Conciliação entre modelos de mecanismos avançados de oxidação eletroquímica

Many pollutants dumped in waterways, such as dyes and pesticides, have become so ubiquitous that they represent a serious threat to human health. The electrochemical oxidation is presented as an alternative clean, efficient and economic degradation of wastewater containing organic compounds and a nu...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2012
Main Author: Oliveira, Gustavo Rodrigues de
Orientador/a: Huitle, Carlos Alberto Martinez
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Department: Físico-Química; Química
Assuntos em Português:
Assuntos em Inglês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://repositorio.ufrn.br:8080/jspui/handle/123456789/17674
Citação:OLIVEIRA, Gustavo Rodrigues de. Conciliação entre modelos de mecanismos avançados de oxidação eletroquímica. 2012. 68 f. Dissertação (Mestrado em Físico-Química; Química) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2012.
Resumo Português:Muitos poluentes jogados em cursos d'água, como corantes e pesticidas, tornaram-se tão onipresentes que representam uma séria ameaça a saúde humana. A oxidação eletroquímica se apresenta como uma alternativa limpa, eficiente e econômica à degradação de efluentes contendo compostos orgânicos e uma das várias vantagens desta técnica é justamente não fazer uso de reagentes químicos, uma vez que apenas a energia elétrica é consumida durante a eliminação dos poluentes orgânicos. Porém, apesar de ser uma alternativa promissora, ainda necessita de alguns ajustes a fim de se obter melhor eficiência na eliminação de poluentes persistentes. Assim este trabalho procurou alguma relação entre um fenômeno descoberto recentemente que evidencia a participação do oxigênio dissolvido em solução no processo de oxidação eletroquímica, com uma anomalia, presente no modelo cinético que apresenta corrente efetiva instantânea (CEI) acima dos 100% delimitados pela teoria, que se manifesta para alguns experimentos realizados com compostos fenólicos tendo H2SO4 ou HClO4 como eletrólito suporte sob oxidação anódica com eletrodos de diamante dopado em boro (DDB). Para tanto foi preciso reproduzir os dados de CEI que expõe a anomalia do modelo, sendo assim, o 2-naftol serviu como composto fenólico modelo, a ser oxidado nas concentrações de 9, 12 e 15 mmol L-1, tendo H2SO4 ou HClO4 à 1 mol L-1 como eletrólito de suporte, sob uma densidade de corrente de 30 mA cm-2 em um reator eletroquímico de fluxo contínuo em configuração de disco e equipado com ânodos de DDB, à temperatura ambiente (25 oC). Experimentos semelhantes foram realizados utilizando N2 como gás de purga para eliminar o oxigênio dissolvido em solução para que sua influência no sistema fosse estudada. Após a exposição da anomalia do modelo da CEI e da investigação de sua relação com O2 dissolvido, os dados puderam ser tratados, o que tornou possível sua confirmação. Mas não é só isso, os dados obtidos da eletroanálise e de análises espectrofotométricas sugerem a participação de outras espécies fortemente oxidantes, (O3 (ozônio) e radicais O e O2 -), uma vez que o O2 dissolvido pode ser consumido durante a formação das novas espécies fortemente oxidantes, não consideradas até agora, algo que precisa ser investigado por métodos mais precisos para que possamos conhecer um pouco mais deste sistema. Atualmente o desempenho do processo eletrocatalítico é estabelecido por uma interação complexa entre diferentes parâmetros que podem ser otimizados, por isso faz-se necessário a implementação de modelos teóricos, que são as lentes conceituais com que os pesquisadores enxergam
Resumo inglês:Many pollutants dumped in waterways, such as dyes and pesticides, have become so ubiquitous that they represent a serious threat to human health. The electrochemical oxidation is presented as an alternative clean, efficient and economic degradation of wastewater containing organic compounds and a number of advantages of this technique is to just not make use of chemical reagents, since only electrical energy is consumed during the removal of pollutants organic. However, despite being a promising alternative, still needs some tweaking in order to obtain better efficiency in the elimination of persistent pollutants. Thus, this study sought a relationship between a recently discovered phenomenon that reflects the participation of dissolved oxygen in solution in the electrochemical oxidation process, as an anomaly, present a kinetic model that shows instantaneous current efficiency (ICE) above 100% limited by theory, manifested for some experiments with phenolic compounds with H2SO4 or HClO4 as supporting electrolyte with electrodes under anodic oxidation on boron doped diamond (BDD). Therefore it was necessary to reproduce the data ICE exposes the fault model, and thus the 2-naphthol was used as phenolic compound to be oxidised at concentrations of 9, 12 and 15 mmol L-1, and H2SO4 and HClO4 to 1 mol L-1 as a supporting electrolyte under a current density of 30 mA cm-2 in an electrochemical reactor for continuous flow disk configuration, and equipped with anodes DDB at room temperature (25 oC). Experiments were performed using N2 like as purge gas for eliminate oxygen dissolved in solution so that its influence in the system was studied. After exposure of the anomaly of the ICE model and investigation of its relationship with dissolved O2, the data could be treated, making it possible for confirmation. But not only that, the data obtained from eletranálise and spectroscopic analysis suggest the involvement of other strongly oxidizing species (O3 (ozone) and O radicals and O2 -), since the dissolved O2 can be consumed during the formation of new strong oxidizing species, not considered until now, something that needs to be investigated by more accurate methods that we may know a little more of this system. Currently the performance of the electrocatalytic process is established by a complex interaction between different parameters that can be optimized, so it is necessary to the implementation of theoretical models, which are the conceptual lens with which researchers see