ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Estudo da Estabilidade Térmica dos Revestimentos de Cádmio com Detecção através de Voltametria por Pulso Diferencial
AUTORES: OLIVEIRA, M.A.M. (UFF) ; ITABIRANO, J.A.P. (UFF) ; MAINIER, F.B. (UFF) ; ALMEIDA, L.C.M. (UFF) ; MORANI, B.S.L. (UFF)
RESUMO: O objetivo deste trabalho está centrado no conhecimento do comportamento térmico dos revestimentos de cádmio e como este elemento é um potencial poluidor ambiental. A metodologia consiste em encapsular em vidro os materiais revestidos com cádmio, como parafusos, e os grânulos de cádmio metálico, submetendo-os a aquecimento. Espera-se esfriar e, faz-se uma lixívia para verificar através de detecção voltamétrica a quantidade de metal que foi removido da superfície da peça, devido a vaporização do metal cádmio, utilizando pressão e temperatura controladas. Com base nos resultados da vaporização conclui-se que o referido revestimento não pode ser usado em ambientes industriais onde a temperatura é alta, considerando a possibilidade de contaminações indesejáveis.
PALAVRAS CHAVES: cádmio. revestimento. contaminação.
INTRODUÇÃO: A aplicabilidade do metal cádmio é ampla, sendo muito utilizado como revestimentos sobre aços-carbono obtidos por processos eletrolíticos, por ter boa resistência à corrosão, principalmente em ambientes marinhos, baixo coeficiente de atrito e bom contato elétrico. Esses revestimentos são utilizados nos mais diversos segmentos industriais, por exemplo, em parafusos usados nos automóveis, nas fechaduras, na indústria aeronáutica e até em plataformas de petróleo offshore. Porém, devido ao seu uso diversificado, diante de sua toxidez não propagada e o baixo ponto de fusão desse metal existem implicações quanto ao seu uso em algumas indústrias, como a de alimentos e fármacos, pois, o cádmio é considerado atualmente como um dos metais de maior toxicidade. Segundo as agências americanas ATSDR (Agency for Toxic Substances and Disease Registry) e EPA (Environmental Protection Agency) o cádmio ocupa o sétimo lugar nas substâncias tóxicas com maior risco de causar danos ao homem (CARDOSO, et al., 2001). Diante dessas justificativas o objetivo deste trabalho é avaliar a estabilidade térmica dos revestimentos de cádmio, bem como identificar as restrições do metal cádmio quanto as suas aplicações, analisando criticamente os efeitos nocivos do cádmio, direta ou indiretamente, no ambiente e nos seres humanos.
MATERIAL E MÉTODOS: A metodologia consiste em encapsular em frasco de vidro com tampa de alumínio e septo polimérico de silicone, as peças revestidas com cádmio como parafusos e, grânulos de cádmio metálico, submetendo-as a aquecimento controlado. Em seguida, espera-se esfriar e faz-se uma lixívia com 5,0 mL de água ultrapura, a qual é analisada através de detecção voltamétrica em um Analisador Voltamétrico para se verificar a quantidade de metal que foi removido da superfície da peça através da vaporização, utilizando pressão e temperatura controladas. Os corpos de prova foram testados em diferentes temperaturas. Na análise voltamétrica para determinação da espécie cádmio foram usados os eletrólitos: água ultrapura,tampão ácido acético/acetato de sódio (pH = 4,6) e cloreto de potássio (3,0 mol/L).Cada análise recebeu a adição de solução padrão de cádmio. A concentração escolhida era de acordo com a resposta de corrente da amostra. Os parâmetros instrumentais utilizados para esta análise foram: eletrodo de trabalho: mercúrio com gota pendente; eletrodo de referência: Ag/AgCl, KCl (3,0 mol/L; eletrodo auxiliar: Platina; velocidade de rotação: 2000 rpm; modo: DP (Pulso Diferencial); tempo de purga: 300 s; tempo de deposição: 30 s; potencial de deposição: - 0,80 V; tempo de equilíbrio: 10 s; amplitude de pulso: 50,0 mV; potencial de inicio: - 0,80 V; potencial final: - 0,40 V; degrau de voltagem: 5,951 mV; tempo de degrau de voltagem: 0,10 s; velocidade de varredura: 0,0595 V/s; potencial do pico: - 0,56 V +/- 0,05 V. Através de micrografia determinou-se a espessura para cálculo da massa dos revestimentos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados da figura 1, mostram que com o aumento do tempo e da temperatura ocorre um aumento gradual de cádmio removido da superfície dos corpos de prova devido à vaporização do cádmio. Dados da literatura (KIRK-OTHMER, 1978) mostram que a pressão de vapor do cádmio é elevada e, aumenta com o aumento de temperatura. Todavia, esse aumento é mais significativo quando a variação ocorre em temperaturas mais baixas, por exemplo, 0,1013 kPa (382ºC);1,013 kPa (473ºC);10,13 kPa (595ºC)e 101,3 kPa (767ºC).
Figura 1 – Gráfico da remoção de cádmio da superfície dos grânulos em função do tempo de aquecimento.
Observa-se na figura 2, que houve um aumento na remoção de cádmio da superfície dos parafusos à medida que a temperatura aumenta. A remoção de cádmio da superfície do parafuso que não foi submetido a aquecimento controlado em estufa se deve ao fato de existir uma pequena camada de óxido de cádmio que se forma lentamente, sendo removida através de lixiviação, devido a solubilidade deste óxido em água que é de 0,01 g/L a 20ºC (MERCK, 2011).
Figura 2: Gráfico de remoção de cádmio da superfície de parafusos cadmiados
CONCLUSÕES: Devido aos altos valores de cádmio encontrado no água de lixiviação, significando a vaporização de cádmio em quantidades elevadas, mesmo em baixas temperaturas, deve-se eliminar o uso dessas peças em ambientes onde o contato humano é constante e, se faz em matrizes ou amostras necessárias a sobrevivência do homem, como na área de produção de alimentos e de medicamentos. Por isso, buscar alternativas que consigam substituir os revestimentos de cádmio mantendo sua qualidade técnica é uma missão muito importante para atender a legislação ambiental vigente (CONAMA, 2005).
AGRADECIMENTOS: Aos membros do LPQA-UFF (Laboratório do Petróleo e Química Ambiental da Universidade Federal Fluminense).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CARDOSO, L. M. N e CHASIN, A. A. M.2001.Ecotoxicologia do cádmio e seus compostos, Cadernos de Referência Ambiental, v.6, Salvador-Bahia, p.121.
CONAMA. Conselho Nacional Do Meio Ambiente. 2005. Resolução nº 357.
KIRK-OTHMER.1978.Encyclopedia of chemical technology. 3.ed. New York: John Wiley & Sons. v.4., v.15., v.14.
MERCK KGaA. 2011. Darmstadt, Germany, quimica(at)merck.com.br
