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Tratamento de efluentes provenientes de curtumes utilizando os processos eletroquímico e fotoeletroquímico / Treatment of tannery wastewaters using electrochemical and photoelectrochemical process

Costa, Carla Regina 25 June 2009 (has links)
Neste trabalho foi estudada a degradação de efluentes de curtume utilizando os processos eletroquímico, fotocatalítico e fotoeletroquímico. Nesses estudos foram utilizados efluentes coletados em uma indústria e soluções preparadas em laboratório que simularam os efluentes reais. No processo eletroquímico, os efeitos do material anódico, da densidade de corrente, da presença de íons sulfato e cloreto, da concentração de cloreto e do pH foram avaliados. Eletrodos do tipo DSA® de diferentes composições, SnO2-Sb2O5 e BDD foram utilizados como ânodo. A oxidação eletroquímica do corante preto ácido 210 utilizando o eletrodo de BDD em soluções tampões de fosfato também foi estudada. A degradação eletroquímica dos efluentes de curtume foi capaz de promover a diminuição da concentração de fenóis totais, do TOC, da COD, da absorbância nas regiões UV-Vis e da toxicidade para Daphnia similis. Maiores concentrações de cloreto resultaram em remoções mais rápidas de fenóis totais, TOC e COD. Apesar disso, a redução da toxicidade do efluente foi menor para maiores concentrações de cloreto, devido à formação de maiores concentrações de AOX. A presença de Na2SO4 dificultou a oxidação das substâncias orgânicas presentes no efluente. Na ausência de cloreto, os melhores resultados foram obtidos quando BDD foi utilizado como ânodo e esses resultados não foram afetados pelo pH. Entretanto, os melhores resultados para a degradação eletroquímica do corante preto ácido 210 foram obtidos em solução alcalina contendo íons fosfato, provavelmente devido à formação de espécies oxidantes a partir desses íons. O tratamento fotocatalítico do efluente de curtume foi realizado utilizando TiO2 P25 da Degussa suportado sobre as paredes do foto-reator. Duas lâmpadas de 15 W, uma de luz negra e a outra germicida, foram utilizadas para avaliar o efeito da fonte de radiação. A lâmpada de luz negra não modificou as características do efluente e os resultados obtidos com a lâmpada germicida na presença e ausência de TiO2 foram equiparáveis. O tratamento fotoeletroquímico foi realizado utilizando uma lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão de 125 W como fonte de radiação e um eletrodo de composição nominal Ti/Ru0,30Ti0,70O2 como ânodo. O efeito dos íons sulfato e cloreto sob a eficiência do processo fotoeletroquímico foi avaliado. Os resultados obtidos com o processo eletroquímico na presença de cloreto foram melhores do que aqueles obtidos com o processo fotoeletroquímico na presença de sulfato. Além disso, os resultados alcançados com o processo fotoeletroquímico na presença de NaCl foram melhores do que os alcançados com os processos eletroquímico e fotoquímico aplicados separadamente. / In this work the degradation of tannery wastewaters using electrochemical, photocatalytic and photoelectrochemical processes was studied. Wastewaters collected in an industry and solutions prepared in the laboratory, which simulated real wastewaters, were used in these studies. Effects of the anodic material, current density, presence of sulfate and chloride ions, chloride concentration, and pH on the electrochemical process were evaluated. Different compositions of DSA®-type electrodes, SnO2-Sb2O5 and BDD were employed as anode. The electrochemical oxidation of acid black 210 dye in phosphate buffer solutions was also studied using the BDD electrode. The electrochemical degradation of tannery wastewaters was able to promote the decrease in the concentration of total phenols, TOC, COD, absorbance in the UV-Vis region, and toxicity for Daphnia similis. However, the higher the chloride concentration in the wastewater, the lower the toxicity reduction because of the higher AOX concentration. The presence of Na2SO4 made the oxidation of organic compounds in the wastewater more difficult. In the absence of chloride, the best results were obtained when BDD was used as anode, and these results were not affected by the pH. However, the best results for the electrochemical degradation of acid black 210 dye were reached in alkaline solution containing phosphate ions, which is probably due to the formation of oxidizing species from these ions. The photocatalytic treatment of the tannery wastewater was performed with TiO2 P25 Degussa supported on the photoreactor walls. Two 15 W-lamps, a black light lamp and a germicide lamp, were used to evaluate the effect of the radiation source. The black light lamp did not change the wastewater characteristics, while the results obtained with the germicide lamp in the presence and absence of TiO2 were similar. The photoelectrochemical process was performed using a 125 W high-pressure mercury vapor lamp as radiation source and an electrode of nominal composition Ti/Ru0.30Ti0.70O2 as anode. Effects of sulfate and chloride ions on the efficiency of the photoelectrochemical process were evaluated. The results obtained with the electrochemical process in the presence of chloride were better than those obtained with the photoelectrochemical process in the presence of sulfate. Moreover, the results obtained with the photoelectrochemical process in the presence of chloride were better than those obtained with the electrochemical and photochemical processes applied separately.
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Oxidação dos herbicidas Diuron e Alaclor através de processos eletroquímicos oxidativos avançados utilizando ânodos: Ti/IrO2, Ti/RuO2, Pt e BDD / Oxidation of the herbicides diuron and Alachlor by electrochemical advanced oxidation processes using anodes: Ti/IrO2, Ti/RuO2, Pt and BDD

Pipi, Angelo Ricardo Fávaro 30 June 2014 (has links)
A degradação do herbicida Diuron comercial (Nortox SA) foi realizada utilizando os ânodos Ti/RuxTi(1-x)O2 e Ti/IrxTi(1-x)O2 (x = 0,3; 0,5 e 0,7). A investigação da degradação foi conduzida na presença e na ausência de cloreto. O estudo da remoção do herbicida em função da densidade de corrente na ausência de cloreto rendeu remoções de 41 e 49% de demanda química de oxigênio (DQO) e remoções de 10 e 14% de carbono orgânico total (COT) a 100 mA cm-2, respectivamente. Mantendo-se o tempo de eletrólise constante (4 h), a composição do ânodo Ti/Ru0,7Ti0,3O2 foi determinada como a mais ativa para remoção do Diuron e seus subprodutos. Com a adição de cloreto, a taxa de degradação dobrou, e obteve-se 100% de remoção de DQO para o ânodo Ti/Ru0,3Ti0,7O2. O herbicida Alaclor foi totalmente mineralizado por diferentes processos eletroquímicos oxidativos avançados (PEOAs), empregando célula eletroquímica em escala de bancada (100 mL) equipada com cátodo de difusão de ar capaz de eletrogerar H2O2 e ânodos de Pt e diamante dopado com boro (BDD). O melhor desempenho para o tratamento de 100 mL de solução Alaclor 0,60 mmol L-1 durante 360 min, foi obtido por meio do processo fotoeletro-Fenton (FEF) empregando ânodo de BDD na presença de 0,5 mmol L-1 de Fe2+. De acordo com as análises de CG-MS, a etapa de degradação do Alaclor envolveu quatro vias diferentes de reação (desalquilação, ciclização, cisão da ligação R-N e hidroxilação), resultando em nove subprodutos que, em seguida, levaram ao surgimento de ácidos carboxílicos que foram detectados. Diferentes quantidades de íons nitrogenados (NH4+ e NO3-) e clorados (Cl-, ClO3- e ClO4-) foram acumulados nas soluções finais da degradação, dependendo do ânodo e da corrente aplicada. O herbicida Diuron (0,185 mmol L-1 e pH 3,0), foi tratado também por diferentes PEOAs, como oxidação anódica com H2O2 eletrogerado (OA-H2O2), eletro-Fenton (EF) e fotoeletro-Fenton empregando luz UVA (FEF) ou FEF empregando luz solar (FEFS). Os ensaios foram realizados em uma célula eletroquímica em escala de bancada (100 mL) e em seguida testes em uma planta pré-piloto (2,5 L). Nos experimentos com célula eletroquímica em escala de bancada, o tratamento FEF empregando ânodo de BDD foi o método mais potente, produzindo 93% de mineralização após 360 min a 100 mA cm-2. Na planta de fluxo pré-piloto, o processo FEFS atingiu uma porcentagem de mineralização máxima de 70% a 100 mA cm-2. Os ácidos oxálico e oxâmico foram detectados como os ácidos carboxílicos finais e íons amônio e cloreto também foram encontrados, onde o último íon foi parcialmente convertido em íons clorato e perclorato na superfície do ânodo de BDD / Commercial herbicide Diuron solution (Nortox SA) was degrated using Ti/RuxTi(1-x)O2 and Ti/IrxTi(1-x)O2 (x = 0.3, 0.5, and 0.7) anodes. Degradation was investigated in the presence and in the absence of chloride. In the absence of chloride, herbicide removal yielded 41 and 49% COD (chemical oxygen demand) removal, and 10 and 14% TOC (total organic carbon) removal at 100 mA cm-2, respectively. For a constant electrolysis time (4 h), Ti/Ru0.7Ti0.3O2 anode composition removed Diuron and its byproduct the most activelly. Addition of chloride doubled the removal ratio, and the Ti/Ru0.3Ti0.7O2 anode afforded 100% COD removal. Electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs) quickly degraded and even totally mineralized the herbicide Alachlor in electrochemical cells equipped with a carbonaceous air-diffusion cathode that was able to electrogenerate H2O2 and with a Pt or boron-doped diamond (BDD) anode. The photoelectron-Fenton (PEF) process with BDD in the presence of 0.5 mmol L-1 Fe2+ performed the best in Alachlor solutions treatment (100 mL, 0.60 mmol L-1, 360 min.). According to GC-MS analyses, Alachlor degradation involved four different reaction pathways (dealkylation, cyclization, R-N bond cleavage and hydroxylation), to give nine byproducts, including the detected carboxylic. Different amounts of nitrogenated (NH4+ and NO3-) and chlorinated (Cl-, ClO3- and ClO4-) ions accumulated in the final solutions depending on the anode and the applied current. The herbicide Diuron (0.185 mmol L-1 and pH 3.0) was treated using different EAOPs like anodic oxidation with electrogenerated H2O2 (AO-H2O2), electro-Fenton (EF), UVA photoelectro-Fenton (PEF), and solar PEF (SPEF). Experiments were performed in 100 mL electrochemical cells, and in a 2.5 L pre-pilot flow plant. In the electrochemical cells, the PEF treatment with BDD was the most potent, yielding 93% mineralization after 360 min at 100 mA cm-2. In the pre-pilot flow plant, the SPEF process furnished maximum mineralization of 70% at 100 mA cm-2. Oxalic and oxamic acids were detected as final carboxylic acids. Ammonium and chloride ions were also released; the latter ion was partially converted into chlorate and perchlorate ions at the BDD surface
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Preparação de eletrodos de mistura de óxidos metálicos produzidos a partir de líquidos iônicos e avaliação do seu desempenho ante a eletrooxidação do Alaclor / Preparation of mixed metal oxide electrodes produced from ionic liquids and evaluation of their performance against the electrooxidation of Alachlor

Rodrigo de Mello 26 February 2018 (has links)
O presente trabalho teve como objetivo a produção de ânodos de mistura de óxidos metálicos de composição nominal Ti/Ru0,3Ti0,7O2 utilizando um líquido iônico como solvente no preparo da solução precursora. A utilização deste tipo de solvente permite a síntese de materiais com morfologia e estrutura específicas, visto sua influência nas propriedades dos materiais. Neste trabalho foram utilizados líquidos iônicos baseados no imidazol, com o intuito de avaliar os efeitos do tamanho da cadeia carbônica ligada ao anel aromático heterocíclico, utilizando para comparação um eletrodo comercial (De Nora do Brasil). Por meio da caracterização física foi possível verificar que os eletrodos produzidos no laboratório apresentaram um filme mais compacto e com a formação de grânulos, o que indica um aumento na densidade de metais depositados. Além disso, o aumento na temperatura de calcinação favoreceu a deposição do óxido metálico catalítico (RuO2) na superfície do eletrodo ao se utilizar o hidrogenossulfato de 1-butilimidazólio ([HBIm]HSO4) como solvente na solução precursora. O eletrodo comercial apresentou uma área superficial superior aos eletrodos produzidos no laboratório, sendo a maior parte dessa área referente aos sítios internos desse eletrodo. O ânodo produzido utilizando [HBIm]HSO4 calcinado a 550 °C apresentou 15% mais remoção do pesticida alaclor em meio de sulfato que o eletrodo comercial, além de um consumo energético 16% menor. No caso das eletrólises realizadas na presença de cloreto, houve uma menor remoção do pesticida, apesar da melhora na resposta eletroquímica dos eletrodos nesse meio. Esse desempenho negativo pode estar relacionado à geração de substâncias que apresentam aderência à superfície dos eletrodos durante o processo de oxidação, obstruindo parcialmente a superfície ativa. / The present work aims to the production of mixed metal oxide anodes with nominal composition Ti/Ru0,3Ti0,7O2 using an ionic liquid as solvent in the preparation of the precursor solution. The use of this type of solvent allows the synthesis of materials with specific morphology and structure, since their influence on the properties of the materials. In this work, ionic liquids based on imidazole were used in order to evaluate the effects of the carbon chain size bonded to the heterocyclic aromatic ring, using a commercial electrode (De Nora do Brasil) for comparison. By means of the physical characterization, it was possible to verify that the laboratory made electrodes presented a more compact film with formation of granules, which indicates an increase in the deposited metal density. Moreover, the increase in the calcination temperature favored the deposition of the catalytic metal oxide (RuO2) on the surface of the electrode by using 1-butylimidazolium hydrogen sulfate ([HBIm]HSO4) as the solvent in the precursor solution. The commercial electrode presented a surface area superior to the laboratory made anodes, being the greater part of that area referring to the internal sites of this electrode. The anode produced using [HBIm]HSO4 calcined at 550 °C showed 15% more alachlor removal in sulfate medium than the commercial electrode, in addition to a 16% lower energy consumption. In the case of the electrolysis carried out in the presence of chloride, there was less pesticide removal, despite the improvement in the electrochemical response of the electrodes in this medium. This negative performance may be related to the generation of substances that have adhesion to the surface of the electrodes during the oxidation process, partially obstructing the active surface.
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New materials for intermediate-temperature solid oxide fuel cells to be powered by carbon- and sulfur-containing fuels

Yang, Lei 04 April 2011 (has links)
Unlike polymer electrolyte fuel cells, solid-oxide fuel cells (SOFCs) have the potential to use a wide variety of fuels, including hydrocarbons and gasified coal or different types of ample carbonaceous solids. However, the conventional anode for an SOFC, a composite consisting of nickel and yttria-stabilized-zirconia (YSZ), is highly susceptible to carbon buildup (coking) and deactivation (poisoning) by contaminants commonly encountered in readily available fuels. Further, the low ionic conductivity of the electrolyte and the poor performance of the cathode at lower temperatures require SOFCs to operate at high temperatures (>800°C), thereby increasing costs and reduce system operation life. Thus, in order to make SOFCs fully fuel-flexible, cost-effective power systems, the issues of anode tolerance to coking and sulfur poisoning as well as the slow ionic conduction in the electrolyte and the sluggish kinetics at the cathode need to be addressed. In this thesis, a novel electrolyte was shown to have the highest ionic conductivity below 750°C of all known electrolyte materials for SOFCs applications, which allowed for fabrication of a thin-electrolyte cell with high power output at lower temperatures. The detailed electrochemical analyses of BZCYYb conductor revealed that the conductivities were sensitive to doping and partial pressure of oxygen, hydrogen, and water. When used in combination with Ni as a composite anode (Ni-BZCYYb), it was shown to provide excellent tolerance to coking and sulfur poisoning. Extensive investigations on surfaces of BZCYYb and Ni by Raman Spectroscopy and Scanning Auger Nanoprobe disclosed that its unique ability appears linked to the mixed conductor's enhanced catalytic activity for sulfur oxidation and hydrocarbon cracking/reforming, as well as enhanced multilayer water adsorption capability. In addition, the nanostructured oxide layers on Ni from dispersion of BZCYYb traces during high-temperature calcinations may effectively suppress the formation of carbon from dehydrogenation. Based on the fundamental understanding on surface properties, a new and simple modification strategy was developed to hinder the carbon-induced deactivation of the state-of-the-art Ni-YSZ anode. Compared to the complex Ni-BZCYYb anode, this modified Ni-YSZ anode could be readily adopted in the latest fuel cell systems based on YSZ electrolyte. The much-improved power output and tolerance to coking of the modified Ni-YSZ anode were attributed to the nanostructured BaO/Ni interfaces observed by synchrotron-based X-ray and advanced electron microscopy, which readily adsorbed water and facilitated water-mediated carbon removal reactions. Density functional theory (DFT) calculations predicted that the dissociated OH from H₂O on BaO reacted with C on Ni near the BaO/Ni interface to produce CO and H species, which were then electrochemically oxidized at the triple-phase boundaries of the anode. Also, some new insights into the sulfur poisoning behavior of the Ni-YSZ anode have been revealed. The so-called "second-stage poisoning" commonly reported in the literatures can be avoided by using a new sealant, indicating that this poisoning is unlikely the inherent electrochemical behavior of a Ni-YSZ anode but associated with other complications. Furthermore, a new composite cathode with simultaneous transport of proton, oxygen vacancies and electronic defects was developed for low-temperature SOFCs based on oxide proton conductors. Compared to the conventional oxygen ion-electron conducting cathode, this cathode is very active for oxygen reduction, extending the electrochemically active sites and significantly reducing the cathodic polarization resistance. Towards the end, these findings have great potential to dramatically improve the economical competitiveness and commercial viability of SOFCs that are driven by cost-effective and renewable fuels.
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Phenolic resin/polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) hybrid nanocomposites and advanced composites for use as anode materials in lithium ion batteries

Lee, Sang Ho, January 2007 (has links)
Thesis (M.S.)--Mississippi State University. Department of Chemistry. / Title from title screen. Includes bibliographical references.
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A lithium-ion test cell for characterization of electrode materials and solid electrolyte interphase

Goel, Ekta, January 2008 (has links)
Thesis (M.S.)--Mississippi State University. Department of Chemistry. / Title from title screen. Includes bibliographical references.
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Desenvolvimento de reatores eletroquímicos para o tratamento de água produzida de petróleo. / Development of electrochemical reactors for oil wastewater treatment.

Santos, Amaro Carlos dos 20 December 2006 (has links)
The production of oil in Brazil is increasing to each year. As result a increasing volume of production water is generated as part of the process itself of formation of the deposits, many times in bigger ratios that the oil itself. The produced water owns a great diversity of contaminants, what ally to its high volume, brings serious problems at the moment of giving a final disposal to it. Some solutions had been attempted; on account of the more restrictive laws each day of the ambient agencies, but still in palliative way. The present work considers evaluating eletrodics materials and experimental conditions adjusted to be used in reactors, propitiating the electrochemical treatment of this residue. As anodes Ânodos Dimensionalmente Estáveis (ADE) commercial had been used, with nominal composition of Ti/Ru0,34Ti0,66O2. As cathodes the ADE, 316 steel and graphite had been evaluated. Amongst the cathodic materials studied the steel it presented performance better, as much with regard to efficiency of the process how much in the reduction of the cathodic incrustation. In the studies in batelada, was verified that the dilution of the solution and the current density influence significantly in the efficiency of the oxidation process. The increase of the dilution increases greatly the efficiency of the process. Already the speed of reduction of the DQO increases with the current density, however, the increase is not linear indicating that the process is controlled for diffusion. The efficiency of the electrochemical process in the reduction of the DQO of the sample was associated the three factors:a) the direct oxidation of the organic residue on the electrode; b) removal of the powdered material for the eletrogenerated gases (eletroflotation); c) indirect oxidation through reactive intermediate species. In the case of the reactor, it could be noticed that, the control of the outflow and the current density, as well as of the height of the flotant column influence in the efficiency of the treatment of the effluent, one beyond minimizing the incrustation on the cathodes. In the optimized conditions: outflow 800mLh-1, current density of 50mAcm-2 and flotant column of 10cm got it considerable reduction of the DQO and the TOG, proving the possibility of the application of the electrochemical technology in the treatment of the produced water of oil. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A produção de petróleo no Brasil vem aumentando a cada ano. Em conseqüência, um volume crescente de água de produção é gerado como parte do próprio processo de formação das jazidas, muitas vezes em proporções maiores que o próprio óleo. A água produzida possui uma grande diversidade de contaminantes, o que aliado ao seu alto volume, traz sérios problemas no momento de lhe dar uma disposição final. Várias soluções foram tentadas, por conta das leis cada dia mais restritivo dos órgãos ambientais, mas ainda de maneira paliativa. O presente trabalho propõe avaliar materiais eletródicos e condições experimentais adequadas para serem utilizadas em reatores, propiciando o tratamento eletroquímico desse resíduo. Como ânodo foram utilizados ânodos dimensionalmente estáveis (ADE) comerciais, com composição Ti/Ru0, 34Ti0,66O 2. Como cátodos foram avaliados os ADE, aço 316 e grafite. Dentre os materiais catódicos estudados o aço apresentou melhor desempenho, tanto com relação à eficiência do processo, quanto na redução da incrustação catódica. Nos estudos em batelada, verificou-se que a diluição da solução e a densidade de corrente influenciam significativamente na eficiência do processo de oxidação. O aumento da diluição aumenta acentuadamente a eficiência do processo. Já a velocidade de redução da DQO aumenta com a densidade de corrente, no entanto o aumento não é linear indicando que o processo é controlado por difusão. A eficiência do processo eletroquímico na redução da DQO da amostra foi associada a três fatores: a) ((oxidação direta do resíduo orgânico sobre o eletrodo; b) remoção do material particulado pelos gases eletrogerados (eletroflotação); c) oxidação indireta através de espécies intermediárias reativas. No caso do reator, pôde ser notado que, o controle da vazão e da densidade de corrente, bem como da altura da coluna flotante influenciam na eficiência do tratamento do efluente, além de minimizar a incrustação sobre os cátodos. Nas condições otimizadas: vazão de 800 cm3. h-1, densidade de 50mAcm-2 e coluna flotante de 10 cm obteve-se a redução considerável da DQO e do TOG, comprovando a possibilidade da aplicação da tecnologia eletroquímica no tratamento da água produzida de petróleo.
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Estudo de rotas de síntese e processamento cerâmico do compósito NiO-YSZ para aplicação como anodo em células a combustível do tipo óxido sólido (SOFC) / Study of synthesis routes and processing of NiO-YSZ ceramic composite for use as anode in solid oxide fuel cell (SOFC)

YOSHITO, WALTER K. 09 October 2014 (has links)
Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP
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Estudo de rotas de síntese e processamento cerâmico do compósito NiO-YSZ para aplicação como anodo em células a combustível do tipo óxido sólido (SOFC) / Study of synthesis routes and processing of NiO-YSZ ceramic composite for use as anode in solid oxide fuel cell (SOFC)

YOSHITO, WALTER K. 09 October 2014 (has links)
Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este estudo visa a definição de condições de síntese e processamento cerâmico que possibilitem a obtenção do componente anódico com características adequadas para a operação de uma SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), ou seja, boa distribuição microestrutural do NiO na matriz de YSZ e porosidade cerca de 30% após redução de NiO. As rotas de síntese selecionadas englobaram a coprecipitação em meio amoniacal, mistura mecânica dos pós e combustão a partir de sais de nitrato. As técnicas de caracterização de pós empregadas incluíram a difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, difração a laser, adsorção gasosa (BET) e picnometria de hélio. Os resultados obtidos indicaram que empregando-se a técnica de coprecipitação, a perda de Ni2+, na forma de complexo [Ni(NH3)n]2+, pode ser minimizada pelo controle do pH em 9,3, mantendo-se a concentração de Ni2+ na solução inicial em 0,1M. No método de mistura mecânica a melhor condição de dispersão dos pós, sem a sedimentação diferencial, foi obtida para valores de potencial zeta em pH 8,0, fixando-se a concentração de dispersante em 0,8% em massa. Na síntese por combustão observou-se que para composições pobres em combustível, os produtos finais apresentaram-se amorfos e com alta área superficial (120,2 m2.g-1). Para as composições ricas em combustível, uréia, os pós obtidos apresentaram-se cristalinos sendo que a intensidade das reflexões do padrão de DRX aumenta com o aumento do excesso de combustível, devido ao aumento da temperatura de reação. No estudo de sinterabilidade dos compactados preparados a partir de pós preparados pelos três métodos determinou-se a temperatura ao redor de 1300 ºC para máxima taxa de densificação e porosidade entre 6,0 e 14%. Os resultados da redução em atmosfera de H2 dos compósitos confirmam que a cinética de reação ocorre em duas etapas, sendo que a primeira etapa com comportamento linear é controlada por reação química na superfície. Na segunda etapa a redução passa a ser controlada pela difusão do gás nos micros poros, gerados pela redução do NiO, diminuindo a taxa de redução. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP
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Oxidação dos herbicidas Diuron e Alaclor através de processos eletroquímicos oxidativos avançados utilizando ânodos: Ti/IrO2, Ti/RuO2, Pt e BDD / Oxidation of the herbicides diuron and Alachlor by electrochemical advanced oxidation processes using anodes: Ti/IrO2, Ti/RuO2, Pt and BDD

Angelo Ricardo Fávaro Pipi 30 June 2014 (has links)
A degradação do herbicida Diuron comercial (Nortox SA) foi realizada utilizando os ânodos Ti/RuxTi(1-x)O2 e Ti/IrxTi(1-x)O2 (x = 0,3; 0,5 e 0,7). A investigação da degradação foi conduzida na presença e na ausência de cloreto. O estudo da remoção do herbicida em função da densidade de corrente na ausência de cloreto rendeu remoções de 41 e 49% de demanda química de oxigênio (DQO) e remoções de 10 e 14% de carbono orgânico total (COT) a 100 mA cm-2, respectivamente. Mantendo-se o tempo de eletrólise constante (4 h), a composição do ânodo Ti/Ru0,7Ti0,3O2 foi determinada como a mais ativa para remoção do Diuron e seus subprodutos. Com a adição de cloreto, a taxa de degradação dobrou, e obteve-se 100% de remoção de DQO para o ânodo Ti/Ru0,3Ti0,7O2. O herbicida Alaclor foi totalmente mineralizado por diferentes processos eletroquímicos oxidativos avançados (PEOAs), empregando célula eletroquímica em escala de bancada (100 mL) equipada com cátodo de difusão de ar capaz de eletrogerar H2O2 e ânodos de Pt e diamante dopado com boro (BDD). O melhor desempenho para o tratamento de 100 mL de solução Alaclor 0,60 mmol L-1 durante 360 min, foi obtido por meio do processo fotoeletro-Fenton (FEF) empregando ânodo de BDD na presença de 0,5 mmol L-1 de Fe2+. De acordo com as análises de CG-MS, a etapa de degradação do Alaclor envolveu quatro vias diferentes de reação (desalquilação, ciclização, cisão da ligação R-N e hidroxilação), resultando em nove subprodutos que, em seguida, levaram ao surgimento de ácidos carboxílicos que foram detectados. Diferentes quantidades de íons nitrogenados (NH4+ e NO3-) e clorados (Cl-, ClO3- e ClO4-) foram acumulados nas soluções finais da degradação, dependendo do ânodo e da corrente aplicada. O herbicida Diuron (0,185 mmol L-1 e pH 3,0), foi tratado também por diferentes PEOAs, como oxidação anódica com H2O2 eletrogerado (OA-H2O2), eletro-Fenton (EF) e fotoeletro-Fenton empregando luz UVA (FEF) ou FEF empregando luz solar (FEFS). Os ensaios foram realizados em uma célula eletroquímica em escala de bancada (100 mL) e em seguida testes em uma planta pré-piloto (2,5 L). Nos experimentos com célula eletroquímica em escala de bancada, o tratamento FEF empregando ânodo de BDD foi o método mais potente, produzindo 93% de mineralização após 360 min a 100 mA cm-2. Na planta de fluxo pré-piloto, o processo FEFS atingiu uma porcentagem de mineralização máxima de 70% a 100 mA cm-2. Os ácidos oxálico e oxâmico foram detectados como os ácidos carboxílicos finais e íons amônio e cloreto também foram encontrados, onde o último íon foi parcialmente convertido em íons clorato e perclorato na superfície do ânodo de BDD / Commercial herbicide Diuron solution (Nortox SA) was degrated using Ti/RuxTi(1-x)O2 and Ti/IrxTi(1-x)O2 (x = 0.3, 0.5, and 0.7) anodes. Degradation was investigated in the presence and in the absence of chloride. In the absence of chloride, herbicide removal yielded 41 and 49% COD (chemical oxygen demand) removal, and 10 and 14% TOC (total organic carbon) removal at 100 mA cm-2, respectively. For a constant electrolysis time (4 h), Ti/Ru0.7Ti0.3O2 anode composition removed Diuron and its byproduct the most activelly. Addition of chloride doubled the removal ratio, and the Ti/Ru0.3Ti0.7O2 anode afforded 100% COD removal. Electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs) quickly degraded and even totally mineralized the herbicide Alachlor in electrochemical cells equipped with a carbonaceous air-diffusion cathode that was able to electrogenerate H2O2 and with a Pt or boron-doped diamond (BDD) anode. The photoelectron-Fenton (PEF) process with BDD in the presence of 0.5 mmol L-1 Fe2+ performed the best in Alachlor solutions treatment (100 mL, 0.60 mmol L-1, 360 min.). According to GC-MS analyses, Alachlor degradation involved four different reaction pathways (dealkylation, cyclization, R-N bond cleavage and hydroxylation), to give nine byproducts, including the detected carboxylic. Different amounts of nitrogenated (NH4+ and NO3-) and chlorinated (Cl-, ClO3- and ClO4-) ions accumulated in the final solutions depending on the anode and the applied current. The herbicide Diuron (0.185 mmol L-1 and pH 3.0) was treated using different EAOPs like anodic oxidation with electrogenerated H2O2 (AO-H2O2), electro-Fenton (EF), UVA photoelectro-Fenton (PEF), and solar PEF (SPEF). Experiments were performed in 100 mL electrochemical cells, and in a 2.5 L pre-pilot flow plant. In the electrochemical cells, the PEF treatment with BDD was the most potent, yielding 93% mineralization after 360 min at 100 mA cm-2. In the pre-pilot flow plant, the SPEF process furnished maximum mineralization of 70% at 100 mA cm-2. Oxalic and oxamic acids were detected as final carboxylic acids. Ammonium and chloride ions were also released; the latter ion was partially converted into chlorate and perchlorate ions at the BDD surface

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