Protection Systems by the Finite Elements and the Boundary Elements Methods

The development of mathematical models and the simulation of cathodic protection systems applied to buried tubing are presented. The solution of partial differential equations is obtained by numerical methods like finite elements and boundary elements. The purpose is developing a quantitative method of potential distribution prediction on the surface of the buried structure, covering aspects like selection of materials, geometric configuration and design of the system. As verification problems were used the problem of the square tank, and the problem of the cylindrical container. Finally two cases of buried structures are presented.

En este trabajo se presenta el desarrollo de modelos matemáticos y simulación de sistemas de protección catódica aplicados a tuberías enterradas. La solución de las ecuaciones diferenciales parciales se obtiene mediante los métodos numéricos de elementos finitos y elementos de contorno. Todo esto con la finalidad de desarrollar un método cuantitativo de predicción de la distribución del potencial y corrientes en el medio y la superficie de la estructura a proteger, cubriendo los siguientes aspectos: disminución de los efectos de corrosión debidos a la selección de materiales, configuración geométrica y diseño del sistema. Como problemas de verificación se utilizaron los dos ejemplos mas conocidos: el problema del tanque cuadrado, y el problema del recipiente cilíndrico con el par ánodo / cátodo circulares y concéntricos.

Simultaneous Ultra Traces Voltammetric Determination of Platinum and Rhodium Using Adsorptive Preconcentration and Catalysis

It was evaluated a voltammetric method with adsorptive preconcentration and catalysis, using the hanging mercury drop electrode, for the simultaneous determination of ultra traces of platinum and rhodium. The optimized conditions were obtained after the sequential optimization, obtaining linearity until 6.00 ng/L for platinum and 0.7 ng/L for rhodium. The detection and quantification limits are 4.0 ng/L and 10 ng/L for platinum and 1.0 ng/L and 3.0 ng/L for rhodium.

Fue evaluado un método voltamperométrico con preconcentración adsortiva y catálisis, utilizando el electrodo de gota suspendida de mercurio, para la determinación simultánea de ultratrazas de platino y rodio. Las condiciones óptimas establecidas fueron obtenidas luego de la optimización secuencial, consiguiéndose obtener una linealidad hasta los 6.00 ng/L de platino y los 0.7 ng/L de rodio. Los límites de detección y de cuantificación obtenidos son 4.0 ng/L y 10 ng/L para platino y 1.0 ng/L y 3.0 ng/L para el rodio.

Development and Validation of an Adsorptive Method for Aluminium Determination in Fluids Used in Renal Dialysis

It was developed and validated an analytical methodology able to quantify aluminium in haemodialysis fluids, based on the reaction of aluminium with cupferrron (ammonium salt of N-nitroso phenyl hydroxyl amina), on the adsorption of the complex on a hanging drop mercury electrode, and on the measurement of the reduction current of the complex. Parameter validation was done using square wave voltammetry for accumulation potential, time of accumulation, frequency, pulse amplitude, equilibrium time, cupferron concentration, optimum pH. Performance parameters of the method were established: detection limit, quantification limit, reliability, lineal interval for the calibration curves. The method was applied to haemodialysis mineralized fluids, being done the quantification of the aluminium presented.

Se desarrolló y validó una metodología apta para cuantificar aluminio en fluidos utilizados en hemodiálisis renal, basada en la reacción de Al con cupferrón (sal de amonio de la N- nitroso fenil hidroxil amina), y en la adsorción sobre un electrodo de gota de Hg, la desorción y la medida de la corriente producida por la reducción del complejo. Para lograr este objetivo se realizó la validación de parámetros para voltamperometría de onda cuadrada (SWV): potencial de acumulación, tiempo de acumulación, frecuencia, amplitud de pulso, tiempo de equilibrio, concentración de cupferron, pH óptimo. Se determinaron también los parámetros de desempeño del método, veracidad, ámbito lineal, límite de detección, y límite de cuantificación. Se aplicó el método a fluidos de hemodiálisis mineralizados siendo éste adecuado para la cuantificación de aluminio.

Electrochemical Evaluation of the Corrosion Grade in Reinforced Steel in the Presence of Admixtures

In the present paper we have carried out a study in order to determine the grade of corrosion affectation in concrete structures reinforced by the incorporation of additives, using electrochemical techniques and analyzing the respective effect on their mechanical properties. Quantitative and qualitative determination of their properties has been done (chemical analysis of the additives and steel, resistance to the compression, and flexural strength, porosity, and water permeability). The methodology was carried out according to ASTM standards and the action of the admixtures was evaluated using corrosion potentials and corrosion rates. The carbonatation and penetration of chlorides were also determined. The study was supplemented with a morphologic characterization by means of a scanning electron microscope. Specimens with and without reinforcement were elaborated, three of each being tested in order to obtain an average. Prismatic specimens without reinforcement were also casted with the following chemical additives: air-entraining, plasticizers, retardants, accelerating, coloring and fly ash. After curing, they were exposed to an aggressive atmosphere with sodium chloride. The general performance of the specimens after the period of exposition is good, since practically all of them developed very low corrosion rates, between 0.55 × 10-4 and 4.76 × 10-4 mA/cm².

En el presente trabajo se realizó un estudio para determinar el grado de afectación por corrosión en estructuras de concreto reforzado por la incorporación de aditivos, empleando técnicas electroquímicas y analizando el efecto de estos en sus propiedades mecánicas. Se hizo la determinación cuantitativa y cualitativa de sus propiedades (análisis químico de los aditivos y del acero, resistencia a la compresión, ensayos de flexión, porosidad y permeabilidad), de las cantidades óptimas para su funcionamiento adecuado de acuerdo a la normatividad ASTM, se evaluó el desempeño de los aditivos y se midieron los potenciales y las velocidades de corrosión. También se hicieron determinaciones de carbonatación y penetración de cloruros. El estudio se complementó con caracterización morfológica empleando microscopía electrónica de barrido. Se realizaron especimenes en series de tres cilindros para efectos de reproducibilidad: sin y con refuerzo, así como especimenes prismáticos sin refuerzo, todos con la incorporación de aditivos químicos: aireantes, plastificantes, retardantes y acelerantes de fraguado, colorantes y cenizas volantes (fly ash). Después del curado fueron expuestos a un ambiente agresivo con cloruro de sodio. El desempeño general de los especimenes tras el período de exposición es bueno, ya que prácticamente todos desarrollaron velocidades de corrosión entre 0.55 X 10-4 y 4.76 X 10-4 ?A/cm2 siendo velocidades muy bajas.

Establishment of a Methodology for the Determination of Mercury in Environmental Samples by Potentiometric Stripping Analysis (PSA)

The objective of this paper is the establishment of the better instrumental conditions of analysis for the determination and quantification of mercury in environmental samples by potentiometric stripping analysis. This determination is based in the deposition of mercury into a thin gold film, previously deposited onto a glassy carbon electrode, and then stripped back to the work solution by means of an added oxidant agent. We carried out tests to determine the oxidant concentration, electrolysis potential, support electrolyte and its concentration, potassium chloride concentration and the detection / quantification limits, having in mind to determine in a precise, reliable and reproducible form the presence of mercury, its further quantification, previous mineralization by microwave digestion and its preconcentration by cation exchange column chromatography, to eliminate interferences from metallic ions. The quantification was carried out by the standard additions method. This work shows a detection limit of 5 μg/L and quantification limit of 17 μg/L.

El objetivo de este trabajo es el establecimiento de las condiciones instrumentales de análisis óptimas para la determinación y cuantificación de Mercurio en muestras ambientales por medio de la técnica de Análisis por Redisolución Potenciométrica. La determinación de mercurio se fundamenta en la disolución de este en una película de oro previamente depositada sobre un electrodo de carbón vitrificado seguida de su redisolución por medio de un agente oxidante adicionado a la disolución de trabajo. Se realizaron ensayos con el fin de determinar la concentración de oxidante adicionado a la muestra, potencial de electrólisis, electrolito soporte y su concentración, tiempo de deposición de la película de oro, Concentración de Cloruro de potasio como fuente de iones Cl-, así como los límites de detección y cuantificación. Esto con el fin de determinar de forma precisa, reproducible y confiable la presencia de mercurio para su posterior cuantificación, previa mineralización por microondas y su preconcentración por cromatografía en columna de intercambio catiónico, con el fin de eliminar interferencias por presencia de iones metálicos. La cuantificación se realizó por el método de adiciones estándar. El estudio mostró un límite de detección de 5 µg/L y un límite de cuantificación de 17 µg/L.

Development and Validation of a Voltammetry Method to Determine Traces of Iron in Water and other Matrixes

It was developed a sensitive analytical methodology to determine iron in water samples and other matrixes. It was used a differential pulse cathodic stripping voltammetry technique and adsorptive preconcentration with KSCN as a ligand and NaNO2 as a catalytic agent. The methodology has a linear range between 0.7 mg/L and 10.0 mg/L, a detection limit of 0.2 mg/L and a quantification limit of 0.7 mg/L. The averaged sensitivity is 344 nA/(mg/L). The accuracy has a recovery of 102% for 1.0 mg/L of iron with a variation coefficient of 4%. Also it was studied the linearity of the Fe-cathecol system, which has an average sensitivity of 4 nA/(mg/L), much lower than the one of the Fe-KSCN system, and a wider linear range from 2.4 mg/L to 50.0 mg/, a detection limit of 0.7 mg/L and quantification limit of 2.4 mg/L, with a variation coefficient of 8% and recoveries near 100% at different concentration levels.

Se desarrolló una metodología analítica sensible para determinar hierro en muestras de agua y otras matrices. Se utilizó la técnica voltamperométrica de redisolución catódica con pulso diferencial y preconcentración adsortiva utilizando KSCN como ligando y NaNO2 como agente catalítico. El método tiene un ámbito lineal entre 0.7 µg/L y 10.0 µg/L, con un límite de detección de 0.2 µg/L y de cuantificación de 0.7 µg/L. La sensibilidad promedio es de 344 nA/(µg/L). La veracidad como 102% de recuperación para 1.0 µg/L con un coeficiente de variación de 4%. También se estudió la linealidad del sistema Fe-catecol, el cual tiene sensibilidad promedio de 4 nA/(µg/L) menor que el sistema Fe-KSCN y un ámbito lineal mayor, desde 2.4 µg/L hasta 50.0 µg/L, un límite de detección de 0.7 µg/L y de cuantificación de 2.4 µg/L con un coeficiente de variación de 8% y recuperaciones cercanas al 100% a varios niveles de concentración.