00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IQB - Instituto de Química e Biotecnologia Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IQB
Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/8446
Tipo: Tese
Título: Estudo da eletro-oxidação de poluentes sobre ânodos dimensionalmente estáveis comerciais (ADE® ) modificados com platina
Título(s) alternativo(s): Electro-oxidation study of pollutants on dimensionally stable anodes (DSA®) modified with platinum
Autor(es): Santos, João Paulo Tenório da Silva
Primeiro Orientador: Zanta, Carmem Lúcia de Paiva e Silva
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Del Colle, Vinícius
metadata.dc.contributor.referee1: Ribeiro, Adriana Santos
metadata.dc.contributor.referee2: Galdino, Fabiana Caxico de Abreu
metadata.dc.contributor.referee3: Andrade, Adalgisa Rodrigues de
metadata.dc.contributor.referee4: Duarte, José Leandro da Silva
Resumo: Atualmente, há uma grande preocupação com diferentes compostos com grande potencial em poluir o meio ambiente, dentre eles se destacam os fármacos e os corantes. Esses poluentes possuem diferentes fontes de origem, tanto de efluentes industriais como domésticos. Para muitos efluentes, o tratamento ainda é realizado por métodos convencionais, que demonstraram ser ineficazes e dispendiosos para a eliminação desses poluentes. Os Processos Eletroquímicos Oxidativos Avançados (PEOAs), que consistem em um conjunto de técnicas capazes de oxidar diferentes poluentes, tem se mostrado como uma alternativa eficiente para esse fim. Além disso, essa classe de métodos pode ser combinada com outras técnicas a fim de se aumentar a eficiência do processo de degradação. Portanto, esse trabalho visa avaliar a aplicabilidade da eletro-oxidação no tratamento de efluentes simulados contendo fármacos (tetraciclina e diclofenaco) e o corante Amarelo Reativo 145 (AR-145). O primeiro poluente a ser avaliado foi o cloridrato de tetraciclina (TC) em meio ácido utilizando ADE® comercial (Ti/Ru0,3Ti0,7O2) e ADE® comercial modificado por eletrodeposição de platina (ADE®/Pt) como ânodos. Os ADE® foram modificados por eletrodeposição de platina com potencial constante em diferentes tempos (1.200, 2.400 e 4.800 s) e a caracterização eletroquímica e morfológica mostrou que, com o aumento do tempo de eletrodeposição, há um aumento da área eletroquímica ativa. Para a eletro-oxidação do TC, as maiores densidades de corrente e maiores quantidades de platina nos eletrodos mostraram que são mais eficientes na remoção do TC, atingindo 100% de degradação. No entanto, os materiais apresentaram eficiência lenta na mineralização do TC (redução de COT <15%). Os eletrodos ADE®/Pt apresentaram maior estabilidade e eficiência à oxidação do TC, indicando ser um material promissor para a oxidação de poluentes orgânicos. O estudo fotoeletroquímico sugere que a eficiência de degradação é maior para o ânodo de ADE®/Pt com 68,9% de degradação da concentração inicial do poluente, com 27,75% de abatimento da DQO. O uso da foto-eletroquímica combinada com o persulfato de sódio como espécie mediadora demonstrou ser mais eficiente quando o ânodo de ADE® foi utilizado, onde alcançou 69,39% de diminuição da concentração inicial e 31,62% do abatimento da DQO. Os resultados obtidos com o tratamento eletroquímico combinado com o tratamento biológico sugerem que há a formação de intermediários que são biodegradáveis. No estudo da eletro-oxidação de diclofenaco de sódio (DCF), utilizando os ânodos de ADE® comercial e modificado (ADE®/Pt), para ambos os eletrodos, o aumento da densidade de corrente aplicada (j = 25, 50 e 100 mA cm-2) diminui a concentração de DCF, entretanto, a eficiência do eletrodo de ADE® foi superior com remoção de 82,15%, 95,40% e 90,46%, respectivamente, após 60 minutos de eletro-oxidação. A mineralização do poluente foi avaliada pela redução de DQO, que atingiu 75,09%, 82,83% e 80,15%, para j = 25, 50 e 100 mA cm-2, respectivamente. A menor eficiência em 100 mA cm-2 que em 50 mA cm-2, está associada a reações paralelas como reação de evolução de oxigênio (RDO) que consome parte da energia aplicada. Com cinética da reação de pseudo-primeira ordem, a Eficiência Total da Corrente (ETC) foi de 59,75% e o Consumo Energético Específico (CEDQO) de 0,0056 kWh(g DQO)-1 para o ADE®. Levando em consideração todos os parâmetros estudados, a melhor densidade de corrente foi a de 25 mA cm-2 porque apresentou redução de DCF e DQO próximo às demais densidades de corrente utilizadas, mas alcançou os melhores valores de ETC e CEDQO. No estudo da eletro-oxidação do corante AR-145 com ADE® comercial e ADE®/Pt, a determinação da taxa de degradação do poluente foi realizada em função de diferentes composições de eletrólitos, sendo a composição Na2SO4 0,1 mol L-1 + NaCl 6,25 mmol L-1, com uma densidade de corrente de 25 mA cm-2, a que apresentou melhor resultado de 100% de redução da concentração de AR-145, 60,8% de redução da DQO e consumo energético 0,568 kWh(g COD)-1, para o eletrodo de ADE® não modificado. Para as mesmas condições o eletrodo de ADE®/Pt apresentou 100% de redução da concentração do corante, 75,1% de abatimento da DQO, 0,232 kWh(g COD)-1, isto é, o eletrodo modificado apresentou eficiência superior ao não-modificado, indicando um possível efeito sinérgico ou de mudança das propriedades eletrônicas do ADE® comercial. Na segunda parte do trabalho de eletro-oxidação do AR-145 foi estudada com menor concentração de cloreto no meio (Na2SO4 0,1 mol L-1 + NaCl 0,05 mol L-1) com o ânodo de ADE® e nessa composição os resultados para os parâmetros avaliados foram superiores, isto é, 100% de redução da concentração do AR-145, 88,94% de redução da DQO e consumo energético 0,227 kWh(g COD)-1 com a densidade de corrente de 25 mA cm-2.
Abstract: Currently, there is a great concern with different compounds with great potential to pollute the environment, among them drugs and dyes stand out. These pollutants have different sources of origin, both industrial and domestic effluents. For many effluents, treatment is still carried out by conventional methods, which have proven to be ineffective and costly to eliminate these pollutants. Electrochemical Advanced Oxidation Processes (EAOPs), which consist of a set of techniques capable of oxidizing different pollutants, have been shown to be an efficient alternative for this purpose. Furthermore, this class of methods can be combined with other techniques in order to increase the efficiency of the degradation process. Therefore, this work aims to evaluate the applicability of electrooxidation in the treatment of simulated effluents containing drugs (tetracycline and diclofenac) and the dye Reactive Yellow 145 (AR-145). The first pollutant to be evaluated was tetracycline hydrochloride (TC) in acidic medium using commercial DSA® (Ti/Ru0.3Ti0.7O2) and commercial DSA® modified by platinum electrodeposition (DSA®/Pt) as anodes. The DSA® were modified by platinum electrodeposition with constant potential at different times (1,200, 2,400 and 4,800 s) and the electrochemical and morphological characterization showed that, with increasing electrodeposition time, there is an increase in the active electrochemical area. For TC electrooxidation, higher current densities and higher amounts of platinum in the electrodes showed that they are more efficient in TC removal, reaching 100% degradation. However, the materials showed slow efficiency in TC mineralization (TOC reduction <15%). The DSA®/Pt electrodes showed greater stability and efficiency to TC oxidation, indicating that they are a promising material for the oxidation of organic pollutants. The photoelectrochemical study suggests that the degradation efficiency is higher for the DSA®/Pt anode with 68.9% degradation of the initial concentration of the pollutant, with 27.75% of COD abatement. The use of photoelectrochemistry combined with sodium persulfate as a mediator species proved to be more efficient when the DSA® anode was used, where we achieved a 69.39% decrease in the initial concentration and 31.62% in the reduction of the COD. The results obtained with the electrochemical treatment combined with the biological treatment suggest that there is the formation of intermediates that are biodegradable. In the study of diclofenac sodium (DCF) electrooxidation, using commercial and modified DSA® anodes (DSA®/Pt), for both electrodes, the increased applied current density (j = 25, 50 and 100 mA cm-2) decreases the DCF concentration, however, the efficiency of the DSA® electrode was higher with removal of 82.15%, 95.40% and 90.46%, respectively, after 60 minutes of electrooxidation. Pollutant mineralization was evaluated by reducing COD, which reached 75.09%, 82.83% and 80.15%, for j = 25, 50 and 100 mA cm-2, respectively. The lower efficiency at 100 mA cm-2 than at 50 mA cm-2 is associated with parallel reactions such as oxygen evolution reaction (OER) that consumes part of the applied energy. With pseudo-first order reaction kinetics, the Total Current Efficiency (TCE) was 59.75% and the Specific Energy Consumption (ECDQO) was 0.0056 kWh(g COD)-1 for the DSA®. Taking into account all the studied parameters, the best current density was 25 mA cm-2 because it presented a reduction in DCF and CO D close to the other current densities used, but reached the best values of TCE and ECDQO. In the study of the electrooxidation of the dye AR-145 with commercial DSA® and DSA®/Pt, the determination of the pollutant degradation rate was performed as a function of different electrolyte compositions, with the composition Na2SO4 0.1 mol L-1 + NaCl 6.25 mmol L-1, with a current density of 25 mA cm-2, which presented the best result of 100% reduction in the concentration of AR-145, 60.8% reduction in COD and energy consumption 0.568 kWh (g COD)-1, for the unmodified DSA® electrode. For the same conditions, the DSA®/Pt electrode showed 100% reduction in dye concentration, 75.1% reduction in COD, 0.232 kWh(g COD)-1, that is, the modified electrode showed greater efficiency than not modified, indicating a possible synergistic or changing effect of the electronic properties of the commercial DSA®. In the second part of the work of electrooxidation of AR-145 was studied with a lower concentration of chloride in the medium (Na2SO4 0.1 mol L-1 + NaCl 0.05 mol L-1) with the DSA® anode and in this composition the results for the parameters evaluated were superior, that is, 100% reduction in the concentration of AR-145, 88.94% reduction in COD and energy consumption 0.227 kWh(g COD)-1 with a current density of 25 mA cm-2.
Palavras-chave: Platina - Galvanoplastia
Antibacterianos - Electro-oxidação
Anti-inflamatórios - Electro-oxidação
ADE® modificado
Eletrodo de ADE®/Pt
Platinum - Electroplating
Antibiotic electrooxidation
Anti-inflammatory electro-oxidation
Dye electro-oxidation
Modified DSA®
DSA®/Pt electrode
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia
Citação: Santos, João Paulo Tenório da Silva. Estudo da eletrooxidação de poluentes sobre ânodos dimensionalmente estáveis comerciais (ADE®) modificados com platina. 2022. 139 f. Tese (Doutorado em Química e Biotecnologia) – Instituto de Química e Biotecnologia, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/8446
Data do documento: 15-set-2021
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