97

Click here to load reader

Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

  • Upload
    buidan

  • View
    263

  • Download
    4

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Korozija i okolišIZBORNI PREDMET

Dr. sc. Ladislav Vrsalović, doc.Akademska godina 2011./12 .

PODLOGE ZA PREDAVANJAI. dio

Cilj predmeta

Upoznavanje s:• okolišem i uzrocima njegova zagañenja• procesima korozije metala i njihovim utjecajem

na okoliš• metodama zaštite metala s osvrtom na njihovu

toksičnost• mogućnostima zamjene toksičnih sredstava

zaštite ekološki prihvatljivijim.

Page 2: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Popis korištenih materijala za pripremu predavanja

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

• E. Stupnišek-Lisac, Korozija i zaštita konstrukcijskih materijala, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007.

• E. Stupnišek-Lisac, Korozija i okoliš, ppt. prezentacija, http://www.fkit.unizg.hr/files/nastava/zel/IZBORNI%20KOLEGIJ.ppt%20KIO.pdf

• D. Bjegović, Mehanizam korozije metala – 2. predavanje, Grañevinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, ppt. prezentacija, http://info.grad.hr/!res/odbfiles/1892/2.pdf

• D. Bjegović, Zaštita metala od korozije – 3. predavanje, Grañevinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, ppt. prezentacija, http://info.grad.hr/!res/odbfiles/1892/3.pdf

• M. Gojić, Površinska obradba materijala, Metalurški fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Sisak, 2010.

• H.H. Uhlig, R.W. Revie, Corrosion and Corrosion Control, John Wileyand Sons, New York, 1985.

Materijali za pripremu predavanja

• P.R. Roberge, Handbook of Corrosion Engineering, McGrow-Hill, New York, 2000.

• Y.I. Kuznetsov, Organic inhibitors of Corrosion of Metals, Plenum Press, New York, 1996.

• Ž. Lambaša-Belak, Zaštita okoliša, ppt. prezentacija, www.unizd.hr/portals/4/.../zastita .../zastita _okolisa _01_01102006.

• G. Jelić Mrčelić, Zaštita mora i morskog okoliša, predavanja, Pomorski fakultet u Splitu, 2006. http://www.pfst.hr/?a=materijali

• J.R. Davis, Corrosion understanding the basic, ASM International, MaterialsPark, Ohio, 2000.

• S. Martinez, Elektrokemijska korozija materijala, FKIT Zagreb, URL:http://www.corrosion-project.info/predavanja

• R. Eisler, Handbook of chemical risk assessment, Metals, Volume 1, LewisPublishers, New York, USA, 2000.

• F. Plavšić, Bojite li se otrova, priručnik, Hrvatski zavod za toksikologiju, Zagreb, 2009.

Page 3: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• http://nace.org/library/corrosion.asp• http://corrosion-doctors.org/

• B. Jarić i A. Rešetić, Korozija, Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb, 2003.

• I. Juraga, V. Alar, V. Šimunović, I. Stojanović, Korozija i metode zaštite od korozije, FSB Zagreb, http://www.pfst.hr/data/materijali/skriptaFSB.pdf

• V. Šimunović, I. Juraga, Polimerne prevlake: osvrt na mnogobrojne mogućnosti i načine primjene, Polimeri 26 (2005) 12-19.

• I. Juraga, I. Stojanović, T. Noršić, Zaštita brodskog trupa od korozije i obraštanja, Brodogradnja 58 (2007) 278-283.

• I. Esih, Galvanostegija u 21. stoljeću, Zaštita materijala 46 (2005) 37-40.

• P.B. Raja, M.G. Sethuraman, Natural products as corrosion inhibitor formetals in corrosive media - a review, Materials Letters 62 (2008) 113-116.

• M. Sangeetha, S. Rajendran, T.S. Muthumegala, A. Krishnaveni, Greencorrosion inhibitors - an overview, Zaštita materijala 52 (2011) 3-19.

Osnovni pojmovi

• Korozija - nenamjerno razaranje konstrukcijskih materijala koje je uzrokovano fizikalnim, fizikalno-kemijskim, kemijskim i biološkim agensima.

• Okoliš - sve ono što okružuje neki organizam: sveukupnost čimbenika koji odreñuju opstanak jednog organizma.

• Kakvoća okoliša - je stanje okoliša izraženo fizikalnim, kemijskim, estetskim i drugim pokazateljima.

• Zahvat u okolišu je svako trajno ili privremeno djelovanje čovjeka koje može narušiti ekološku stabilnost ili biološku raznolikost ili na drugi način može nepovoljno utjecati na okoliš.

Page 4: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Ekologija - znanost koja izučava meñuovisnost živih bića i njihovog prirodnog okoliša.

• Ekološki čimbenici – utjecajne veličine okoliša koje mogu pozitivno ili negativno djelovati na rast razmnožavanje i gustoću populacije.

• Inženjerstvo okoliša (engl. environmental engineering) – poveznica izmeñu znanosti i inženjerstva s ciljem unaprjeñivanja stanja okoliša.

Svrha inženjerstva okoliša je primjena znanstvenih i inženjerskih metoda u cilju zaštite života na Zemlji od mnogobrojnih vrsta zagañenja.

• Emisija je ispuštanje ili istjecanje tvari u tekućem, plinovitom ili krutom stanju ili ispuštanje energije (buka, vibracije, radijacija, toplina) i mikrobiološkog onečišćenja iz odreñenog izvora u okoliš.

• Imisija je koncentracija tvari na odreñenom mjestu i u odreñenom vremenu u okolišu.

• Štetna tvar je tvar čija su svojstva opasna za ljudsko zdravlje i okoliš s dokazanim akutnim i kroničnim toksičnim učincima, vrlo nadražujuća, kancerogena, mutagena, nagrizajuća, zapaljiva i eksplozivna tvar ili tvar koja u odreñenoj količini ili koncentraciji ima takva svojstva.

Page 5: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

OKOLIŠ

ABIOTIČKI BIOTIČKI

zrak, voda, tlo živi ili nedavno živi organizmi i njihov odnos

temperatura

svjetlost

vlažnost

metabolički plinovi

mineralne soliradijacija

Osnovni ciljevi zaštite okoliša u ostvarivanju uvjeta za održivi razvoj (ravnoteža izmeñu čovjeka i prirode) su:1. Trajno očuvanje izvornosti, biološke raznolikosti,

prirodnih zajednica i očuvanje ekološke stabilnosti.

2. Očuvanje kakvoće žive i nežive prirode i racionalno korištenje prirode i njenih dobara.

3. Očuvanje i obnavljanje kulturnih i estetskih vrijednosti krajolika.

4. Unapreñenje stanja okoliša i osiguranje boljih uvjeta života.

Page 6: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

ZAGAðENJE OKOLIŠA

Zagañenje okoliša - naziv se odnosi na sve načine kojima ljudi zagañuju svoju okolinu:

• zrak (plinovima i dimom)

• vode (kemikalijama i sl.)

• tlo (krutim otpadom, pesticidima, umjetnim gnojivom).Indijanska poslovica kaže: “Prirodu nismo naslijedili od pradjedova, već smo je posudili od

unuka.”

Onečišćenje (engl. Contamination) - promjena kakvoće okoliša koja nastaje unošenjem, ispuštanjem ili odlaganjem različitih tvari, utjecajem energije ili drugih uzročnika, u količini kojom se mijenjaju korisna svojstva vode, zraka ili tla, pogoršava stanje ekosustava i ograničava namjenska uporaba.

Zagañenje (engl. Pollution) je onečišćenje većeg intenziteta koje nastaje unošenjem, ispuštanjem ili odlaganjem opasnih tvari, energije ili drugih uzročnika u količinama, odnosno koncentraciji iznad dozvoljenih graničnih vrijednosti, čime se dovode u opasnost život i zdravlje ljudi i stanje okoliša ili uslijed kojeg mogu nastupiti poremećaji u gospodarstvu ili drugim područjima.

Page 7: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Problemi nastali djelovanjem čovjeka:

• Zagañenje/onečišćenje zraka, vode i tla• Promjene klime – globalno zatopljenje (efekt

staklenika)• Smanjenje ozona u atmosferi• Deforestacija (nestajanje šuma), desertifikacija

(nastajanje novih i proširenje postojećih pustinja), erozija tla...

• Izumiranje vrsta (smanjenje bioraznolikosti)

Onečišćenje i zagañenje rastu uslijed:• rasta stanovništva• intenziviranja ljudske djelatnosti

Page 8: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

ZAGAðENJE ZRAKA

• Zagañenje zraka javlja se kada različite kemikalije bivaju otpuštene u atmosferu u obliku plina ili malih čestica. Zagañenje se najčešće dogaña zbog sagorijevanja fosilnih goriva - ugljena, nafte i plina -ili sagorijevanja drva i drugih naftnih goriva. Najveći zagañivači zraka su automobili i kamioni, tvornice, elektroenergetska postrojenja te kuće koje se griju na drva.

• Vanjsko zaga ñenje zraka - rezultat ispuštanja stotina milijuna tona plinova i čestica u atmosferu.

• Unutrašnje zaga ñenje zraka - zagañenje u malom zatvorenom prostoru npr. dim cigarete.

PRIMARNA KOMPONENTAPOLUTANTA U ZRAKU

PORIJEKLO

Aerosoli, prašina, pelud Proces sagorijevanja, vjeta r, mehani čki rad

Sumporni spojevi (SO 2, SO3 itd.) Sagorijevanje ulja koje sadrži sumpor

Organski spojevi (Formaldehid,Akrolein, mravlja kiselina)

Industrija, ve ćinom emisija u obliku pare, ali i u teku ćem ili krutom stanju

Dušikovi spojevi (NO, NO 2, NH3)Sagorijevanje pri visokim temp. industrijski procesi koji imaju za posljedicu spajanje atmosferskog N 2 sa O2

Ugljikovi spojeviUlični promet, industrija, potpuno i nepotpuno sagorijevanje ugljikovodika

Halogene komponente (HF, HCl) Metalurški i drugi indu strijski procesi

Radioaktivne komponente zra čenjeAtomski procesi, kozmi čko prirodna radioaktivnost

Page 9: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Staklenički plinovi svrstani su u dvije osnovne skupine: glavni (direktni) i indirektni. Direktni imaju svojstvo direktnog utjecaja na globalno zatopljivanje, a to su ugljikov dioksid (CO2), metan (CH4), didušikov oksid (N2O), fluorougljikovodici (spojevi HFC), perfluorougljici (spojevi PFC), sumpor-heksafluorid (SF6). Indirektni imaju svojstvo indirektnog utjecaja na globalno zatopljivanje, a tu spadaju dušikovi oksidi (NOx), sumporov dioksid (SO2), ne-metanski hlapivi organski spojevi (NMVOC), ugljikov monoksid (CO).

Page 10: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Vremenski uvjeti imaju vrlo važnu ulogu prilikom širenja zagañenja. Vjetrovi i strujanja zraka, zbog zagrijavanja i hlañenja atmosfere, prenose zagañenje s jednog mjesta na drugo. Neki vjetrovi šire zagañenje po nekoj zacrtanoj i predvidivoj putanji na dnevnoj bazi. Drugi su vjetrovi turbulentniji i puno više nepredvidljivi te mogu proširiti zagañenje na puno veće udaljenosti. Ukoliko ne bi bilo vjetra, zagañenja bi se koncentrirala na samo jednom mjestu. Za toplog vremena, smog i smeña magla obično su češći u našim gradovima, budući da sunčeva svjetlost stvara kemijsku reakciju u atmosferi s ciljem stvaranja ozona.Za hladnijeg vremena obično se češće javlja zagañenje raznim česticama prouzrokovano sagorijevanjem goriva za grijanje u domaćinstvima i tvornicama. Ova se pojava razlikuje od smoga i smeñe magle koja se javlja ljeti i često se naziva zimskim smogom.

Page 11: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

POSLJEDICE ZAGAðENJA ZRAKA

• Oštećenje gornje Zemljine atmosfere (na visini od 20-50 km ozonski sloj štiti životinje i bilje od štetnih sunčevih β-UV zraka)

• Štetan utjecaj na ljudsko zdravlje (respiratorne bolesti: bronhitis, rak i emfizem pluća)

• Klorofluorougljikovodici (freoni ) oštetili ozonski sloj iznad Antarktika - veće sunčevo zračenje na Zemljinoj površini (posljedice: rak kože, genetska mutacija kod životinja i biljaka).

• Otrovni plinovi u zraku štete biljkama. Šume i voćnjaci u Sj. Americi, Europi i dijelu Azije oštećeni kiselim kišama.

• Propadanje materijala u zagañenom zraku (čelik, beton i dr.).

• Zagrijavanje Zemljine površine (“Efekt staklenika”)- toplinski pokrov u atmosferi.

ZAGAðENJE VODE

Glavni izvori zaga ñenja :

• industrija (kemikalije, opasni otpad i dr.)• poljoprivredna dobra (otpad biljnog i životinjskog

porijekla, pesticidi)• sustav kanalizacije (odvodi otpad iz kuća, ureda i

industrije u vodu).

Page 12: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Prirodnim ciklusom apsorbiraju se male količine prirodnog otpada u vodi (otpad se pretvara u korisne ili barem neškodljive tvari – aerobne bakterije raščlanjuju uginule ribe ili biljke u nutriente - nitrate, fosfate i CO2 – hrana algama i zelenom bilju).Ciklus: alge→zooplanktoni →male ribe →veće ribe →ugibaju→nutrienti

• Gradovi imaju ureñaje za obradu otpada iz kanalizacije ali većina obrañene vode iz kanalizacije sadrži tvari koje onečišćuju vodu.

• Isti prirodni ciklus djeluje u otpadnoj vodi koju ljudi pročišćavaju.

• Bakterije razgrañuju kemikalije i druge otpadne tvarii pretvaraju ih u hranjive tvari ili u tvari koje ne štete ni ribama ni morskom bilju.

• Ako je previše otpadnih tvari iscurilo u vodu, cijeli ciklus sa razgradnjom će početi, ali voda postaje sve prljavija.

• Aerobne bakterije troše previše kisika na razgradnju i sve manje kisika ostaje na raspolaganju životinjama i bilju u vodi (ugibaju dodajući još više otpada u vodi). Na kraju ukupni sadržaj kisika u vodi je potrošen.

Page 13: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Neobrañeno gnojivo sadrži velike količineotpada biljnog i životinjskog porijekla. Otpadtroši kisik iz vode. Ukoliko se potroši previšekisika, organizmi u vodi ne mogu preživjeti.

Obrañeno gnojivo sadrži nitrate i fosfatekoji uzrokuju brz rast algi. Alge se brzorazmnožavaju ali takoñer i brzo umiru.Nakon što uginu, one se raspadaju i pri

tome troše kisik.

neobra ñeno gnojivo obrañeno gnojivo

ONEČIŠĆENJE MORA

Podjela prema izvorima one čišćenjamora:

• onečišćenje s kopna (industrijski otpad, poljoprivredni i kućni otpad –direktno s kopna, rijekama i kanalizacijom)

• onečišćenje s brodova(pogonsko i uslijed havarija)

• onečišćenje iz zraka

Page 14: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Onečišćenje Jadrana prema izvorima onečišćenja

Eutrofikacija mora

� Proces povećanog dotoka nutrijenata (hranjivih tvari) čime se pospješuje rast i razmnožavanje autotrofnih organizama (proizvoñača) – fitoplanktona i bentoskih (pridnenih) biljnih organizama.

� Manje povećanje prihranjivanja mora može koristiti rastu organizama u moru, dok preveliko prihranjivanje može biti pogubno uslijed povećane potrošnje kisika zbog povećanja broja organizama (za procese disanja organizama, te za procese razlaganja organske tvari u raspadanju).

� Eutrofikacija može biti prirodna i antropogena (poljoprivreda, komunalne i industrijske otpadne vode, turističke djelatnosti (umjetna gnojiva, fosfati u deterdžentima).

Page 15: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Cvjetanje mora� povećanje nutrijenata izaziva znatni razvoj

fitoplanktona.

� neke vrste ispuštaju duge niti polisaharida, koje mikroorganizmi razlažu trošeći kisik, a nastala sluz ispliva na morsku površinu - prljavo more, a kasnije pada na morsko dno (morski snijeg).

� smanjenje koncentracije otopljenog kisika u pridnenoj vodi hipoksija, a može nastati i potpun nedostatak kisika anoksija.

� masovni pomor pridnenih životinja - dominacija pojedinih vrsta organizama i smanjenje bioraznolikosti.

� dodatni problem mogu biti i toksični organizmi (alge, dinoflagelati), tzv. crvena plima (“red tide”).

ZAGAðENJE TLA

• Tlo je, poput vode i zraka, ključna sastavnica okoliša.• Ubraja se u uvjetno obnovljive resurse s obzirom na dugotrajne procese nastanka i razvoja.• Tlo (pedosfera) je tanki, rahli sloj smješten na površini Zemlje izmeñu atmosfere i litosfere.• Mineralni dio tla nastaje složenim i dugotrajnim procesom trošenja litosfernepodloge, pod utjecajem podneblja, vegetacije te makro i mikro organizama.

Page 16: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Brojnim zahvatima čovjek stalno ugrožava i zagañuje tlo raznim otpadnim materijalima i otrovnim tvarima kao što su kemijska sredstva, pesticidi, umjetna gnojiva, nekontrolirano odlaganje komunalnog otpada, nekontrolirana urbanizacija područja i dr. Ove vrste zagañenja uništavaju živi svijet rastresitog sloja zemljišta, prekidaju biološke tokove, a posebno ugrožavaju one organizme koji djeluju na organsku tvar (bakterije, gljive, gliste i dr.).

• Onečišćenim tlima smatramo ona tla u kojima se nalaze tvari koje su strane normalnom, prirodnom, kemijskom, fizikalnom i biološkom sastavu tla, što ima neželjene posljedice na sve što živi na ili u tlima, po ekosustav u cjelini, a pojedinačno po zdravlje čovjeka kao i po gospodarstvo.

• Glavni uzročnici degradacije i onečišćenja tla su:

- neplansko širenje naselja

- neplansko širenje industrijskih postrojenja

- korištenje sve većih količina pesticida i umjetnih gnojiva- sve veće količine industrijskog otpada

- površinski iskopi mineralnih sirovina

- prekomjerna sječa šuma.

Page 17: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

KRUTI OTPAD

• Kruti otpad – najvidljiviji oblik zagañenja.• Milijarde tona krutog otpada svake godine.• Nalazimo ga svugdje – razbacan u prirodi, uz ceste, sakupljen

na smetlištima, pliva po rijekama, jezerima ili moru.• Ozbiljan problem jer se troše velika financijska sredstva za

njegovo reduciranje ali primijenjene metode uglavnom štete okolišu.

• Odlagališta otpada narušavaju okolni prostor.• Smetlišta privlače životinje (glodavce), ptice (galebove, vrane) i

kukce (mravi, muhe, žohari) koji mogu biti prenosnici različitih bolesti.

• Spaljivanjem otpada nastaju štetni plinovi i dim koji zagañuje zrak.

• Proizvodnja krutog otpada se ubrzano povećava.

Page 18: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Druge vrste zaga ñenja

• Neke tvari koje zagañuju okoliš ne mogu biti klasificirane kao zagañivači zraka, vode ili tla ili kao kruti otpad. One prolaze i djeluju na različite dijelove okoliša.

• Ovo zagañenje uključuje buku, radijaciju, kisele kiše, pesticide i metale kao što su živa i olovo.

Zagañenje bukom

• Buka je neugodan zagañivač u urbanim sredinama. Buka dolazi od prijevoznih sredstava, električnih ureñaja i opreme, grañevinskih radova i industrije.

• Zagañenje bukom nastaje kada se uho izloži jačini zvuka koja je uznemirujuća, stresna ili oštećuje uši. Iako je zvuk sastavnidio prirode, jedino u posljednjem stoljeću kada svijet postaje više urban, zvuk postaje u jednu ruku opasan stvarajući industrijsku ili kroničnu buku.

• U divljini, prosječna jačina buke je oko 35 decibela, govor je jačine 65-70 decibela dok teški promet proizvodi 90 decibela. Oko 140 decibela postaje bolno za uho, ali gluhoća ili neke posljedice za uho se mogu desiti i na manjim veličinama decibela.

• Osim oštećenja sluha, buka uzrokuje tjeskobu, a neke su studije pokazale i povezanost razvoja visokog krvnog pritiska i čira na želucu s dugotrajnom izloženošću buci.

Page 19: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Radijacija

• Svijet u kojem živimo radioaktivan je od svog postanka. Postoji oko 60 radioaktivnih elemenata, koje možemo pronaći u tlu, zraku, vodi, hrani, a time i u svim živim bićima. Po postanku dijele se na one koji su oduvijek prisutni na Zemlji, one koji nastaju kao posljedica djelovanja kozmičkih zraka, te one koji su posljedica ljudske tehnologije.

• Radijacija je nevidljivi zagañivač koji može biti vrlo opasan. Nuklearna radijacija dolazi od radioaktivnih tvari, uključujući otpad od testiranja nuklearnog oružja i od nuklearnih centrala.

• Svaka vrsta zračenja (α, β, γ) ima drugačiji utjecaj na žive stanice, koji se opisuje faktorom Q. Zato se definira ekvivalentna doza, koju dobijemo tako da apsorbiranu dozu pomnožimo faktorom Q. Jedinicaza ekvivalentnu dozu je sievert (Sv).

• Više od 10 Sv izaziva tešku bolest i smrt u nekoliko tjedana. • 2-10 Sv primljenih u kratkom roku izaziva smrt s vjerojatnošću od 50%. • 1 Sv primljen u kratkom roku izazvao bi radijacijsku bolest (mučninu,

gubitak kose), ali najvjerojatnije ne i smrt.

• 50 mSv godišnje je najmanja doza za koju postoje dokazi da izaziva rak.

Pesticidi• Pesticidi je naziv za tvari koje služe za suzbijanje štetnih

organizama. Uglavnom su pesticidi toksične tvari kojima je namjena selektivno uništavanje štetnika.

• Većina pesticida nikad ne doñe do insekata ili drugih štetočina kojima je namijenjena.

• Ljudi i životinje unose pesticide u svoj organizam bilo izravnim kontaktom ili putem ishrane, pri čemu se te tvari nakupljaju u tkivima i organima.

• Znanstvenici još ne znaju stvarno djelovanje malih količina pesticida. Ipak se zna da su neki pesticidi, uključujući DDT, bili odgovorni za smrt mnogih ptica, riba i drugih životinja, a i kod ljudi izlaganje većim koncentracijama može dovesti do trovanja i smrti.

Page 20: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

KISELE KIŠE

• Kisela kiša je padalina zagañena sumpornim i dušičnim oksidima i drugim kemijskim spojevima. Dok se normalna pH vrijednost kiše nalazi otprilike oko 5,5, pH vrijednost kisele kiše iznosi u prosjeku 4 do 4,5. To otprilike odgovara 40 puta većoj količini kiseline u odnosu na neopterećenu kišnicu.

• Ispitivanja pokazuju da sumporna i dušična kiselina snose najveću odgovornost za kiselost kiše.

• Kod svakog procesa sagorijevanja se prije svega oslobaña dušikov monoksid koji kasnije u zraku oksidira u štetni dušik-dioksid. Iz dušikova dioksida se u reakciji s vlagom stvara dušična kiselina koja je odgovorna za trećinu nastanka kisele kiše.

32222 HNOHNOOHNO +→+

• Sumporov dioksid je jedna od najštetnijih tvari u zraku. Radi se o plinu bez boje, ali jakog i neugodnog mirisa koji kod ljudiprije svega djeluje na dišne organe. U zimskim mjesecima visoka koncentracija sumporovog dioksida u zraku, zajedno sa prašinom koja se nalazi u zraku, čini smog.

• Sagorijevanjem fosilnih zapaljivih tvari, atmosfera se jako zagañuje sumporovim dioksidom. On se pretvara u sumpornu kiselinu i u spoju s vodom čini kiselu kišu, koja je jedan od glavnih uzroka izumiranja šuma.

• Proces kako iz sumpor-dioksida u reakciji s vodom nastaju sumporasta (H2SO3) i sumporna kiselina (H2SO4):

4223

3222

SOHOHSO

SOHOHSO

→+→+

Page 21: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Posljedice kiselih kiša

• Kisela kiša prije svega štetno djeluje na oskudne brdskepredjele, jer kiselina otapa hranjive tvari, kao npr. kalcij, iz tankog sloja humusa, pa stabla ostaju bez kalcija koji im je prijeko potreban za izgradnju njihovih stanica.

• Kiseline izravno oštećuju korijenje stabala ili vodomdospijevaju u lišće ili iglice drveća te oštećuju njihova tkiva. Posljedica su mrlje smećkaste boje.

• Otapaju teške metale i aluminij u tlu.• Aluminij i niska pH vrijednost vode smanjuju reprodukcijsku

sposobnost riba, dovode do stresa koji dovodi do smanjenja tjelesne mase riba, a kod ekstremnih pH razina i do ugibanja, što rezultira smanjenjem populacije i biološke raznolikosti.

• Kisele kiše i suho taloženje sumpora štetno utječe na mnoge materijale. Najčešće su posljedice: hrñanje metala i propadanja boje i kamena (npr. mramora, vapnenca i pješčenjaka).

Propadanje šuma pod utjecajem kiselih kiša Skulptura na jednom dvorcu u Westphalijiu Njemačkoj slikana 1908.g. i 1968.g.

Zdrava pastrva Pastrva koja je živjela u kiselom jezeru

Page 22: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Zagañenje teškim metalima

• Tisuće tona žive, olova i drugih teških metala bacaju se svake godine u vodu i zrak u obliku tekućina i plinova.

• Većina ovih metala dolazi iz procesa sagorijevanja iz industrijskih procesa i automobila.

• Teški metali, kao i pesticidi, skupljaju se u tkivima i organima i mogu prolaziti kroz prehrambeni lanac.

• Velik broj teških metala je vrlo otrovan i mogu izazvati teške bolesti pa i smrt.

Živa

• Živa služi za punjenje barometara, termometara, manometara i sl. instrumenata, za dobivanje zlata i srebra (amalgamacija), za živine vakuum-pumpe, živine lampe, živine ispravljače, u aparatima za uzorkovanje, mjerenje i analiziranje plinova za pozlaćivanje i posrebrivanje u vatri, kao katalizator, za proizvodnju inicijalnih eksploziva i drugih živinih spojeva.

• Živa dolazi iz mnogih izvora i stiže do ljudi različitim putovima. Ona putuje kroz zrak i vodu i sakuplja se u tkivima i organima životinja i biljaka koje ljudi jedu.

• Živine pare su otrovne ako se udahnu i ne bi smjele prijeći 0.1 mg m-3 u zraku. Svi živini spojevi su otrovni, a posebno metil-živa. Živa utječe na središnji živčani sustav i ima teratogeno djelovanje.

• Maksimalna dozvoljena koncentracija žive u vodi za piće

je 2 µg/l.

Page 23: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Kadmij• Kadmij se upotrebljava za prekrivanje drugih metala

elektroplatiranjem (osobito željeza i čelika), za izradu niskotaljivih legura, punjivih Ni-Cd baterija, u industriji boja i kao stabilizator plastike. Kadmij se takoñer koristi i kao materijal za kontrolu fisije u nuklearnim reaktorima, te za zaštitu plavog i zelenog fosforescentnog nanosa katodnih cijevi TV u boji.

• Industrijska potrošnja kadmija raste, i 1968. godine u SAD-u je iznosila 6000 tona, a 2000. godine iznosila je oko 14000 tona.

• Nema dokaza da je kadmij biološki potreban ili koristan, dapače uzročnik je brojnih smrtnih slučajeva te je utvrñen njegov poguban utjecaj na životinjski svijet i riblju populaciju.

• U dovoljnim koncentracijama otrovan je za sve oblike života, uključujući mikroorganizme, biljke, životinje i ljude.

• Kadmij se u organizmu nakuplja u bubrezima, jetri, mozgu, kostima i mišićnom tkivu. Utvrñeno je da se njegova koncentracija u organizmu s vremenom povećava.

• Istraživanja su pokazala da je njegova prisutnost u vodenim tokovima već u koncentracijama većim od 10 µg/L povezana s visokim mortalitetom, usporenim razvojem, smanjenom reprodukcijom i drugim negativnim efektima kod vodenih organizama. Ptice i sisavci su relativno otporniji na utjecaj kadmija od vodenih organizama, pa tako najniža letalna koncentracija za miševe iznosi 250 mg/kg.

• Kod izloženosti većim koncentracijama smrt nastupa zbog edema pluća, ukoliko se kadmij u organizam unosi inhalacijom, dok oralnim uzimanjem dolazi do smrti uslijed masovnog otkazivanja unutarnjih organa.

• Takoñer je utvrñeno da izloženost koncentraciji kadmija većoj od 100 mg/kg izaziva i kromosomske abnormalnosti.

Page 24: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Krom

• Krom ima široku primjenu kao legirni element (npr. nehrñajućeg čelika), čime se povećava otpornost na koroziju, postiže sjaj i tvrdoća. Takoñer se kromom prevlače drugi metali u cilju zaštite od korozije i boljeg estetskog izgleda. Dodaje se i antikorozivnim bojama, služi kao katalizator u nekim kemijskim procesima, za izradu kalupa za proizvodnju cigli, a spojevi kroma imaju široku primjenu u metalurgiji i kemijskoj industriji.

• Spojevi kroma (VI) su jako toksični dok su spojevi kroma (III) neopasni i čak spadaju u potrebne nutrijente. Utvrñen je visoki postotak oboljenja od raka pluća i drugih respiratornih bolesti kod radnika koji rade u proizvodnji kromata. Ispuštanja otpadnih voda s visokim koncentracijama kromata u jezera i rijeke dovela je do poremećaja ekosustava i trovanja vodenih organizama, a takoñer su zabilježeni slučajevi onečišćenja podzemnih voda otpadnim vodama koje su sadržavale kromate.

• Spojevi kroma(VI) na vodene organizme imaju toksično, mutageno, teratogeno i kancerogeno djelovanje.

• Negativan utjecaj kod osjetljivih vrsta zamijećen je već za koncentracije od 5-10 µg/l. Osjetljivost na krom značajno ovisi o vrsti i o uvjetima okoliša.

• Nije primijećeno uvećanje sadržaja kroma u organizmima putem hranidbenog lanca i koncentracije su obično najveće za najniži trofički nivo.

• Za ljude, akutna oralna toksičnost kroma(VI) varira izmeñu 50-150 µg/kg i povezana je s njegovim izrazitim oksidacijskim svojstvima.

• Kada uñe u krv, oštećuje krvna zrnca, jetru i bubrege oksidacijskim reakcijama.

• Od ranije je poznato da je kromova prašina kancerogena.

• Takoñer su poznate i alergijske reakcije na pojedine kromove soli.

Page 25: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Olovo

• Najviše se olova troši za proizvodnju olovnih akumulatora, za pripravu tetraetil-olova, izradu olovnih cijevi i lima, za kanalizacijske instalacije u domaćinstvu. Vrlo dobro zaustavlja ionizirajuća zračenja (rendgenske i gama-zrake), pa se od olova izrañuju zaštitne radiološke obloge, blokovi, cigle, pregače, rukavice i sl. Velike količine olova se troše za izradu municije. Legure olova koriste se za meko lemljenje te za presvlačenje željeznih površina olovom za zaštitu od korozije.

• Olovo pripada u kategoriju teških metala i nema prirodnu funkciju u ljudskom tijelu. Olovo i njegove soli su otrovni. U organizam može dospjeti inhalacijom, oralno ali i adsorpcijom preko kože.

• Može izravno oštetiti meka tkiva, osobito jetru, bubrege i živčani sustav, olovo smanjuje kapacitet tijela da metabolizira vitamin D, a takoñer utječe na slanje signala izmeñu živčanih stanica (neurona) remeteći njihov rad. Nakuplja se u kostima i zubima te ulazi u krvotok ometajući stvaranje normalnih eritrocita, ali i njihov kapacitet transportiranja kisika.

• Iako olovo predstavlja opasnost za cjelokupnu populaciju, na njega su osobito osjetljiva djeca do šeste godine, jer se u tom periodu najviše razvija njihov živčani i koštani sustav. Novija istraživanja ukazuju da olovo uneseno u djetinjstvu ostaje cijeli život pohranjeno u kostima.

• Osim kod djece, olovo i u odraslih ljudi može izazvati čitav niz poremećaja kao što su: povišeni krvni tlak, razvoj kardiovaskularnih bolesti, problemi s probavom, oštećenje bubrega, bolovi u mišićima i zglobovima, poremećaji raspoloženja, smanjenje fertiliteta muškaraca. Posebno rizične skupine su trudnice, jer olovo lako prolazi kroz placentu do fetusa rodilje, a kroz majčino mlijeko dolazi do djeteta.

Page 26: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

KOROZIJA

• Korozija je nenamjerno razaranje konstrukcijskih materijala uzrokovano fizikalnim, fizikalno-kemijskim i biološkim agensima.

• Dolazi od latinske riječi corrodere što znači nagristi.• Tehnički, pojam korozije odnosi se na metalne i

nemetalne materijale, ali se u užem smislu često primjenjuje samo na metale. Za razaranje nemetalnih materijala još se koriste izrazi degradacija ili razgradnja nemetala.

• Korozija je danas jedan od važnih čimbenika svjetske krize materijala i energije i uzrok je znatnih gubitaka u gospodarstvu svake zemlje.

• Konstrukcijski materijali dobivaju se iz ruda če uz upotrebu energije , odnosno iz prirodnih i stabilnih spojeva s malo energije (taljenjem) proizvedu se čisti metali koji su u nestabilnom stanju.

• Prema zakonima termodinamike tako proizvedeni metali teže se vratiti u stabilno - prirodno prvotno stanje.

• Takvo stanje se postiže korozijskim procesima, prilikom kojih se energija oslobaña, a korozijski produkt je sličan početnoj rudači.

Slika: "Životni" ciklus čelika

Zašto dolazi do korozije metala?

Page 27: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

METALI

LEGURE ŽELJEZA

LEGURE DRUGIHMETALA

ugljični čelik

legure čelika

meki čelicisrednje ugljični čelicivisoko ugljični čelici

nisko legirani čelicinehrñajući čelici

lake legure

teške legure

vatrootporni materijali

plemenite legure

legure cinkalegure aluminijalegure magnezijalegure titana

legure bakralegure nikla

legure molibdenalegure tantalalegure volframa

legure zlatalegure srebralegure platine

VRSTE METALA

Page 28: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

KOROZIJA

OPĆA LOKALIZIRANA

Makroskopskagalvanskaerozijskajamičastapukotinska

potpovršinskaselektivna

Mikroskopskainterkristalna

korozija uz naprezanjekorozijski zamor

Slika: Shematski prikaz različitih oblika korozije

Page 29: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

OPĆA KOROZIJA

Zahvaća čitavu izloženu površinu materijala, a može biti ravnomjerna ili neravnomjerna.

GALVANSKA KOROZIJA

Galvanska korozija nastaje uslijed električnog kontakta dvaju različitih metala. U prisustvu elektrolita nastaje galvanski članak.Metal negativnijeg elektrodnog potencijala postaje anoda i otapa se dok pozitivnijimetal postaje katoda i ostaje zaštićen.

Page 30: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

EROZIJSKA KOROZIJA

Općeniti naziv koji se odnosi na različite procese degradacije materijala u protočnim sustavima. To je proces koji uključuje koroziju i eroziju.U protočnom sustavu mogu se opaziti:

• Utjecaj toka u jednofaznim sustavima(npr. povećan dotok kisika na površinu metala, povećana brzina otapanja korozijskih produkata i sl.).• Erozijska korozija u višefaznom sustavu (tekućine s mjehurićima plina ili komadićima krutine, plinovi s kapljicama tekućine, itd.) može dovesti do oštećenja metala ili oštećenja oksidnog površinskog sloja.

• Korozijski napad pod udarom mlaza –ubrzanje korozije zbog udara turbulentnih vrtloga koji uzrokuju brzo uklanjanje korozijskih produkata i brzu koroziju.

JAMIČASTA KOROZIJA

Usko lokalizirana na žarišta približno kružnog presjeka, pri čemu je dubina oštećenja nakon nekog vremena nekoliko puta veća od njegove širine na površini. Tipična za morski okoliš.

Page 31: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

KOROZIJA U PUKOTINI

Procijep metal-metal Ovaj oblik korozije javlja se na mjestima dodira konstrukcijskih elemenata, ukoliko na tom mjestu zaostane procijep. Pojava diferencijalne aeracije u pukotini jedan je od osnovnih uzroka nastanka ovog oblika korozije. U područjima s većom koncentracijom kisika odvija se katodna reakcija, a na mjestima s manjom koncentracijom kisika anodna reakcija.

POTPOVRŠINSKA KOROZIJA

Najraširenija na valjanim metalima u dodiru s morskom vodom i s kiselinama. Razlikujemo: A) Bubrenje - korozijski produkti imaju veći volumen od volumena uništenog

materijala B) Listanje - žarišta pittinga šire se u dubinu materijala.

Na površini materijala pritom često nastaju mjehuri jer se u njegovoj unutrašnjosti gomilaju čvrsti korozijski produkti kojima je volumen veći od volumena uništenog metala.

Page 32: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

SELEKTIVNA KOROZIJA

Decinkacija mjedi

Korozija legure kod koje sastojci reagiraju u udjelima različitim od njihova udjela u leguri. Neke komponente legure su elektrokemijski aktivnije i anodno se otapaju u galvanskom kontaktu s plemenitijim komponentama. Najvažniji primjer selektivnog otapanja je otapanje cinka iz mjedi ili tzv. decinkacija . Drugi primjer je grafitna korozija sivog lijevanog željezaprilikom koje dolazi do djelomičnog uklanjanja metalnih sastojaka uz zaostajanje grafita.

Mikroskopska snimka selektivne korozije

INTERKRISTALNA KOROZIJA

Interkristalna korozija je vid lokalne korozije koja razara materijal na granicama zrna (granula, kristalita) šireći se na taj način u dubinu. Interkristalna korozija se najčešće javlja kod nehrñajućih čelika, legura na bazi aluminija i nikla.

Page 33: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

I. slučaj: područje uz granicu zrna je anodno prema okolnom metalu

II. slučaj: područje uz granicu zrna je katodno prema okolnom metalu

KOROZIJSKI LOM UZ NAPREZANJE

Korozijski lom uz naprezanje (SCC – stress corrosion cracking) je raspucavanje izazvano sinergističkim djelovanjem korozije i naprezanja. Do ove vrste korozijskog oštećenja dolazi uslijed relativno malog konstantnog vlačnog naprezanja legure izložene korozivnom okolišu.

• SCC se može odvijati intergranularno ili transgranularno, ali uvijek okomito na smjer naprezanja

• raspucavanja ukazuje na neku nehomogenost na granicama zrna (npr. segregacija sumpora i fosfora na granicama zrna niskougljičnog čelika)

• kod transgranularnog raspucavanja, pukotina se širi kroz zrno obično duž neke specifične kristalne plohe.

intergranularno raspucavanje transgranularnoraspucavanje

Page 34: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

KOROZIJSKI ZAMOR

• Korozijski zamor – proces koji uključuje koroziju i izmjenično naprezanje metala te obično dovodi do pucanja metala.

• Naprezanje koje uzrokuje korozijski zamor je cikličko ali mora imati neku vlačnu komponentu naprezanja (a ne samo jače ili slabije tlačno naprezanje).

• Raspukline se protežu okomito na smjer naprezanja kao kod SCC-a.

• Korozijski zamor odvija se prema istom mehanizmu kao i SCC.

INTENZIVNOST KOROZIJE

unutrašnji čimbenici korozije vanjski čimbenici korozije

• sastav

• struktura

• tekstura

• oblik konstrukcije

• fizikalna svojstva

• mehanička svojstva

• defekti u materijalu

• napetosti u materijalu

• stanje površine

• vrsta okoline

• koncentracija sastojaka

• pritisak

• temperatura

• brzina strujanja medija

• radijacija

• električni naboj

• biološka aktivnost

Page 35: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Sklonost koroziji• Metali op ćenito prema korozijskom ponašanju mogu

biti:Imuni - ako ne korodiraju jer ne postoji afinitet za proces

korozijeAktivni - ako korodirajuPasivni - ako vrlo sporo korodiraju zbog snažnog kočenja

procesa korozije uslijed prisutnog oksidnog filma na površini• Sklonost metala prema koroziji ovisi o njegovom

potencijaluŠto mu je potencijal viši, odnosno što je metal plemenitiji to je

manje sklon koroziji.

imuni aktivni pasivni

EKONOMSKI UTJECAJ KOROZIJE

• Korozija metala opterećuje ekonomiju SAD oko 275 milijardi $ / godišnje (oko 3.1% BND).

• Otprilike 1/3 troškova može se smanjiti korištenjem korozijski otpornijih materijala ili primjenom adekvatnih tehnoloških postupaka.

milijarde US $

Industrija 1975 1995

Sva industrija

ukupno 82.0 296.0

moglo se izbjeći 33.0 104.0

Automobilska industrija

ukupno 31.4 94.0

moglo se izbjeći 23.1 65.0

Avio industrija

ukupno 3.0 13.0

moglo se izbjeći 0.6 3.0

Ostala industrija

ukupno 47.6 189.0

moglo se izbjeći 9.3 36.0

IZVOR"Utjecaj korozije metala u SAD",Battelle Columbus laboratoriji i Nacionalni institut za standardizacijui tehnologiju (NIST)

Page 36: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

ELEMENTI TROŠKA

boljeperformanse

periodi čnoodržavanje

produljenjevijeka

trajanjastrože

zakonske regulative

sve agresivniji

okoliš

transfer tehnologije

istraživanjei razvoj

primjena tehnologije

troškovi korozije

PROBLEMI KOROZIJE U PRIVREDI

• U rudarstvu - znatna korozijska oštećenja na vanjskim, a pogotovo na jamskim postrojenjima.

• Korozija u rudarskim jamama uvjetovana je visokom relativnom vlažnošću atmosfere i podzemnim vodama koje često sadrže soli alkalnih, zemnoalkalnih i teških metala pa su vrlo agresivne.

• Posebno stradaju metalne pregrade te cijevi za komprimirani zrak, odvodnjavanje i ventilaciju.

• Pri dobivanju nafte i zemnog plina, korozija intenzivno napada postrojenja za bušenje zbog prisutnosti slane vode, CO2 i H2S u bušotinama.

• Te pojave često izazivanju nesreće s ljudskim žrtvama i velikim materijalnim gubicima.

Page 37: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• U metalurškoj i metaloprera ñivačkoj industriji te srodnim industrijskim granama dolazi do velikih korozijskih oštećenja opreme i proizvoda.

• U pirometalurškim postrojenjima odvija se plinska korozija, a u hidrometalurškim korozija u elektrolitima.

• Mnogo metala se gubi oksidacijom pri preradi i obradi na visokim temperaturama (lijevanje, valjanje, zavarivanje, kovanje).

• Neznatna promjena dimenzija ili povećanje hrapavosti zbog korozijskih oštećenja bitno smanjuje vrijednost dijelova ureñaja.

• Korozijska oštećenja energetskih postrojenjamogu onemogućiti li otežati opskrbu energijom gradova ili industrijskih bazena.

• U termoenergijskim postrojenjima, u kojima je radni medij vodena para, najugroženiji je generator pare. Njegovi sklopovi korodiraju i s vodeno/parne i s dimne strane, što uzrokuje havarije pa čak i eksplozije i prekid rada.

• U nuklearnim elektranama koroziji je takoñer izložen generator pare.

• Kvarove parnih turbina uzrokuje korozija i erozija lopatica rotora.

• Plinsko-turbinska postrojenja izvrgnuta su visokotemperaturnoj koroziji.

• U hidroenergetskim postrojenjima javlja se korozija i erozija u tlačnom vodu, kavitacijska korozija u vodenoj turbini te korozija betonskih i čeličnih dijelova brana.

Page 38: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Korozija u kemijskoj i prehrambenoj industriji te srodnim industrijskim granama često uzrokuje zagañenje i kvarenje proizvoda korozijskim produktima.

• Oprema u poduzećima ovih grana obično je izložena vrlo vlažnoj i zagañenoj atmosferi, a iznutra agresivnim medijima (uz eventualno visoke tlakove i temperature).

• Korozija poskupljuje proizvodnju vrlo čistih kemikalija (p.a. kemikalija). Zbog korozijskih procesa dobivaju se kemikalije niže čistoće.

• Onečišćenje proizvoda farmaceutske i prehrambene industrije produktima korozije može izazvati masovna trovanja.

• Produkti korozije metala mijenjaju boju i stvaraju mrlje na tekstilu, koži itd..

• U grañevinarstvu koroziji je izložena različita mehanizacija i grañevinski objekti.

• Mehanizacija se nalazi na terenu pod nepovoljnim uvjetima i teško se kvalitetno održava pa se javljaju ozbiljna korozijska oštećenja.

• Pokretne dijelove strojeva ugrožava i abrazija zbog prisutne tvrde prašine.

• U industrijskim i stambenim grañevinama korozijska oštećenja se zapažaju na vodovodnim, ogrjevnim plinskim, električnim, kanalizacijskim i ventilacijskim instalacijama.

• Korozija i erozija ugrožavaju i mnoge kulturne spomenike.

Page 39: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• U medicini, stomatologiji i veterini sve se više primjenjuju implantati (umeci) koji služe za privremeno unutarnje fiksiranje ili kao trajna zamjena tkiva (proteze).

• Za izradu metalnih implantata najčešće se koriste nehrñajući čelici, Ti i Co-legure, Au-legure, amalgami i dr.

• Njihova korozija može izazvati teške posljedice pa i smrt zbog:

- zagañivanja tjelesnih tkiva i tekućina produktima korozije, što uzrokuje alergijske upale, trovanja te smanjenje obrambene moći organizma.

- mehaničkog slabljenja implantata koji uzrokuje deformacije ili lom, obično uz lokalnu koroziju ili korozijski zamor.

Nepovoljne fiziološke reakcije i odbacivanja implantata često izaziva i neznatna korozija (uz druge razloge).

• U poljoprivredi i šumarstvu - znatne štete zbog korozije mehanizacije na terenu.

• Česte havarije strojeva i alata uslijed izloženosti oborinama, sokovima biljaka i plodova, prirodnim i umjetnim gnojivima i drugim kemikalijama (insekticidima, fungicidima i sl.).

• Slaba ili nikakva konzervacija poljoprivrednih strojeva.

• Nedostatak stručnih kadrova koji bi se bavili održavanjem.

Page 40: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Korozija vojne tehnike tj. naoružanja može bitno smanjiti obrambenu sposobnost zemlje.

• Ratna oprema u upotrebi korodira zbog nepropisnog rukovanja, lošeg održavanja i zaštite, a rezervna ratna oprema zbog slabe konzervacije.

• Korozija posebice napada municiju i dijelove artiljerijskog naoružanja (kanale topovskih cijevi), elemente izviñačke opreme te dijelove ratnih motornih vozila, aviona, podmornica i brodova.

UTJECAJ KOROZIJE NA OKOLIŠ

• Korozija i okoliš u kojem do nje dolazi, meñusobno su povezani i mijenjaju jedno drugo.

• Mehanizam korozijskih procesa ovisi o uvjetima okoliša pa tako i o njegovom zagañenju.

• Produkti korozije utječu na okoliš kao i svi naši postupci u sprječavanju korozije.

• S jedne strane dogaña se da objekti koji su godinama odolijevali koroziji ubrzano propadaju zbog onečišćenja atmosfere i voda, a s druge strane jača svijest o negativnom utjecaju brojnih postupaka zaštite od korozije na okoliš.

Page 41: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

ZAGAðENJE OKOLIŠA I UGROŽAVANJE LJUDSKIH ŽIVOTA UZROKOVANO

KOROZIJOM

Bhopal plinska katastrofa• Jedna od najvećih industrijskih katastrofa, koja se

dogodila 1984. godine u tvornici pesticida u Indijskom gradu Bhopalu, gdje je došlo do istjecanja toksičnog plina metil izocijanata. Uslijed izloženosti, umrlo je oko 3000 ljudi u 72 h nakon ispuštanja, i još 8000 uslijed različitih bolesti povezanih s ispuštenim kemikalijama, a oko 500000 ljudi je imalo posljedice zbog izloženosti kemikalijama.

• Jedan od razloga ove katastrofe bilo je slabo održavanje opreme i problemi s korozijom. Odreñeni sigurnosni ureñaji su bili isključeni zbog korodiranih dijelova.

Fotografija dijela pogona Union Carbida u gradu Bhopal

Page 42: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Flixbourg eksplozija 1974. godine

• Najveća eksplozija u Velikoj Britaniji nakon 2. svjetskog rata. Eksplozijom je potpuno uništen pogon NYPRO u sjevernom Linkolnshiru pri čemu je poginulo 28 ljudi. Uzrok eksplozije bilo je zakazivanje premosnog sustava ugrañenog u reaktore za oksidaciju cikloheksana nakon curenja jednog od 6 reaktora uslijed korozijskog pucanja uz naprezanje. Do korozijskog pucanja uz naprezanje došlo je uslijed prisustva nitrata u onečišćenoj riječnoj vodi koja se koristila za hlañenje reaktora. Reaktori su bili izrañeni od 12.3 mm debelog čelika.

• Naftovodi• Puknuća cjevovoda za naftu i zemni plin - velika

opasnost za okoliš. Istjecanje može zagaditi izvore pitke vode, izazvati pomore morskih organizama i ptica, eksplozije i požare.

• Podaci američkog Environment defence Found-a:u 1998. g. iz cjevovoda na području SAD-a iscurilo je oko 28 milijuna litara nafte i raznih drugih po okoliš opasnih tvari, a godišnji troškovi za sanaciju iznose oko 39 milijuna dolara.Najčešći uzrok istjecanja je korozija. Korozija cjevovoda može biti vanjska - zbog korozivnosti tla ili unutarnja -zbog korozivnosti medija koji se transportira.

KOROZIJA CJEVOVODA

Page 43: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Puknuće i požar cjevovoda prirodnog plina blizu grada Carlsbada u Novom Meksiku pri čemu je ubijeno 12 ljudi i u požaru uništena 3 vozila i oštećena dva mosta. Ukupna šteta iznosila je 998.296 $.

• Istraga je pokazala da je došlo do jamičaste korozije na odreñenim mjestima s unutarnje strane cijevi. Takoñer su nañene 4 vrste bakterija koje mogu utjecati na korozijske procese (sulfat reducirajuće bakterije, bakterije koje proizvode kiselinu, aerobne i anaerobne bakterije).

• Utvrñena je prisutnost klorida na uzetim uzorcima, a pH vode je bio blago kiseo (6.2-6.3) najvjerojatnije uslijed otapanja plinova CO2, i H2S u vodi.

• Komisija je zaključila da je puknuće posljedica meñusobnog djelovanja mikroba, vlage, klorida te otopljenih plinova.

Primjeri iz prakse

• U mjestu Lively u SAD-u, 1996. "neočekivano" je došlo do eksplozije cjevovoda u kojoj je poginulo dvoje ljudi. Istraga je pokazala 583 mjesta na cjevovodu s izraženom korozijom, pa je cjevovod okarakteriziran kao "švicarski sir".

• U mjestu Corpus Christi (SAD) 1984. eksplodirao podzemni cjevovod iste kompanije pri čemu je došlo do istjecanja 342000 litara sirove nafte. Istraga je pokazala da je eksploziju uzrokovao udar munje pri čemu je došlo do zatvaranja ventila i porasta tlaka u cijevima. Do puknuća je došlo na dijelu cjevovoda oslabljenim korozijom.

Page 44: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Eksplozija kanalizacije u MeksikuU eksploziji kanalizacije u mjestu Guadalajara u Meksiku u travnju 1992. poginulo je 215 ljudi, ozlijeñeno je 1500 ljudi, a oko 1600 zgrada je oštećeno. Procijenjena šteta je iznosila oko 75 milijuna dolara. Uzrok eksplozije je bila korozija plinske cijevi i ulazak plina u kanalizaciju. Do korozije je došlo stalnim curenjem vode iz vodovodne cijevi, koja se nalazila iznad plinske cijevi, na plinsku cijev.

Avionske nesreće povezane s korozijom

• Aloha incident 1988. godine

Na 19. godina starom putničkom zrakoplovu Boeing 737, tijekom leta došlo je do pucanja gornjeg dijela trupa. Pilot je uspio spustiti avion na zemlju ali je u nesreći poginula stjuardesa. Uzrok pucanja trupa bio je korozijski zamor i lokalna korozija na dijelovima preklapanja metalnih ploča, gdje je došlo do nakupljanja voluminoznih korozijskih produkata koji su poticali razdvajanje ploča.

Page 45: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Pad Boeinga 747 kompanije EL AL

• 4. listopada 1992. godine, putnički zrakoplov kompanije EL AL srušio se u Amsterdamu pri čemu su poginule 43 osobe. Uzrok pada bilo je odvajanje motora 3 i 4 od krila aviona uslijed korozije držača i mehaničkih osigurača motora. Naime piting korozija i korozijski zamor oslabili su držače i osigurače koji su popustili i doveli do nesreće.

• Zbog sličnog razloga, godinu dana ranije, Boeing 747-200F kompanije China Airlines srušio se odmah nakon polijetanja.

Posljedice rušenja aviona u predgrañu Amsterdama

Brodske nesreće povezane s korozijom

• U 12. mjesecu 1999. Malteški tanker Erika potonuo je na oko 70 km od francuske obale pri čemu je došlo do izlijevanja 10000 t nafte i zagañenja 400 km obale.

• Smatra se da je uzrok ove nesreće problemi s korozijom, koji su počeli 5 godina prije ove nesreće.

• Prema izvješću francuske inspekcijske agencije do nesreće je došlo zbog slabljenja trupa broda uslijed korozijskih oštećenja, zbog čega je došlo do njegove deformacije i puknuća.

• Kapetan je prijavio probleme s korozijom na brodu ali je brod dobio odobrenje za plovidbu pod uvjetom da do kraja siječnja 2000. bude popravljen.

Page 46: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Nesreća broda MV KIRKI1990. godine dogodila se havarija na motornom brodu MV KIRKI kraj obala Australije kada se jedan dio pramca odvojio od trupa broda. Unatoč tome, ovaj pomorski incident prošao je bez ljudskih žrtava, s malim zagañenjem mora, a i brod je spašen od potonuća. Utvrñeno je da spremnici balastnih voda nisu imali nikakvu zaštitu, što je dovelo do ozbiljnih korozijskih oštećenja i smanjivanja debljine oplate, što je u kombinaciji sa lošim dizajnom i korozijskim zamorom dovelo do odvajanja dijela trupa.

Korozijski incidenti u Hrvatskoj

• Podzemna eksplozija plina u PuliUslijed korozije došlo je do oštećenja na plinskom cjevovodu i kroz taj otvor plin je istjecao u kanal s drugim instalacijama ispod zemlje.U Puli se, umjesto metana, koristi smjesa propana i butana koja je 1.7 puta teža od zraka pa se ova smjesa duže zadržava u podzemnim prostorima. Granica eksplozivnosti ove smjese je mnogo niža. Budući da plin ima minimalnu energiju paljenja, bila je dovoljna bilo kakva intervencija na instalacijama da izazove eksploziju. U eksploziji je jedna osoba teže ozlijeñena, a više desetaka automobila oštećeno

Page 47: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Istjecanje nafte

• Cijevi u naftnim postrojenjima često pucaju uslijed korozije. Posljedice su izlijevanje nafte u tlo i obližnje rijeke, kao što je bio slučaj kod Popovače gdje se izlilo 600 l nafte.

• kod Ivanić Grada izlilo se preko 500 l sirove nafte.

• 1999. godine kod Šumečana isteklo 7000 l nafte.

• 1999. puknuće naftovoda Bušotina Osekovo• 1999. godine puknuće naftovoda izmeñu

bušotine i sabirne stanice (100 m od ceste prema Sisku)

• 2011. godine, u naftonosnom polju Stružec u Sisačko-moslavačkoj županiji – izlijevanje nafte iz puknute cijevi, na površini od nekoliko hektara.

Pad balkona uslijed korozije

• Slučaj ugrožavanja ljudi i nanošenja materijalne štete dogodio se u Splitu u travnju 2001. godine u Gundulićevoj ulici br. 4, gdje su uslijed korozije armaturnog željeza pala sa zgrade dva balkona.

• Radi se o intenzivnoj atmosferskoj koroziji u predjelu uz more, gdje zrak sadrži kloride koji difundiraju kroz beton i izazivaju ubrzanu koroziju armature koja nosi konstrukciju.

Page 48: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Zaštita od korozije ima za cilj očuvanje uporabne vrijednosti proizvoda, njegovog dekorativnog izgleda kao i očuvanje vrijednosti sirovine iz koje se predmeti izrañuju. Korozijskom zaštitom se ujedno štiti i okoliš od produkata korozije kao i

od prevelikog otpada sirovina i tvari.

• S druge strane, metode zaštite od korozije uporabom toksičnih i kancerogenih materijala mogu voditi opterećenju okoliša. Meñusobni utjecaj zaštite od korozije i okoliša može se shvatiti kao promjenjivo djelovanje. Treba procijeniti kolika je prednost zaštite metala u odnosu na eventualne

štete nanesene okolišu.

ZAŠTITA MATERIJALA OD KOROZIJE

• zaštita prevlakama i premazima• elektrokemijska zaštita• zaštita obradom korozijske sredine• oblikovanjem i konstrukcijskim mjerama• zaštita odabirom i oplemenjivanjem materijala

Page 49: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Zaštita premazima Primjena korozijski postojanijih materijala

Konstrukcijsko - tehnološke mjere Elektrokemijske metode zaštite(”žrtvovane anode”)

TROŠKOVI KOROZIJE PREMA METODAMA ZAŠTITE

Zaštitni premazi 108.6 milijardi $ Korozijski otporne legure 7.7 milijardi $ Plastika i polimeri 1.8 milijardi $ Korozijski inhibitori 1.1 milijard $ Katodna i anodna zaštita 1.0 milijardi $ Troškovi usluga 1.2 milijardi $

UKUPNO: 121.4 milijardi $

Page 50: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

ZAŠTITA METALA PREVLAKAMAPRIPREMA PODLOGE ZA NANOŠENJE ZAŠTITE

Priprema površine metala

mehanička termička kemijska elektrokemijska

Priprema površine metala sastoji se od uklanjanja:• onečišćenja, • masnoće,• okujine, • produkata korozije, • starih premaznih sredstava, • soli, • te neutralizacije i uklanjanja kiselina i lužina i svega

ostalog što bi kasnije sprječavalo dobro vezivanje premaza za metal i omogućavalo koroziju ispod premaza.

Page 51: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

MEHANIČKA PRIPREMA

• Brušenje (grubo i fino) - abrazivnim zrncima. Ručno ili strojno brušenje. Najčešće se koriste rotacijski alati i to obično kolutovi koji se montiraju na produljenu osovinu elektromotora.

• Poliranje – finija zrnca, s većim polumjerom zakrivljenosti na bridovima (manje oštri bridovi). Poliranjem raste glatkoća, zbog skidanja čestica i utiskivanja mikroizbočina(paste i prah za poliranje).

• Četkanje - četkama od žica ili vlakana, ručna ili strojna obrada.

• Obrada u rotacijskim ure ñajima (bubnjevima) - rotacijom dolazi do brušenja i poliranja predmeta.

• Čišćenje površine mlazom abraziva - najefikasnija metoda. Koriste se dvije glavne skupine abraziva: mineralni abrazivi (kvarcni pijesak) i metalni abrazivi (sačma). Metoda čišćenja mlazom mokrog abraziva - kombinacija suhog abraziva i vode.

• Pjeskarenje uzrokuje zagañenje zraka zbog velike količine nastale prašine koja može sadržavati različite toksične sastojke (u slučaju kada se skidaju stari premazi koji sadrže teške metale i policikličke aromatske ugljikovodike). Takoñer nastaju velike količine krutog otpada koji se sastoji od abrazivnog sredstva, različitih tvari iz starih premaza koje mogu biti toksične, te korozijskih produkata uklonjenih s površine (npr. oko 5000 tona kod čišćenja velikog mosta). Dakle, ovi postupci mogu dovesti do mnogostrukog opterećenja okoliša zbog velikih količina otpadnog materijala koji u sebi može sadržavati toksične tvari pa se mora zbrinjavati kao opasni otpad.

Nedostaci postupka čišćenja mlazom abraziva

Page 52: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Zbog velikih količina nastale prašine, postupak obrade površine mlazom abraziva može biti vrlo opasan za zdravlje radnika koji izvode ovaj postupak. Naime, duža izloženost ovoj prašini može dovesti do pojave oboljenja poznatih kao pneumokonioze . Pneumokonioze su bolesti pluća uzrokovane udisanjem anorganskih čestica. To su najčešće profesionalne bolesti, jer pogañaju ljude koji su zaposleni u industrijskim pogonima. U razvoju bolesti, najvažniji faktor je sposobnost inhaliranih čestica za izazivanje fibroze. Ostali faktori, koji su takoñer važni su veličina čestica, vremenski period izloženosti anorganskim česticama i osjetljivost koja ovisi od čovjeka do čovjeka. Najčešći primjeri ove bolesti su silikoza i azbestoza.

Metoda čišćenja mlazom vlažnog abraziva

• Kombinacija suhog abraziva i vode (hidropjeskarenje).• Postupkom se izbjegava utjecaj prašine na zdravlje rukovatelja

(nema prašine), smanjuje se potrošnja abraziva i uklanjaju čestice topljive u vodi.

• I ovim postupkom ostaje problem otpada.

• Danas se intenzivno traga za nekim alternativnim postupkom

koji bi zamijenio čišćenje mlazom abraziva.

Page 53: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

"Sponge Jet System"

• Jedan od novih načina obrade površine.

• Metalni abraziv je obložen vodotopljivompoliuretanskom spužvom koja je za njega kemijski vezana.

• Boja, korozijski produkti i nečistoće uklonjene s površine silinom udara čestica, obuhvaćeni su i drže se u spužvi.

• Prednost ove tehnike je u smanjenju prašine (do 94%) i u mogućnosti ponovne upotrebe oko 85-90% čestica.

• Spužvom obložene abrazivne čestice mogu se reciklirati 5-15 puta, pa je količina otpada znatno smanjena.

Čišćenje površine "ledenim projektilima"

• Jedan od novijih načina čišćenja površine koristi zrak pod tlakom, zaleñenu vodu i natrijev hidrogenkarbonat.

• Čestice suhog leda udaraju o površinu metala i pri sudaru se raspršuju uz oslobañanje CO2 a korozijski produkti i nečistoće se skupljaju u vodi koja se zbrinjava.

• Ledeni projektili imaju trostruko djelovanje na površinu:

- mehani čki udar uzrokuje odvajanje čestica s površine

- toplinski šok dovodi do smrzavanja površinskih onečišćenja i slabljenja površinskih veza.

- sublimacija CO 2 pomaže odnošenju površinskih onečišćenja.

Page 54: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

TERMIČKA PRIPREMA

• Temelji se na razlici koeficijenata širenja metala i hrñe i dehidrataciji hrñe.

• Sastoji se od uklanjanja produkata korozije plamenom.• Primjenjuje se acetilenski plamen visoke temperature

ili smjesa propana i butana u kisiku.• Slojevi onečišćenja pucaju i ljušte se, a potpuno se

skidaju naknadnim ispuhivanjem, četkanjem i struganjem.

ODMAŠĆIVANJE

Odmašćivanjem se s površine metala uklanjaju čvrste i tekuće masne tvari mineralnog ili biološkog porijekla te s njima srodna onečišćenja.

ODMAŠĆIVANJE

organskim otapalima

parno ultrazvučnolužnatim otopinama

elektrolitički

Page 55: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Neka svojstva važnijih organskih otapala

Naziv Sastav ili formula

Vrelište t / ºC

Gusto ća Napomena

aceton (CH)3CO 56 0.79 lako zapaljiv, miješa se s vodom

etanol C2H5OH 79 0.79 lako zapaljiv, miješa se s vodom

izopropanol C3H7OH 82.4 0.79 zapaljiv

benzin za čišćenje

smjesa ugljikovodika

80 do 130 0.68 lako zapaljiv

petrolej smjesa ugljikovodika

150 do 250 0.80 do 0.82

zapaljiv, sporo isparava

plinsko ulje smjesa ugljikovodika

200 do 350 0.83 do 0.90

zapaljiv

trikloretilen CHCl=CCl2 87 1.47 nezapaljiv, slab narkotik

tetrakloretilen CCl2=CCl2 121 1.59 nezapaljiv, slab narkotik, ekološki štetan

trifluortrikloretan CClF2×CCl2F 48 1.57 nezapaljiv, neotrovan, ekološki štetan – razara

ozonski omotač

Mane organskih otapala

• Uglavnom su to ugljikovodici koji su lako hlapljivi i zapaljivi, a neki od njih su i ekološki štetni.

• Zbog opasnosti od požara i eksplozije upotrijebljena organska otapala ne smiju se bacati u kanalizaciju ni regenerirati, tj. odvajati od masnih tvari destilacijskim postupcima.

• Pare kloriranih ugljikovodika djeluju narkotički a u prirodi se sporo razgrañuju i razaraju ozonski sloj pa se trebaju zamijeniti ekološki povoljnijim sredstvima za odmašćivanje.

• Odreñena otapala na bazi cikličkih ugljikovodika i kloriranihugljikovodika su kancerogena.

Page 56: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Odmaš ćivanje lužnatim otopinama

Lužnate otopine za odmašćivanje pripremaju se iz hidroksida, karbonata, silikata, borata i fosfata natrija i kalija.

Odmašćivanje se vrši uranjanjem predmeta u spremnike s lužnatim otopinama, uz miješanje pri temperaturama izmeñu 50 i 100 ºC, u vremenskom periodu od 3 do 10 minuta.Postupkom odmašćivanja na površini lužnatih otopina stvara se masna pjena zbog nestabilnosti nastale disperzije i niske gustoće masnih tvari. Pjena se uklanja otpuhivanjem zrakom, lopaticama ili prelijevanjem otopine s površine u posebni spremnik.

Nakon ovakvog postupka odmašćivanja zaostaje masna lužnata otopina, iz koje se masnoće uklanjanju postupcima centrifugiranja, emulgiranja i ultrafiltracije.

Parno ili ultrazvu čno odmaš ćivanje

Parno odmaš ćivanje - izlaganje hladnih predmeta pari otapala, koje vrije u donjem dijelu ureñaja. Para se na površini predmeta kondenzira, a kondenzat otapa masne tvari i otkapljuje u vrelo otapalo.

Ultrazvu čno odmaš ćivanje – ultrazvuk proizvode vibratori uronjeni u otapalo. Valovi ultrazvuka, prolaskom kroz otapalo, uzrokuju izmjeničnu ekspanziju uz tvorbu šupljina (kavitacije) i kompresiju uz nestanak stvorenih šupljina (implozije). Udarno djelovanje implozija odvaja masne tvari od površine predmeta, pa otapalo lako odmašćuje i predmete složenih profila.

Page 57: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Elektroliti čko odmaš ćivanje

ELEKTROLITIČKO ODMAŠĆIVANJE

KATODNO ANODNO KOMBINIRANO

Pri elektrolitičkom odmašćivanju dolazi do elektrolize vode, tj. do izlučivanja vodika na katodi i kisika na anodi prema jednadžbama:

222

22

-2

-2

22 :

424 :

4OH2H4eO4H :

OHOHprocesukupni

eOHOOHreakcijaanodna

reakcijakatodna

+→++→

+→+−−

Vodik i kisik razvijaju se u obliku mjehurića koji, izlazeći iz kupelji, snažno miješaju elektrolit neposredno uz površinu predmeta, pospješujući time emulgiranje i suspendiranje masnih tvari. Oba plina oslobañaju se u atomskom stanju u kojem su vrlo reaktivni pa razaraju masne tvari redukcijom, odnosno oksidacijom, što ubrzava čišćenje.

Page 58: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

NAGRIZANJE (DEKAPIRANJE)

• Kiselinsko dekapiranje – (najčešće 3 do 20%-na sumporna kiselina ili klorovodična kiselina). Primjenjuje se za odstranjivanje produkata korozije s čelika i lijevanog željeza.

Izvodi se uranjanjem predmeta u kiselu otopinu često uz pokretanje predmeta ili uz miješanje otopine.

• Lužnato dekapiranje – (vruće 10 do 20%-ne otopine natrijeve lužine uz dodatak oksidansa, reducensa ili liganada koji daju topljive komplekse). Najčešće se lužnato dekapiraju Al i njegove slitine u 10% otopini NaOH pri 20 – 60 ºC.

• Dekapiranje talinama – (NaOH i do 4% reducensa ili oksidansa, pri 350 do 450 ºC). Služi za skidanje debljih oksidnih slojeva s visokolegiranih željeznih metala. Produkti dekapiranja tonu na dno taline ili se otapaju u njoj.

PODJELA PREVLAKA

PREVLAKE

METALNE ANORGANSKE ORGANSKE

• elektrokemijski• vruće uranjanje• vruće prskanje

• emajliranje • organski premazi• plastifikacija• gumiranje• bitumenizacija

Page 59: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Prevlake

Porozne Neporozne

Dodir osnovnog materijala i okoline nije potpuno spriječen

Korozija i ostala vrste razaranja osnovnog materijaladogañaju se ako se prevlaka

ošteti

METALNE PREVLAKE• nanose se fizikalnim ili elektrokemijskim

postupcima metalizacije ili platiranja, ovisno odvijaju li se pri prevlačenju samo fizikalne promjene ili su prevlake produkt elektrokemijskih reakcija.

• Metode nanošenja:- elektroplatiranje (galvanizacija)

- vruće uranjanje

- vruće prskanje (šopiranje)

Page 60: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Podjela metalnih prevlaka prema zaštitnim svojstvima

Elektroplatiranje

• Obrada metalnih predmeta u elektrolitu uz primjenu električne struje.

• Element koji štitimo spajamo na negativni pol izvora istosmjerne struje, kao katodu.

• Na pozitivni pol spajamo elektrodu (anodu) koja može biti topljiva (metal koji stvara prevlaku) ili netopljiva.

• Elektrolit je spoj metala koji daje prevlaku (najčešće u obliku kompleksne metalne soli).

Page 61: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Prikaz procesa

• Stvaranje metalne prevlake rezultat je elektrokemijske reakcije redukcije hidratiziranih metala na katodi i njihovog uklapanja u kristalnu rešetku prevlake. Proces se može prikazati slijedećim reakcijama:

( )[ ] OxHMeneOHMe n

x 22 +→+ −+

Istovremeno s redukcijom metalnih iona, na katodi se može odvijati i vodikova depolarizacija:

222 HeH →+ −+

Na anodi dolazi do procesa elektrokemijskog otapanja metala i eventualno do procesa stvaranja kisika:

( )[ ]−−

−+

++→

+→+

eOHOOH

neOHMeOxHMe n

x

424 22

22

Primjer elektroplatiranja: Niklanje

Elektrolit niklov sulfat (NiSO4 × 7H2O) disocira prema reakciji:

−+ +→ 24

24 SONiNiSO

Kationi nikla putuju prema katodi gdje se spajaju s elektronima i na tajnačin nastaje prevlaka nikla:

NieNi →+ −+ 22

Na anodi atomi nikla gube 2 elektrona i kao ioni odlaze u otopinu:−+ +→ eNiNi 22

Page 62: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Prednosti i nedostaci elektroplatiranja

• Prednost elektroplatiranja u odnosu na druge metode: - mogućnost dobivanja sjajnih, polusjajnih ili mat prevlaka ovisno

o sastavu elektrolita i uvjetima rada,- mogućnost fine kontrole debljine prevlake, - mogućnost spajanja metala različitih mehaničkih svojstava, - manji utrošak energije u odnosu na neke druge postupke,- jednostavnost reguliranja procesa.

• Nedostaci elektroplatiranja u odnosu na druge metode:- velika korozijska agresivnost elektrolita,- velika osjetljivost većine elektrolita na nečistoće,- elektroliti su kompleksnog sastava i često toksični, - velika potrošnja vode,- problem prekrivanja predmeta složenih oblika,- skupoća opreme,- sporost prekrivanja u odnosu na druge postupke.

• Galvanostegija mora rabiti štetne kemikalije pa se ubraja u "prljave" tehnologije. Stoga se u pogonima već stotinjak godina provode mjere zaštite pri radu, a nakon 1960. godine pogoni se opremaju i ureñajima za pročišćavanje otpadnih voda.

• 1992. godine održana konferencija u Rio de Janeiru o zaštiti okoliša i održivom razvoju. Rezultat: donošenje strožih nacionalnih propisa o sprječavanju zagañenja vodotokovaatmosfere i tla.

• Posljedice: skuplje investicije u opremanje pogonasmanjivanje broja pogona za elektroplatiranje

Ekološki zahtjevi za promjenama u

galvanostegiji

Page 63: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Zahtjev za promjenom postupka Moguće rješenje i teško će u provo ñenju

Odustati od odmašćivanjahalogeniranim ugljikovodicima trikloretanom, trikloretilenom, perkloretilenom, freonima itd.)

Zamjena halogeniranih ugljikovodika drugim sredstvima (npr. silikatnim ili boratnim otopinama, detergentima i sl.) uz odreñeno

smanjivanje brzine i djelotvornosti odmašćivanja.

Napuštanje primjene cijanidnihelektrolita.

Primjena necijanidnih elektrolita, koji imaju manju moć raspodjele, tj. sposobnosti izlučivanje prevlake ravnomjerne debljine na površini.

Odustati od primjene Cr(VI) spojeva u elektrolitima za kromiranje.

Pokušavaju se primijeniti elektroliti na bazi Cr(III) spojeva, ali za sada bez znatnijeg uspjeha, zbog slabe kvalitete nastalih prevlaka.

Odustati od primjene kromatiranjagalvanskih prevlaka Zn ili Cd, kako bi se izbjegla uporaba elektrolita na bazi

Cr(VI) spojeva.

Kromatiranjem se znatno povećava otpornost Zn i Cd prevlaka u industrijskoj i morskoj atmosferi. U literaturi se navodi da se

kromatiranje Zn može zamijeniti obradom u otopinama s Mo, Zr i Ti spojevima

Ne primjenjivati prevlačenje kadmijem.

U većini slučajeva Cd prevlake mogu se zamijeniti Zn prevlakama, koje su podjednako djelotvorne za zaštitu čelika od korozije kao i Cd

prevlake. Prednost Cd prevlaka leži u većoj otpornosti u lužnatim otopinama te lakšem lemljenju u odnosu na Zn prevlake a takoñer su

Cd prevlake prikladnije za predmete s narezima.

Ne primjenjivati poolovljavanje ni nanošenje prevlaka od olovnih legura.

Za zaštitu od korozije u kiselim sulfatnim otopinama olovne prevlake su nezamjenjive. Dobra lemljivost Pb i PbSn prevlaka ostvariva je i

nanošenjem prevlaka kositra i bez Pb.

Smanjivanje produkcije opasnog otpada

• Primjenom alternativnih tehnologija koje su manje štetne za okoliš, npr. pocinčavanje u otopinama s manjim sadržajem cijanida ili bez prisutnosti cijanida.

• Korištenjem deionizirane vode umjesto vodovodne, čime se smanjuje količina mulja (zbog prisutnosti Ca2+, Mg2+ i Cl- iona, koji se nakupljaju u elektrolitu).

• Smanjenje količine elektrolita koja zaostaje na predmetima nakon vañenja iz kade. To se postiže sporijim izvlačenjem predmeta iz kade, njegovim potresanjem i ispiranjem.

• Smanjenjem utroška vode za ispiranje korištenjem najefikasnije metode protusmjernog višestupnjevitog sustava za ispiranje.

• Čestom kontrolom parametara elektrolita, kako bi se produžilo vrijeme njenog korištenja.

Page 64: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Otpadne vode iz galvanizacije

• Kemijski spojevi koji se primjenjuju u galvanotehnici vrlo su štetni po zdravlje, pa se zato ne smiju nalaziti u otpadnim vodama koje se izlijevaju u vodotokove. Spomenut ćemo slijedeće grupe spojeva:

� organska otapala� kiseline i baze

� soli metala

� kromna kiselina i kromati

� cijanidi.

Metode obrade otpadnih voda iz galvanizacijskih pogona

1. Kemijske

a) Tretiranje kemijskim reagensima

b) Ionska izmjena

2. Elektrokemijske

3. Termičke

4. Adsorpcijske

5. Elektrodijaliza

6. Elektroosmoza

Page 65: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Nanošenje metalnih prevlaka vrućim postupcima

U postupke vruće metalizacije spadaju:• vruće uranjanje (uranjanje predmeta u rastaljeni metal) • naštrcavanje (prskanje predmeta rastaljenim metalom)

Page 66: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Uvjeti: 1. Osnovni metal mora imati znatno više talište od pokrivnog

2. Metali stvaraju zajedničku slitinu.

Zaštićuju se: limene ploče, trake, žice, cijevi, prešani limeni proizvodi, sitni vijci, otkivci, odljevci i dr.

Vruće uranjanje

Primjer: vruće pocinčavanje

I. faza

II. faza

gotov proizvod

Page 67: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Prednosti i mane vrućeg uranjanja

PREDNOSTI• Visokoproduktivni postupak metalizacije • Velikom brzinom mogu se obraditi znatne količine predmeta

• Prevlake su dobre zaštitne moći i povoljnih mehaničkih svojstava.

NEDOSTACI• Veliki gubitak rastaljenog metala• Opasnost od izobličenja predmeta uslijed visokih temperatura

• Visoki utrošak električne energije (stalno održavanje metala u rastaljenom stanju).

Metalizacija prskanjem

Prednosti:

• Zaštita velikih konstrukcija i elemenata u završnom stanju,

• Mogućnost prevlačenja bilo kojeg materijala,

• Jednostavan način rada,

• Mogućnost zaštite na terenu,

• Jednostavna primjena za naknadnu zaštitu.

Nedostatci:• Velika poroznost prevlake,

• Veliki gubitak materijala pri prskanju; zagañenje okoliša

• Nedovoljna čvrstoća spajanja prevlake na podlogu,

• Ovisi o radniku koji izvodi radove.

Postupak naštrcavanja taline metala pomoću komprimiranog plina na slabo predgrijani obrañivani predmet (50 – 200 °C).Od metalnih materijala najviše se naštrcavanjem prevlače čelici, lijevana željeza, Ti i Ti-slitine, Al i Al-slitine, Ni i materijali na bazi Cu i kobalta.

Page 68: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Princip nanošenja

• Mlaz kapljica, stvoren brzom strujom zraka ili drugog plina, udara o podlogu pri čemu se kapljice spljošte, naglo hlade i skrućuju u kružne pločice promjera do 0.1 mm debele do 0.05 mm. To je popraćeno stezanjem tako da pločice stisnu mikroizbočine podloge prianjajući na nju tzv. sidrenjem. Na poluskrutnute pločice udaraju nove kapljice tvoreći prevlaku djelomično zavarivanjem, djelomično sidrenjem.

• Za kvalitetno naštrcavanje nužna je odreñena hrapavost površine što se postiže odgovarajućom predobradom (tokarenjem, glodanjem i pjeskarenjem).

ORGANSKE PREVLAKE

• Organski premazi su tvari tekuće, pastozne ili praškaste konzistencije koje, nanesene u tankom sloju na podlogu stvaraju čvrstu prevlaku. Takva prevlaka mijenja svojstva površine na koju se nanosi.

• Osnovne komponente organskih premaza:� veziva

� pigmenti

� otapala

� punila

� aditivi

Page 69: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Veziva

• Nehlapljivi dio organskog premaza.

• Povezuju druge komponente.• Osiguravaju prianjanje na površinu.

• Povećavaju otpornost na mehaničke i kemijske utjecaje (u završnom sloju premaza).

• Najpoznatija veziva su na bazi alkidnih smola, klor-kaučuka, bitumena, silikonskih smola, epoksidnih i poliuretanskih smola.

• Veziva na bazi polimera koja sadrže klor (klor-kaučuk, PVC, PVC-kopolimerizacijski produkti) opasna su zbog jakog nagrizajućeg djelovanja izdvojenog klorovodika.

• Veziva na bazi katrana su kancerogena.

Pigmenti

• Pigmenti su praškaste, fino dispergirane anorganske ili organske, obojene ili bezbojne tvari s velikim indeksom loma, praktički netopive u otapalima i vezivima.

• Većina pigmenta (oko 80 %) su anorganski spojevi: oksidi, hidroksidi, soli metala itd. Kao pigmenti koriste se još metalni praškovi, grafit i organski spojevi.

• Uloga pigmenata:

� premaze čine obojenim i neprozirnim čak i pri malim debljinama� povećavaju zaštitna svojstva

� povećavaju kemijsku postojanost premaza

� povećavaju toplinsku postojanost premaza

� poboljšavaju refleksiju svjetlosti u cilju smanjenja zagrijavanja, odnosno fotodestrukcije premaza

� poboljšavaju mehanička svojstva premaza, itd.

Page 70: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

� cinkovo bjelilo (ZnO) ima neutralizirajuće djelovanje,

� cink u prahu katodno zaštićuje metal,

� cinkovi kromati djeluju pasivirajuće na željezo, aluminij i magnezij,

� željezov oksid (Fe2O3) pruža zaštitu u atmosferi i morskoj vodi,

� titanov dioksid (TiO2) inertan je prema kemijskim i atmosferskim utjecajima,

� silicijev karbid (SiC) pruža zaštitu od kiselina i dimnih plinova,

� crni pigmenti (ugljen, grafit i čaña),

� olovni minij (crveni minij, Pb3O4 ) inhibicijsko i pasivirajućedjelovanje,

� olovni sulfat (PbSO4) pokazuje inhibitorsko i neutralizirajuće djelovanje,

� bazični olovni karbonat (olovno bjelilo, PbCO3 i Pb(OH)2 ),

� olovni kromat (PbCrO4) djeluje pasivirajuće na željezo.

TOKS

IČN

I

• Pigmenti koji sadrže olovo su opasni. Olovo ima kronično toksično djelovanje na crvena krvna zrnca (anemije), na bubrege i središnji nervni sustav. Minij i drugi olovni pigmenti posebno su opasni kada se nalaze u praškastom obliku koji se može udahnuti (kod pjeskarenja starih zaštićenih površina, brušenja).

• Pigmenti koji sadrže krom takoñer su opasni kod udisanja prilikom brušenja ili pjeskarenja.

• Cink može kod viših koncentracija uzrokovati groznicu i bolove u mišićima. U ljudskom tijelu ima 2-3 g cinka. Kod prekoračenja ove količine nastaju poteškoće i cink djeluje toksično kao i svi teški metali.

Page 71: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Otapala

• Hlapljive organske tvari koje fizikalno otapaju veziva premaznih sredstava.

• Uloga im je prvenstveno u reguliranju fizikalnih svojstava boje (viskoznost, tečljivost, brzina sušenja i sl.).

• Najvažnija otapala: aromatski i alifatski ugljikovodici (toluen, ksilen, benzini), i jeftini alkoholi.

• Problem rada s otapalima je osloboñenje para organskih otapala prilikom proizvodnje, primjene i sušenja.

• Emisije tih otapala u zrak mogu biti opasne po zdravlje. Tako jena području Ruhra (Njemačka) 1962. godine umrlo oko 150 ljudi zbog udisanja smoga nastalog od isparavanja organskih otapala.

• Potrebno je kontrolirati količine otapala koje se emitiraju u zrak i svesti ih na najmanju moguću mjeru. Zakonom su odreñene granične vrijednosti otapala i štetnih tvari u izlaznim zračnim strujama iz postrojenja (npr. lakirnica).

• Za smanjenje emisija otapala postoje različite mogućnosti kao što je uporaba premaza koji sadrže manje otapala jer sadrže veliki udio čvrste tvari (praškasti lakovi) ili vodohlapljivi premazi (premazi u obliku vodenih otopina).

Page 72: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Danas je toluen uz ksilen najčešće otapalo koje se nalazi u različitim proizvodima korištenima za zaštitu materijala (razrjeñivači, boje, lakovi, emajli, itd.). Manje je hlapljiv od benzena i lakše je održavati čist zrak u radu s njim. Njegov MDK za zrak u radnom prostoru i iznosi 200 ppm. Obzirom na široku uporabu javlja se kao onečišćenje okoliša, a posebno se pazi na onečišćenje voda. U vodi zapice je kod nas MDK za toluen 1 µg/l. Vjerojatno će se zadržati njegova široka uporaba.

Benzin ovisno o sadržaju heptana, heksana ili toluenamože dobiti i oznake o reproduktivnoj otrovnosti. Kancerogenost benzina u najvećoj mjeri je vezana uz sadržaj benzena. Prema propisima u maloprodaju se ne bi smjelo puštati ni jedan proizvod sa sadržajem benzena višim od 0,1%, ali se to ne odnosi na benzin koji smije sadržavati najviše 1% benzena.

Trikloretilen je ranije imao brojnu primjenu od industrije i servisa do kemijskog čišćenja odjeće. Dolazio je na tržište u golemim količinama i bio je u brojnim smjesama razrjeñivača, sredstava za čišćenje, boja, lakova, itd.Onda su prvo prije više od 20 godina počeli protesti „zelenih“ i ljudi koji su se bavili zaštitom vodocrpilišta.I kod nas je prije petnaestak godina opaženo da se podzemnim vodama prema nekim vodocrpilištima širi trikloretilen, a prije deset godina je bilo i zatvoreno jedno vodocrpilište u zapadnoj Slavoniji zbog evidentnog onečišcenja ovom tvari.

Punila

Punila su bijeli ili slabo obojeni anorganski praškasti materijali kristalne ili amorfne strukture. Znatno su jeftiniji od pigmenata i često se dodaju vezivima umjesto jednog dijela pigmenata, čime se smanjuje cijena premaznih sredstava. Odreñena punila poboljšavaju mehanička svojstva premaza, njihovu kemijsku postojanost i zaštitna svojstva. Sprječavaju taloženje pigmenata a utječu i na druga svojstva premaza.Najčešće korištena punila su kalcit (CaCO3), barit (CaSO4), grafit i silicijev karbid (SiC).

Page 73: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Osnovni model zaštite premazom

ANTIVEGETATIVNI PREMAZI

• Glavna namjena antivegetativnihpremaza je zaštita podvodnog dijela brodskog trupa od obraštanja i zadržavanje glatkoće oplate.

• Osim povećanja mase uronjenih konstrukcija zbog obraštanja, povećanja otpora i smičnih naprezanja, problem je i anaerobna korozija metalnih površina koja nastaje kada organizmi s ljuskama stvore barijeru izmeñu vode i površine. Ova barijera stvara mikrookoliš s pH vrijednosti u kiselom području, visokim sadržajem kloridnih iona i bez prisutnosti kisika.

Slika: Obraslo dno plutajuće platforme

Slika: Obraštaj podvodnog dijela brodskog trupa

Page 74: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Kiseli uvjeti okoliša s visokim sadržajem Cl- iona i bez prisutnosti kisika potiče razvoj tzv. sulfat reduciraju ćih bakterija (SRB). Te bakterije generiraju sulfidne ione i proizvode enzime koji ubrzavaju koroziju.

• Prisutnost sluzi na podvodnom dijelu oplate broda uzrokuje povećanje otpora trenja od 1-2 %, morske trave za 10 %, a školjke na dnu povećavaju otpor i do 40 %.

• Utjecaj na okoliš je evidentan i ozbiljan jer povećana potrošnja goriva rezultira povećanom emisijom štetnih plinova (CO2, NOx, SOx) i uzrokuje širenje morskih organizama iz prirodnog staništa u područje gdje mogu predstavljati prijetnju ekološkoj ravnoteži.

• Prvi pisani dokazi o tretiranju dna broda datiraju iz 5. st. pr. nove ere. Smatra se da su drevni Feničani i Kartažanikoristili katran, spominje se upotreba arsena i sumpora pomiješanih s uljem, a Grci su koristili katran ili vosak, te olovne oplate.

• Prva prevlaka zabilježena kao sredstvo protiv obraštanjaje patent Wiliama Bealea iz 1625. godine, sastavljena od željeza u prahu, cementa i nekog bakrenog spoja.

• U mješavinama koje su se u obliku premaza nanosile na podvodni dio trupa i štitile ga od obraštanja korištene su smole, pčelinji vosak, sirovi terpentin, katran, vapno, lijevani kositar, cink, željezni sulfid, asfalt, riblje ulje itd.

Page 75: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Nakon 1835. godine ozbiljno su shvaćeni problemi galvanske korozije i potreba razvoja sredstva protiv obraštanja koje ne izaziva galvanske efekte na trupu pa se počinu razvijati premazi koji iz neke vrste matrice otpuštaju otrovne tvari .

• Najčešće korišteni otrovi bili su bakar, arsen i živa zajedno s njihovim spojevima.

• Kao otapala služili su terpentin, nafta, benzen, a matrice su činili laneno ulje, šelak ("prirodna plastika"), katran i razne smole.

TBT spojevi

• Premazi na bazi organokositrenih spojeva (TBT - tributyltin) komercijalizirani su 60-ih godina 20. stoljeća i pozdravljeni su kao "čarobno oružje" jer ih je bilo lako nanositi a pružali su zaštitu od obraštanja u razdoblju od 5 godina.

• Ranih 80-ih godina 20. stoljeća uočeno je da organokositrenispojevi ne ubijaju samo organizme koji obraštaju brodove većtruju i široki spektar ostalih morskih organizama.

• TBT se cesto opisuje kao najotrovnija tvar koja je ikad namjerno unijeta u morski okoliš. Glavni ekološki problem je njegova dugotrajnost, odnosno nerazgradivost.

• Kako se TBT široko upotrebljavao u antivegetativnim bojama, znanstvenici su počeli nalaziti sve veće koncentracije TBT-a u prostorima s velikom koncentracijom plovila, poput luka, marina itd.

Page 76: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Znanstvenici su najprije pronašli dokaze o kontaminaciji TBT-om kod kamenica. U zaljevi Arcachon, u Francuskoj, sedamdesetih je godina prošlog stoljeća zagañenje TBT-om s brodova povezano s visokom smrtnošću larvi kamenica i ozbiljnim deformacijama oklopa odraslih školjki, koje su tako izgubile komercijalnu vrijednost.

• Ispitivanjima je utvrñeno da TBT utječe na promjenu spolnih obilježja kod različitih vrsta školjki i puževa.

• TBT se akumulira u masnom tkivu školjaka, puževa, rakova i riba.

• Zbog navedenih utjecaja na okoliš devedesetih godina su ovi premazi izbačeni iz upotrebe a danas su zabranjeni.

• Danas se u zaštiti brodskog trupa od obraštanja gotovo isključivo koriste premazi koje možemo podijeliti u dvije skupine: 1) biocidni i 2) neobraštaju ći premazi .

• Dobar biocid u antivegetativnom sistemu ima sljedeće karakteristike:- široku primjenjivost,

- nisku toksičnost za morske organizme,

- nisku topljivost u vodi,

- ne akumulira se u hranidbenom lancu,

- ne ostaje trajno u okolišu (razgradiv je),- kompatibilan je sa sistemom bojenja,

- dobar omjer cijene i djelovanja.

Page 77: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Neobraštajući premazi

• Sa stajališta zaštite okoliša najpoželjniji pristup zaštiti broda od obraštanja je onaj koji se ne oslanja na otpuštanje biocida u morski okoliš.

• Od mnogih zamisli samo je foul release tehnologije uspješno komercijalizirana.

• Foul release silikonski premazi su vrlo glatki što otežava prianjanje morskih organizama.

• Samopolirajući (SPC) premazi imaju zatvorenu teksturu s učestalim šiljcima i udolinama.

Tekstura površine SPC premaza Tekstura površine foul release premaza

Polimerne prevlake nanesene plastifikacijom

• Sve stroži zahtjevi za zaštitu okoliša znatno su utjecali na povećanu uporabu polimernih prevlaka koje se nanose u čvrstom stanju.

• U postupku plastifikacije ne dolazi do isparavanja hlapljivog otapala koje opterećuje okoliš. Procijenjeno je da se u godinu dana u atmosferu ispusti približno 360000 tona hlapljivih organskih komponenti kao rezultat nanošenja premaza.

• Trenutno u Europi 10-15% svih nanesenih organskih prevlaka za zaštitu od korozije čine polimerne prevlake koje se nanose nekim od postupaka plastifikacije.

Page 78: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Postupci nanošenja polimernih prevlaka

Za nanošenje polimernih prevlaka razvijen je veliki broj postupaka od kojih su najvažniji:

• lijepljenje i oblaganje• vruće prskanje• nataljivanje• fluidizacija• elektrostatičko naprašivanje.

Lijepljenje/oblaganje

• Postupkom lijepljenja nanose se polimerne ploče ili folije na metalne podloge pri čemu ljepilo mora biti kompatibilno s podlogom i prevlakom.

• Postupak se izvodi potiskivanjem napetih folija ili ploča na podlogu s ljepilom pomoću valjka, a najčešće se koristi za zaštitu unutrašnjosti posuda i vanjskih površina cijevi.

• Najčešće se za plastifikaciju koriste polivinil klorid i druge vinilne smole, epoksidne, poliesterske, poliuretanske i akrilatne smole, tj. dipolni poliplasti koji osiguravaju čvrsto prianjanje dipolnemolekule u prevlaci i ljepilu.

Slika: Nanošenje polimerne prevlake postupkom oblaganja i lijepljenja

Slika: Nanošenje polimerne prevlake postupkom omatanja i lijepljenja

Page 79: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Postupak vrućeg prskanja poliplasta provodi se nanošenjem kapljiva ili toplinski omekšanih zrnaca na podlogu pomoću pištolja. Za grijanje najčešće služi smjesa acetilena i zraka a za raspršivanje se koristi zrak. Najčešće se ovim postupkom nanosi nekoliko slojeva po 0.3 mm debljine.

Vruće prskanje

Nataljivanje

• Postupak nataljivanja se provodi vrućim oblaganjem bez ljepila pri čemu se poliplast barem djelomično rastali. Postupak je sličan lijepljenju a izvodi se valjanjem, pri kojem se vruća termoplastična traka spaja s aluminijskom i čeličnom trakom.

Fluidizacija

• Kod ovog postupka zagrijani predmet se uranja u uskovitlani slojpoliplasta koji nastaje propuhivanjem zraka ili dušika kroz porozno dno spremnika.

• Predmeti se zagrijavaju na 100 do 200 oC iznad tališta poliplasta.

• Kao pogodni polimerni materijali za ovaj postupak nanošenja koriste se termoplastični praškovi na bazi poliamida, polivinil klorida i polietilena.

• Uobičajene debljine prevlaka su 200 - 500 µm.

Slika: Princip i primjer nanošenja polimerne prevlake propuhivanjem

Slika: Princip i primjer nanošenja polimerne prevlake centrifugalnim postupkom

Page 80: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Elektrostatičko naprašivanje

• Elektrostatičko naprašivanje (EPS postupak) često se naziva i suhim ličenjem jer se kod ovog postupka plastifikacije metalnih podloga ne primjenjuje ni razrjeñivač ni otapalo već se nanosi suhi polimerni prašak.

• Osim izbjegavanja emisije otapala u atmosferu, ovaj postupak ima i druge ekološke prednosti, od kojih su najvažnije:

� veća mogućnost regeneriranja neiskorištenog praška (pomoću pneumatskih separatora)

� smanjeno onečišćenje i potrebe obrade otpadnih voda

� nema nakupljanja opasnog otpada

� smanjenje utroška energije (topli zrak se može vračati u proces jer nema para otapala ili razrjeñivača).

• Čestice polimernog praška nabijaju se jednim od slijedeća dva načina:

� klasičnim elektrostatičkim nabijanjem čestica prolaskom praška kroz visokonaponsko električno polje u pištolju

� nabijanjem čestica zbog trenja, kod kojeg se elektrostatičko nabijanje čestica nastaje kao posljedica trenja praška o izolacijske stjenke pištolja.

Nakon elektrostatičkog nanošenja praha, predmeti se obrañuju grijanjem (pečenjem) na 180 - 250 oC, pri čemu se iz praha taljenjem oblikuje prevlaka.

Proces nastanka prevlake zbiva se u tri faze: taljenje praška, povezivanje i razlijevanje. Kod duromernih praškova pritom se dogaña još i proces kemijskog otvrdnjivanja.

Page 81: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Elektrokemijska zaštita

• Zaštita metalnih konstrukcija koje nisu lako dostupne za održavanje zaštite premazima (cjevovodi, brodovi, lučka postrojenja, izmjenjivači topline, različiti ureñaji u kemijskoj industriji i sl.).

• Dijeli se na:�katodnu zaštitu�anodnu zaštitu

Katodna zaštita

• Jedna od najznačajnijih metoda zaštite od korozije u elektrolitima. Temelji se na usporavanju korozije katodnom polarizacijom metala tj. pomakom elektrokemijskog potencijala metala u negativnom smjeru.

• U praksi se upotrebljavaju dva načina katodne zaštite:

� zaštićeni predmet je katodno polariziran djelovanjem vanjskog izvora istosmjerne struje

� katodna polarizacija se ostvaruje kontaktom zaštićenog metala s neplemenitijim metalom (žrtvovana anoda - protektor).

Page 82: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Slika: Pourbaixov dijagram za sustav željezo-voda pri 25° i usporedni dijagram na kojem su

prikazane nominalne zone imuniteta, korozije i pasivnosti.

Slika: Primjer polarizacijske krivulje

Page 83: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Slika: Katodna zaštita ukopane cijevi: a) žrtvovanom anodom (protektorom) i b) istosmjernom strujom.

Katodna zaštita žrtvovanom anodom

• Zaštita djeluje bez izravnog izvora struje po principu galvanske korozije.

• Objekt koji se štiti spaja se s metalom koji ima negativnijielektrodni potencijal od objekta.

• Metal korodira i na taj način štiti objekt od korozije.

Page 84: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Problemi s katodnom zaštitom

• Korozijom žrtvovanih anoda zagañuje se okoliš produktima korozije. Onečišćenje može biti opasno ukoliko se koriste anode od aluminijevih legura koje uz cink sadrže i malu količinu žive, kadmija i indija.

• Ako se primjenjuje katodna zaštita s vanjskim izvorom struje, a ne vodi računa o obližnjim uronjenim ili ukopanim konstrukcijama može doći do njihove ubrzane lokalne korozije uslijed istosmjernih lutajućih struja.

• Uporabom topljivih anoda kod katodne zaštite s vanjskim izvorom struje mogu nastati velike količine produkata otapanja anoda koje predstavljaju opterećenje za okoliš (npr. kod primjene anoda od starog željeza, gdje se pri zaštiti podzemnog cjevovoda u periodu od 10 godina može otopiti više od jedne tone starog željeza).

Anodna zaštita

• Anodnom polarizacijom metala koji se mogu pasivirati postiže se njihova zaštita od korozije, tzv. anodna zaštita.

• Koncept anodne zaštite prikazan je na potencijal - pH dijagramu a) i na polarizacijskoj krivulji b).

Page 85: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

INHIBITORI KOROZIJE

• Inhibitori korozije su tvari koje dodane u malim količinama u korozijski okoliš u velikoj mjeri usporavaju proces korozije.

• Odabir inhibitora ovisi o metalu koji se štiti, okolini u kojoj se metal nalazi, uvjetima okoline (temperatura, tlak, protok itd.), raspoloživosti inhibitora, ekonomičnosti, toksičnosti itd.

• Prema mehanizmu djelovanja inhibitori se dijele na anodne , katodne i mješovite .

• Anodni inhibitori smanjuju brzinu korozije iz dva razloga:

- smanjuju otapanje metala- izazivaju pasivaciju anodne površine stvaranjem

netopljivih zaštitnih filmova.• Katodni inhibitori koče katodni proces djelujući na

reakciju izdvajanja vodika (u kiselim otopinama) ili redukciju kisika (u neutralnim i lužnatim otopinama).

• Mješoviti inhibitori inhibiraju anodnu i katodnu reakciju. To su najčešće organski spojevi koji se adsorbiraju na metalnu površinu, pa se često koristi naziv i adsorpcijskiinhibitori.

Page 86: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Slika: Shematski prikaz polarizacijske krivulje korozije metala uz reakciju izlučivanja vodika

Slika: Anodni i katodni Tafelovi pravci u otopini bez inhibitora (A i K), i uz a) anodni inhibitor (A‘); b)

katodni inhibitor (K‘) i c) mješoviti inhibitor (A‘ i K‘).

a) c)

b)

Page 87: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Slika: Primjer polarizacijske krivulje bez (●) i u prisustvu različitih koncentracija

katodnog inhibitora

• Prema kemijskoj prirodi inhibitore možemo podijeliti na tvari organskog ili anorganskog podrijetla

• Prema kemijskim svojstvima dijelimo ih na oksidirajuće i neoksidirajuće spojeve

• Prema pH vrijednosti medija u kojem se primjenjuju razlikujemo inhibitore za kisele, neutralne i alkalne otopine.

Page 88: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Mehanizmi djelovanja korozijskih inhibitora

Osnovni mehanizmi djelovanja inhibitora na metalne površine su:

� adsorpcija

� pasivacija� precipitacija.

Djelotvornost inhibitora se definira kao odnos brzina korozije usustavu bez i s inhibitorom:

v

vv i−=η

gdje je v – brzina korozije u sustavu bez inhibitora a vi s inhibitorom.

Inhibitor je u otopini, nije adsorbiran, većje okružen molekulama otapala (vode)

I. korak adsorpcije : inhibitor je uz površinu ali nije u izravnom kontaktu s metalom – FIZIKALNA ADSORPCIJA

Adsorpcija inhibitora na površinu metala

Fizikalna adsorpcija rezultat je elektrostatskih privlačnih sila izmeñu inhibirajućih aniona ili dipola i električnog naboja površine metala.

Page 89: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

III. korak adsorpcije : kemijska adsorpcija inhibitora na metal

II. korak adsorpcije : desorpcijavode i otpuštanje molekula vodeIz hidratacijske svere inhibitora

Kemisorpcija je rezultat sudjelovanja ili prijenosa elektrona s molekule inhibitora na površinu metala pri čemu se stvaraju valentne veze istog tipa kao i u pravoj kemijskoj vezi.

Djelovanje pasiviraju ćih inhibitora

Page 90: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Djelovanje precipitiraju ćih inhibitora

Precipitacijski inhibitori blokiraju katodnu reakciju taloženjem na katodu zbog lokalnog povećanja pH. Budući da djeluju na katodnom području ovi inhibitori nisu opasni, čak i kada nije postignuta potpuna prekrivenost površine naslagom.

Djelovanje adsorpcijskih inhibitora

Adsorbirani sloj inhibitora djeluje kao fizička barijera tj. odjeljuje površinu metala od okolne agresivne sredine. Formirani sloj sprječava difuziju reaktanata prema površini metala ili produkata s površine metal u masu otopine. Na ovaj način sprječavanjem prijenosa tvari dolazi do inhibicije korozijskog procesa.

Page 91: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Inhibitori korozije djelotvorno štite metal od korozije, meñutim veliki nedostatak brojnih komercijalnih inhibitora je njihova toksi čnost .

• Kromati su bili poznati kao vrlo djelotvorni inhibitori korozije velikog broja metala, zbog čega su prozvani i "univerzalnim inhibitorima". Meñutim kromati su meñu prvim inhibitorimakorozije čija je primjena zabranjena zbog kronične i akutne toksičnosti te kancerogenosti.

• Primjena natrijevog nitrita i arsenovih oksida zabranjena je zbog toksičnosti.

• Meñu organskim inhibitorima kancerogeni su kloriraniugljikovodici.

• Policiklički ugljikovodici su otrovni a meñu njima naročito benzopiren.

• U procesu vañenja nafte i zemnog plina, zajedno s naftom i zemnim plinom crpe se i otopine raznih soli i plinovi kao što su H2S, CO2, koji uzrokuju snažnu koroziju opreme.

• Zbog toga se u ove korozivne fluide dodaju inhibitori korozije kao što su alifatski imidazolini, amini, kvarterne amonijeve soli. Neki od ovih spojeva nisu prihvatljivi jer su toksični za morske organizme (ako se radi o podmorskim bušotinama).

• Djelotvornost imidazolina raste s duljinom alifatskog lanca ali istodobno povećanjem lanca raste i toksičnost.

• Smanjenje toksičnosti pokušava se postići modificiranjem molekula pri čemu se nastoji zadržati visoka djelotvornost inhibicije korozije.

Page 92: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

polifosfati, glukonati, molibdati, karboksilati,

benzotriazol

ekonomičnost1960-1980

tanini, prirodni polimeri, vitamini, ekstrakti bilja

ekološka prihvatljivost

od 1980

kromati, nitriti, fosfati, nitrati, borati, silikati, inhibitori s cinkom

djelotvornostprije 1960

Vrsta inhibitoraTraženo svojstvoVremenski period

Ekološki prihvatljivi inhibitori korozije

• Da bi se procijenila ekološka prihvatljivost inhibitora korozije mora se razmotriti njegova toksi čnost , biorazgradnja i bioakumulacija prije ispuštanja u okoliš.

• Toksi čnost se izražava pomoću latentne koncentracije inhibitora pri kojoj dolazi do ugibanja 50 % od ukupnog broja vrste koja je izložena djelovanju kemikalije (LC50). Rezultati se iskazuju u mg dm-3 ili mg kg-1, za vrijeme izlaganja od 24 do 48 h.

• Efektivna koncentracija koja štetno utječe na 50 % populacije ima oznaku EC50.

Page 93: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

1310nonilfenol-etilen oksid

644naftilmetilkinolin klorid

320dodecilpiridin bromid

800formaldehid

2200cimetaldehid

34heksinol

55propargil alkohol

LC50 (mg/kg)Kemijski spoj

Tablica: Toksičnost inhibitora korozije

• Biorazgradnja - da bi inhibitor bio ekološki prihvatljiv njegova biorazgradnja ili biološka potrošnja kisika (eng. biological oxigen demand BOD) mora biti najmanje 60 %.

• Prema biološkoj potrošnji kisika može se procijeniti koliko neki kemijski spoj može opstati u okolišu.

• Za inhibitore korozije najčešće se rade testovi biorazgradnje u vremenskom periodu od 28 dana.

Page 94: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Bioakumulacija - ovo ispitivanje obuhvaća mjerenje koeficijenta raspodjele So/w, kemijskih spojeva izmeñu oktanolske kiseline i vodene faze. Granica faza oktanol/voda može simulirati granicu faza stanična membrana/voda.

u vodi ijakoncentrac

oktanoluu ijakoncentrac/ =woS

• Veća vrijednost koeficijenta raspodjele ukazuje na veću preraspodjelu kemijskih spojeva iz vode kroz staničnu membranu, te veću bioakumulaciju u stanici.

• U posljednjih 20 godina istraživanja inhibicije korozije usmjerena su na pronalaženje i razvijanje ekološki prihvatljivih ili "zelenih" inhibitora, koji bi zamijenili toksične inhibitore. Ovim istraživanjem obuhvaćeni su anorganski i organski spojevi.

• Tako se kao alternativa kromatima kao djelotvorni, netoksični, anorganski inhibitori korozije navode soli lantanida, kao što su YCl3, LaCl3, PrCl3 i NdCl3.

• Kao netoksični organski inhibitori navode se amino i karboksilne kiseline, karboksilati, saharidi, sintetizirani derivati imidazola i sl.

Page 95: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Velik broj ispitivanja bio je usmjeren na prirodne organske spojeve koji se mogu dobiti iz biljnog materijala. Prirodni antioksidansi su jeftini, dostupni i obnovljivi spojevi koji se mogu dobiti ekstrakcijom iz biljnog materijala ili sintetizirati u laboratoriju.

• Biljni ekstrakti kao inhibitori korozije postali su vrlo značajni jer su ekološki prihvatljivi, dostupni, jeftini i obnovljivi izvor velikog broja različitih organskih spojeva koji pokazuju inhibicijsko djelovanje.

• Ekstrakti lišća Eukaliptusa i cvijeta hibiskusapokazali su se kao mješoviti inhibitori korozije ugljičnog čelika.

• Ekstrakt bosiljka pokazao se kao djelotvoran inhibitor korozije aluminija u jako kiselim (2M HCl) i jako lužnatim (2M NaOH) otopinama.

• Vodeni ekstrakt lišća ružmarina djeluje kao katodni inhibitor korozije Al-2.5Mg legure u 0.5 mol dm-3 NaCl otopini.

• Ekstrakt lišća biljke Emblica Officinalis pokazao se kao djelotvoran inhibitor korozije bakra i njegovih slitina.

Cvijeće i lišće biljke Eucalyptus Tereticornis

Bosiljak (Ocimum basilicum)

Cvijeće biljke Hibiscus

nekoliko primjera biljnih ekstrakata kao inhibitora korozije

Lišće i plodovi biljke Emblica Officinalis

Biljka ružmarin (Rosmarinus officinalis L.)

Page 96: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

Ekstrakt biljke Opuntia Ficus Mill

• Sadržava pretežno polisaharid koji je mješavina tzv. arapske gume i pektina. Uz to sadrži i najmanje sedam nehlapljivihorganskih kiselina uključujući maleičnu i limunsku kiselinu.

• Adsorpcija organskih spojeva u ekstraktu na površinu aluminija stvara prepreku za prijenos naboja i mase.

• U prošlosti se sustav zaštite od korozije procjenjivao isključivo kroz ekonomski aspekt i kvalitetu zaštite. Danas je zaštita okoliša postala važan čimbenik koji se pri planiranju zaštite i pri razvijanju metoda za zaštitu od korozije mora uzeti u obzir.

• Zakonodavac mora ograničiti i kontrolirati utjecaj štetnih tvari u zraku, vodi i tlu. Važan dio zakona o okolišu su granične vrijednosti pojedinih tvari ispod kojih nema opasnosti za ljude, životinje i biljke.

• Kroz pooštrene mjere prema zagañivačima okoliša, kao i troškovima za zagañenje okoliša i zbrinjavanje otpada proizaći će dodatni pritisak na proizvoñače da smanje djelatnosti opasne za okoliš.

Page 97: Korozija i okoliš - · PDF fileFakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2007. • E. Stupnišek-Lisac, ... Elektrokemijske osnove i katodna zaštita, Korexpert, Zagreb,

• Zaštita od korozije, provedena prema najnovijim normama, nanosi daleko manju štetu okolišu od njenog neprovoñenja, jer omogućuje znatno dulju uporabu materijala i konstrukcija, što znači da se stvara znatno manje otpada i troši manje energije za sanaciju i gradnju novih konstrukcija.

• Zaštita konstrukcija od korozije omogućuje i sigurno skladištenje i transport opasnih tvari, koje bi istjecanjem iz korodiranih spremnika, reaktora i cjevovoda ugrozile čovjeka i njegov okoliš.

• Zato se može reći da je zaštita materijala od korozije, ako se provodi u skladu s najnovijim ekološkim propisimavažan doprinos zaštiti okoliša.