Ingeniero Civil Químico / El proceso de potabilización de agua puede ser considerado como uno de los grandes logros del siglo XX, ya que su implementación ha permitido que buena parte de la población mundial tenga acceso a este recurso esencial sin poner en riesgo su salud. Sin embargo, existen zonas rurales donde, producto de su situación geográfica aislada, el servicio de agua potable es muy limitado. Por otro lado, los métodos convencionales de desinfección de agua con compuestos clorados generan subproductos como trihalometanos y/o ácidos halogenados, los cuales podrían promover enfermedades como el cáncer y problemas reproductivos. Entre los métodos no convencionales de desinfección de agua se encuentra el uso de sistemas electroquímicos. Una celda de desinfección electroquímica opera producto de una diferencia de potencial externa aplicada entre el cátodo y el ánodo, la cual promueve en este último la reacción de evolución de oxígeno y la producción de agentes desinfectantes como cloro libre a partir de los iones cloruro presentes en el agua tratada. El objetivo del presente trabajo es desarrollar una tecnología de bajo costo que reemplace a los sistemas tradicionales de desinfección de agua, la cual además represente una opción accesible para la potabilización de este recurso en lugares de difícil acceso. Para ello, se fabricó un ánodo en base a partículas de platino soportadas sobre negro de humo (carbono) adherido a una malla de acero inoxidable, el cual se caracterizó e implementó en una celda de desinfección electroquímica de agua. En base a los resultados de la caracterización de la cinética de producción de cloro libre en estos electrodos a escala laboratorio, se diseñó un dispositivo electroquímico modular que utiliza estos ánodos para la desinfección de agua. La caracterización del ánodo fabricado mediante SEM mostró una capa de negro de humo en la superficie de la malla de acero inoxidable y la presencia de platino en ella se confirmó mediante análisis EDS. La actividad catalítica de estos electrodos se caracterizó mediante el análisis de la cinética del proceso de oxidación del agua a partir de voltametrías cíclicas, obteniéndose un aumento de un 47,5% en las densidades de corriente medidas con respecto a una malla de acero inoxidable limpia. La desinfección de agua se logró aplicando un potencial constante de 2,5 V vs Ag / AgCl al ánodo durante 90 minutos, alcanzando un valor de CT de 23,9 mg min l-1 de cloro libre disuelto en agua. Después de la desinfección, las muestras de agua exhibieron ausencia de microorganismos y la presencia de agentes de desinfección residuales. La celda experimental presenta un requerimiento de energía moderado (0,2 kWh m-3) y una alta inactivación de microorganismos (99,9%), lo que la convierte en una tecnología prometedora para la desinfección de agua. A partir de los resultados de los ensayos de laboratorio se diseñó un modelo 3D de un dispositivo de desinfección electroquímica de agua, el cual incluye un sistema de control automático y espacio para el almacenamiento de agua contaminada y agua desinfectada. Además, el dispositivo se encuentra acoplado con un panel fotovoltaico de manera que el proceso de desinfección de agua resulte completamente autónomo en términos energéticos.

Ingeniero Civil Mecánico / Se aborda el desarrollo de la Industria de Ánodos de Plomo en Chile, desde la perspec-tiva de un emprendedor involucrado en el negocio desde su génesis hasta la fecha. Durante el periodo el suscrito, junto a otros emprendedores, ha contribuido a desarrollar la industria en Chile y en la región a través de múltiples actividades de Ingeniería. Inppamet Ltda. nace en 1987 a raíz de un proyecto donde la división Chuquicamata de CODELCO le adjudica un contrato para la provisión de 28.000 ánodos de Pb-Ca-Sn laminados, siendo el suscrito el líder del proyecto. A partir del año 1989 CODELCO Chuquicamata comenzó a mostrar una tendencia creciente hacia los ánodos laminados. Inppamet Ltda., reconoció en ello un negocio de gran potencial considerando las perspectivas cada vez más realistas de futuros proyectos que utilizarían el proceso SX-EW. En 1994 Inppamet Ltda. logra un acuerdo de asistencia técnica con RSR Corp. lo cual junto al constante desarrollo interno le ha permitido acceder a una alta participación del mercado mundial de ánodos de Pb-Ca-Sn. El modelo de negocios de la compañía ha evolucionado con las condiciones de merca-do para adaptarse a los cambios de estrategias de los consumidores y a las condicio-nes de entorno. No obstante ello, las componentes básicas del modelo incluyen los siguientes productos y servicios: Ánodos nuevos para proyectos iniciales y para reposición de inventarios. Provisión de fungibles y componentes para mantenimiento de ánodos en opera-ción. Servicios para instalación y mantenimiento de ánodos en faenas productivas. Los principales aspectos del proceso productivo de ánodos laminados de Pb son: i. Fundición de aleación para la plancha de plomo, ii. Laminación de planchas, iii. Prepa-ración de barras de Cu, iv. Dimensionado de planchas de Pb, v. Armado de ánodos, vi. Electro deposición de plomo (en unión barra cobre - plancha plomo) y vii. Verticalizado y embalaje. Consecuentemente, la planta productiva incluye las siguientes principales células de manufactura: i. Fundición de aleación, ii. Laminación, iii. Preparación de barras, iv. Dimensionado de planchas, v. Armado de ánodos, vi. Electrodepositación, vii. Verticalizado y embalaje y viii. Reciclado de materias primas. En un análisis crítico, a gran escala, del proceso y de las operaciones técnicas de la compañía, este trabajo aborda el desarrollo de las bases de un manual de operaciones y de calidad; a la luz de la experiencia acumulada en estos casi 30 años de operacio-nes, considerando las regulaciones vigentes que aplican a esta industria. A la fecha de emisión de este documento, el manual referido ha sido desarrollado internamente en la compañía y difundido ampliamente.

Th. : Lett. : Lausanne : 1972. / Index. Bibliogr.: p. 173-174.

Tesis para optar al grado de Magíster en Minería / Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / A nivel mundial existe una gran preocupación por el abastecimiento de ciertos elementos químicos en particular, grupo que el departamento de energía de Estados Unidos ha denominado Elementos energéticos críticos (ECE, por su sigla en inglés) y que son claves para el desarrollo de tecnologías energéticamente eficientes. Si a este fenómeno se agrega la necesidad en Chile de diversificar su industria minera es válido preguntarse si el país puede jugar un nuevo rol en el abastecimiento de estos elementos. Para comprender lo que el mundo considera como Elementos Críticos Energéticos se consideró diversas publicaciones estatales de los países de Europa, China, Estados Unidos y Japón. A partir de éstas, y tomando en cuenta criterios de niveles de riesgo y el comportamiento del mercado en el largo plazo se determinó que a nivel mundial los ECE son Neodimio, Disprosio, Europio, Galio, Indio, Itrio, Telurio, Terbio. Definido lo que el mundo considera como ECE, se evaluó en cuál de estos ocho elementos Chile posee un potencial para participar en el mercado como un oferente competitivo. Para esto se consideró los recursos geológicos del país asociados a sus principales yacimientos como también los desechos obtenidos en las planta de beneficio de las principales operaciones del país. Se determinó que si bien existe un potencial para Neodimio, Disprosio, Europio, Terbio e Itrio estos no logran ser competitivos con lo que actualmente ocurre a nivel mundial, por su parte para Galio e Indio simplemente no existe evidencia de que Chile posea un potencial asociado y por último el caso del Telurio es el más interesante pues Chile prácticamente no participa del mercado sin embargo más del 90% del Telurio producido a nivel mundial se obtiene de los barros anódicos de Cobre. Analizando en profundidad el mercado del Telurio queda en evidencia que Chile posee un enorme potencial y la competitividad del mercado está fuertemente controlada por quienes producen barro anódico y por lo tanto Chile, como principal productor mundial de Cobre y el segundo país del mundo con mayor capacidad de refinería electrolítica, posee una oportunidad que no ha aprovechado. Esta oportunidad se fortalece fuertemente cuando se considera avanzar en la cadena de valor de productos o compuestos de Telurio y se desprende que Codelco, por ser el dueño del barro anódico, es el candidato más adecuado a desarrollar la iniciativa. Finalmente más allá de los resultados obtenidos para los ECE se considera que la metodología de prever el desarrollo de mercados incipientes es de gran ayuda para avanzar en el desarrollo del país, hacer de su industria minera una más diversificada y aportar a que Chile deje de ser exportador de materia prima y haga uso de ésta para desarrollar la industria y la tecnología local.

Tesis para optar al grado de Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Química y Biotecnología / Molybdenum(Mo)-doped ceria (CMO) nanoparticles were synthesized by the combustion method with three different Mo concentrations: 5 wt.%, 7 wt.% and 10 wt.%. The catalytic activity of CMO for wet gasification of carbon was studied in a fluidized bed reactor, while the mechanical and electrical properties of this material were characterized using dense sintered CMO pellets. The Young s modulus increases with the Mo content; the highest measured value is 340.3 GPa for CMO with 10 wt.% Mo. Measurements of Vickers microhardness demonstrate that an increase in the Mo content produces a decrease in the microhardness of the material, suggesting that Mo confers semimetallic characteristics to CMO. The highest fracture toughness value, determined by the Niihara equation, is 4.65 MPa m^0.5 for CMO with 10 wt.% Mo. In addition, an increase in the molybdenum content produces an increase in the electrical conductivity under air and H2 atmospheres. The maximum electrical conductivities under air and H2 are found for CMO with 10 wt.% Mo at 800 °C: 1.87x10^-3 S cm^-1 and 9.37x10^-1 S cm^-1, correspondingly. Therefore, CMO with 10 wt.% Mo shows good catalytic activity during carbon gasification. Based on its mechanical, electrical and catalytic properties, CMO 10 wt.% Mo was selected to perform electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements in symmetric-cells with CMO-based electrodes, and polarization curve measurements in SOFCs with CMO anode, YSZ electrolyte and LSM cathode. The area specific polarization resistance (ASPR) values measured in air and hydrogen-water atmospheres are 6.76 Ohm cm^2 and 5.68 Ohm cm^2 at 800 °C, respectively. These ASPR values are lower than those reported in the literature for the same system under study, which was related to the improve synthesis method proposed in this work (combustion method). The diffusion of gaseous oxygen was related to a Knudsen-type mechanism, while the diffusion of hydrogen-water was related to a mixed mechanism between molecular and Knudsen-type diffusion. The maximum electrical power density obtained in the SOFC (using CMO-YSZ as cell anode) was 48.9 mW cm^-2. This low value was related to cathode problems and inadequate SOFC fabrication procedures. The addition of molybdenum to cerium oxide improves its mechanical, electrical and catalytic properties, while the CMO anode in this work shows a lower polarization resistance compared to the results reported in the literature. These results show that the CMO is a good candidate for use as a carbon-air solid oxide fuel cell (CA-SOFC) anode. However, it is necessary to improve the SOFC fabrication method to determine if it is the reason for the low electrical power density obtained.

[pt] No presente trabalho, foi avaliado num modo sistemático o processo de eletrocoagulação (EC) usando eletrodos de alumínio e ferro como material de anodo e aço inoxidável como material de catodo, operando com diferentes parâmetros tais como: concentração inicial do óleo, distanciamento entre os eletrodos, relação área-volume (SA/V) e densidade de corrente. A redução da demanda química de oxigênio (DQO) e turbidez foram às principais variáveis respostas analisadas. Os ensaios foram feitos em batelada com um efluente sintético (5,1 litros) e com agitação magnética (150 rpm). A densidade de corrente e a relação SA/V foram os parâmetros com maior influência no processo. O aumento deles reduz notoriamente o tempo de tratamento. Os resultados mostraram que a eletrocoagulação, para os dois tipos de materiais (Fe/Al), conseguem uma excelente redução da DQO e da turbidez nas seguintes condições experimentais: densidade de corrente, 9,4 mA/cm(2), distanciamento entre os eletrodos, 10 mm, relação área-volume(SA/V), 30,35 m(2)/m(3) e 30 minutos de operação. Eficiências de redução de 99% e 98,3% foram alcançadas para a DQO e a turbidez com anodos de alumínio. Do mesmo modo 94,8% da DQO e 98,5% da turbidez para o caso do ferro foi reduzido do efluente sintético. O processo de eletrocoagulação, operando nessas condições envolve um custo total de 7,1 R$/m(3) e 5 R$/m(3) por metro cúbico para alumínio e ferro, respectivamente. Estes custos só incluem custo de energia e consumo dos eletrodos. A borra produzida foi de 2,23 kg/m(3) para alumínio e 2,76 kg/m(3) para o ferro. Finalmente, o consumo de energia foi de 4,15 kWh/m(3) e 3,72 kWh/m(3) para alumínio e ferro, respectivamente. Um tratamento de eletrocoagulação para um efluente oleoso sintético foi satisfatoriamente implementado do ponto de vista da redução destes parâmetros. / [en] In the present work, electrocoagulation process (EC) with aluminum and iron as materials for anode and stainless steel as cathode, under different operational parameters, such as: initial concentration of oil, distance between electrodes, area-volume relation (SA/V) and current density, were examined in a systematic manner. Chemical oxygen demand (COD) and turbidity removals were selected as a performance criteria. Tests were carried out batch-wise in an electrochemical cell (5.1 liter) with synthetic wastewater and with magnetic stirring (150 rpm); the current density and SA/V relation were found to be the most significant parameters, an increase of theses notably reduces the electrocoagulation required time for the treatment. The results have shown that electrocoagulation, using both kind of materials (Fe/Al), successfully removes the COD and turbidity in experimental conditions such as: the current density, 9.4 mA/cm(2), distance between electrodes, 10 mm; SA/V relation, 30.35 m(2)/m(3) and 30 minutes of operation . Removal efficiencies over 99% and 98.3% were measured for COD and turbidity, using anodes of aluminum. Likewise 94.8% of COD and 98.5% of turbidity were removed from synthetic wastewater, using anode of iron. Electrocoagulation process operated under theses conditions involves a total cost of 7.1 R$/m(3) for aluminum and 5 R$/m(3) for iron per meter cubic of treated wastewater. These costs only include energy cost and electrode consumptions. The sludge produced after electrocoagulation treatment was 2.23 kg/m(3) for aluminum and 2.76 kg/m(3) for iron, and the power requirements were 4.15 kWh/m(3) and 3.72 kWh/m(3) for aluminum and iron. An electrocoagulation treatment of a synthetic wastewater was successfully implemented from removal efficiency point of view.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3349.pdf: 3807452 bytes, checksum: 1934617fad2a70d3d5657c531bf72a94 (MD5) Previous issue date: 2008-10-10 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work CNTs composite for use as Li-ion anode materials had been investigated. The electrochemical properties of the electrodes were measured by galvanostatic charge-discharge testes, cyclic voltammetric analysis and electrochemical impedance spectroscopy. The first materials was discussed were the NiO:MWNTs composite. Previously, NiO powders were prepared via the spray pyrolysis technique and, the NiO:MWNTs composite was prepared by dispersion simultaneously of MWNTs and NiO powders using ultrasonicator. The electrochemical properties of NiO:MWNTs composite were investigated to determine their suitability as anode materials for lithium-ion batteries. The NiO:MWNTs composite electrodes exhibited better reversibility and higher capacities than NiO and MWNTs electrodes. The reasons for improved electrochemical performance of the composite electrodes are discussed. Another composite had been investigated was C-SnO2-SWNTs. The C-SnO2-SWNTs composite powder was prepared by mechanical ball milling and [C-SnO2]- dSWNTs was synthesized by dispersion SWNTs via ultrasonication into a premilled C-SnO2 composite mixture. It was found that the cyclic performance of the both composite materials was improved when they was compared to CSnO2. Free-standing SWNT paper electrodes have been synthesized by a simple filtration. With addition of C-SnO2 composite powder was prepared by mechanical milling, the specific capacity of the free-standing ([CSnO2] 0.5SWNTs0.5) paper electrode were greatly enhanced, so that they retained a capacity of 310 mAh g-1 beyond 30 cycles. On the other hand, the procedures for SWNTs electrode preparation were simplified, so the cost of the manufacturing could be reduced. The specific capacities at 20th cycle decrease in the order: [C-SnO2]-dSWNTs > [C-SnO2]0.5SWNTs0.5 > C-SnO2-SWNTs > NiO:MWNTs (70:30) > C-SnO2 > NiO > MWNTs. / Neste trabalho compósitos de CNTs foram investigados para a aplicação como material anódico em baterias de íon-lítio. As propriedades eletroquímicas dos eletrodos foram investigadas utilizando-se testes galvanostáticos de carregamento/descarregamento, voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Inicialmente, pós de NiO foi preparado pela técnica de spray pyrolysis e compósitos de NiO:MWNTs foram preparados pela dispersão simultânea de MWNTs e NiO utilizando ultra-som. As propriedades eletroquímicas de NiO:MWNTs foram investigadas para determinar a adequabilidade como material anódico para baterias de íon-lítio. Os eletrodos do compósito de NiO:MWNTs exibiram uma melhor reversibilidade e maior capacidade em comparação aos eletrodos de NiO e MWNTs. As razões para um aumento no desempenho dos eletrodos de compósitos são discutidas. Outro compósito investigado foi de C-SnO2-SWNTs. O material ativo C-SnO2-SWNTs foi preparado mecanicamente por moinho de bolas e [C-SnO2]-dSWNTs foi obtido pela dispersão ultra-sônica de SWNTs com C-SnO2 previamente preparado por moagem de bolas. Foi observado um melhor desempenho perante ciclos de carregamento/descarregamento de ambos os materiais quando comparado com C-SnO2. Eletrodos livres de substrato , denominados papéis de SWNTs, foram sintetizados por uma metodologia simples. Com a adição de compósito de C-SnO2 preparado por moinho de bolas, a capacidade do eletrodo de papel ([C-SnO2]0,5SWNTs0,5] foi de 310 mAh g-1 após 30 ciclos. Por outro lado, o procedimento de preparação de SWNTs foi simplificado reduzindo o custo de preparação. A capacidade específica no 20º ciclo decresce na ordem: [C-SnO2]-dSWNTs > [C-SnO2]0.5SWNTs0.5 > C-SnO2-SWNTs > NiO:MWNTs (70:30) > C-SnO2 > NiO > MWNTs.

Made available in DSpace on 2016-08-18T17:23:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO_ELISANGELA DA SILVA MOURA SANTOS.pdf: 1847149 bytes, checksum: 1e98d3171eaeb584ad735cbcdb3e2bcb (MD5) Previous issue date: 2014-10-24 / The search for sustainable processes has led industries to invest in innovative and cleaner solution for their production chain, particularly in its atmospheric emissions. Thus, the company studied opted for replacement of the processes of diesel oil by a new fuel termed "flexgas". The baking process of anodes is a major step in the aluminum production process. This step consists in burning diesel oil in pipes which heat indirectly the anodes, formed by a mixture of coke, pitch and butts. This heating should be controlled as it has influence on the quality of the anodes, and consequently the process of aluminum production within the electrolytic cells. In this work we analyze emissions data comparing before and after the replacement of the fuel. We investigated the influence of other operational variables that can affect the results of the emissions of particulates, fluorides and sulfur dioxide in the chimneys of the anode baking furnaces. For this, we propose the first model of multiple linear regression. As a computational tool, we use the R software for the calculation of descriptive measures, model fitting and parameters estimation. / A busca por processos cada vez mais sustentáveis tem levado as indústrias a investirem em soluções inovadoras e menos poluentes para sua cadeia produtiva, em especial nas suas emissões atmosféricas, com isso, a empresa estudada optou pela substituição em um dos processos do óleo diesel por um novo combustível denominado flexgás . O processo de cozimento de anodos é uma etapa de grande importância no processo de produção do alumínio. Essa etapa consiste na queima do óleo diesel em condutos que aquecem de forma indireta os anodos, formados por uma mistura de coque, piche e butts. Esse aquecimento deve ser controlado, pois tem influência na qualidade dos anodos e conseqüentemente no processo de produção de alumínio dentro das cubas eletrolíticas. Neste trabalho analisamos os dados de emissões comparando antes e depois da substituição do combustível. Investigamos a influência de outras variáveis operacionais que podem interferir nos resultados das emissões de particulados, fluoretos e dióxido de enxofre nas chaminés dos fornos de cozimento de anodos. Para isso, propomos inicialmente o modelo de regressão linear múltipla. Como ferramenta computacional, utilizamos o software R para o cálculo de medidas descritivas, ajuste de modelos e estimação de parâmetros.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLSA.pdf: 4498147 bytes, checksum: 43da889d2d53eae45d7a580ca5f6177b (MD5) Previous issue date: 2006-05-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / Ti-Pt/PbO2 electrodes were obtained by electrodeposition of PbO2 films at 65 °C and with different dopant(s) (Fe, Co, F, Fe and F, Co and F) contents in the oxide matrix, which were controlled under pre-established and optimized conditions (current densities as well as concentrations of the dopant ions in the electrodeposition baths). Tafel curves in 0.5 mol L-1 H2SO4 showed that the higher the dopant content in the films, the higher was the electrocatalytic activity towards the oxygen evolution reaction (OER), whose mechanism, in a general way, was not changed. The increased electrocatalytic activity was considered as resulting from oxygen defects in the crystalline structure of the oxides, due to dopants action and also morphologic effects. The structural characterization of the films by X-ray diffractometry showed that the structure of the films was always the same, i.e. β- PbO2. The electrochemical performance of pure Ti-Pt/β-PbO2 electrodes, or doped with Fe, Co and F (together or separately), in the oxidation of simulated wastewaters containing the reactive blue 19 dye (RB 19) or phenol, using filter-press reactors, was carried out and then compared with that of a boron-doped diamond electrode (Nb/BDD). For the electrooxidation of the dye ([RB 19]o = 25 ppm, Q = 2.4 L h-1, i = 50 mA cm-2, V = 0.1 L, θ = 25 oC and A = 5 cm2), the results showed that: a) the performances of the electrodes in the dye decolorization were quite similar, achieving 100% decolorization, but in some cases 90% decolorization was achieved by applying only ~0.3 A h L-1 (8 min); b) the reduction of the wastewater organic load, monitored by its total organic carbon content (TOC), was greater for the 1 mM Ti- Pt/β-PbO2-Fe,F electrode (obtained from an electrodeposition bath containing 1 mM Fe3+), which presented a COT reduction of 95% after 2 h of electrolysis, while for the pure β-PbO2 and Nb/BDD electrodes the reductions were 84% and 82%, respectively. In the case of phenol electrooxidation in the semi-pilot scale ([phenol]o = 1000 ppm, Q ~ 120 L h-1, i = 100 mA cm-2, V = 1 L, θ = 40 ºC and A = 63 cm2), the 1mM Ti-Pt/β-PbO2-Co,F and Ti-Pt/β-PbO2 electrodes were the most efficient ones, attaining COD (chemical oxygen demand) reductions of approximately 75% and 63% and COT reductions of approximately 51% and 43%, respectively. / Eletrodos de Ti-Pt/PbO2 foram obtidos pela eletrodeposição de filmes de PbO2 a 65 °C e com distintos teores de dopante(s) (Fe, Co, F, Fe e F, Co e F) na matriz dos óxidos, os quais eram controlados segundo condições pré-estabelecidas e otimizadas (densidades de corrente assim como concentração dos íons dopantes presentes nos banhos de eletrodeposição). Curvas de Tafel em H2SO4 0,5 mol L-1 mostraram que quanto maior era o teor de dopantes nos filmes, maior era também a atividade eletrocatalítica para a reação de desprendimento de oxigênio (RDO), sendo que, de um modo geral, seu mecanismo não era modificado. A crescente atividade eletrocatalítica foi considerada como resultante do aumento de defeitos de oxigênio na rede cristalina dos óxidos, promovido pela ação dos dopantes e também por efeitos morfológicos. A caracterização estrutural dos filmes, feita por difratometria de raios X, mostrou que a estrutura dos filmes era sempre a mesma, ou seja, β-PbO2. O desempenho eletroquímico de eletrodos de Ti-Pt/β-PbO2 não dopado e dopados com Fe, Co e F (juntos ou separadamente) na oxidação de efluentes simulados contendo o corante azul reativo 19 (AR 19) ou fenol, em reatores do tipo filtro-prensa, foi investigado e então comparado com o de um eletrodo de diamante dopado com boro (Nb/DDB). Para a eletrooxidação do corante ([AR 19]o = 25 mg L-1, Q = 2,4 L h-1, i = 50 mA cm-2, V = 0,1 L, θ = 25 oC e A = 5 cm2), os resultados mostraram que: a) os desempenhos dos eletrodos para a remoção da cor do corante foram bastante semelhantes entre si, chegando-se a 100% de remoção, sendo que em alguns casos remoção de 90% foi obtida aplicando-se somente ~0,3 A h L-1 (8 min); b) a redução da carga orgânica do efluente, monitorada por meio do teor de carbono orgânico total (COT), foi maior para o eletrodo de Ti-Pt/β-PbO2-Fe,F 1 mM (obtido a partir de um banho de eletrodeposição contendo Fe3+ 1 mM), que apresentou redução de COT de 95% após 2 h de eletrólise, enquanto que para um eletrodo não dopado e para um eletrodo de Nb/DDB as reduções foram de 84% e 82%, respectivamente. No caso da eletrooxidação de fenol em escala semi-piloto ([fenol]o = 1000 ppm, Q ~ 120 L h-1, i = 100 mA cm-2, V = 1 L, θ = 40 ºC e A = 63 cm2), os eletrodos de Ti-Pt/β-PbO2-Co,F 1 mM e Ti-Pt/β-PbO2 foram os mais eficientes, atingindo, aproximadamente, 75% e 63% de redução da DQO (demanda química de oxigênio) e 51% e 43% de redução do COT, respectivamente.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3565.pdf: 3094474 bytes, checksum: 0c7fe170a5dee0b2a4a6fb4fd984ad76 (MD5) Previous issue date: 2011-04-01 / Universidade Federal de Sao Carlos / The electrochemical degradation of the Reactive Red 141, Acid Blue 62 (AB 62), Direct Black 22, and Disperse Orange 29 dyes in a 0.1 M Na2SO4 solution with and without NaCl addition was investigated with Ti-Pt/β-PbO2 and Si/DDB anodes, using a filter-press reactor, and assessed by the experimental design methodology (investigated variables: current density, pH, NaCl concentration, and temperature). Color removal occurred more efficiently in acidic solutions, in the presence of NaCl, whereas COD removal occurred more efficiently in neutral to basic solutions. The addition of NaCl, with the consequent electrogeneration of active chlorine, significantly improved color and COD removal, demanding low charges per unit volume of solution (Qap) treated by indirect oxidation. Hydroxyl or chloro radicals mediated the organic load mineralization, on the anode surface, requiring similar operational conditions for all investigated dyes, with high Qap values. In spite of the higher levels of oxidation and mineralization attained using the Si/DDB anode, the Ti- Pt/β-PbO2 anode could be an interesting option for the decolorization of dyes. Next, the electrooxidation of a real textile effluent was investigated using Nb/DDB and Ti- Pt/β-PbO2 anodes. As a consequence of its high oxidation power, the Nb/DDB anode was more effective in the removal of color and COD than the Ti-Pt/β-PbO2 anode, with higher current efficiencies and low energy consumption (~ 30 kW h m 3). However, detachment and deactivation of the BDD film was observed in some electrolysis conditions. Additionally, the coupling between the biologic method (BM, with swine sludge) and the electrochemical one (EM, using the Ti-Pt/β-PbO2 anode) was investigated for the degradation of dyes, with results depending on the type of dye used. In the BM, the azo dyes only underwent biotransformation, probably yielding aromatic amines. The afterward EM removal of these compounds was difficult; hence, in this case it is better to use EM directly. The AB 62 anthraquinonic dye proved to be highly degradable and, thus, could be degraded using only BM. Prior electrooxidaction of dye solutions followed by coupling with BM resulted in microorganism inhibition, probably due to the electrogenerated oxidants. Finally, the results from the investigation of reaction intermediates for the AB 62 dye suggest that their amount and nature depend on the solution pH as well as on the electrode material used in the electrolysis. On the other hand, the electrogeneration of organochloride compounds is more efficiently avoided in basic solutions. / A oxidação eletroquímica dos corantes Vermelho Reativo 141, Azul Ácido 62 (AA 62), Preto Direto 22 e Laranja Disperso 29 em solução de Na2SO4 0,1 M, na ausência e presença de NaCl, foi investigada sobre anodos de Ti-Pt/β-PbO2 e Si/DDB em reator do tipo filtro-prensa, usando a metodologia do planejamento experimental (variáveis investigadas: densidade de corrente, pH, concentração de NaCl e temperatura). A remoção da coloração se mostrou mais eficaz em soluções ácidas, na presença de NaCl, enquanto que a remoção da DQO foi mais eficaz em soluções neutras a básicas. A presença de NaCl, com a consequente eletrogeração de cloro ativo, afetou significativamente a remoção da cor e da DQO, demandando baixas cargas por unidade de volume da solução tratada (Qap) via oxidação indireta. A mineralização da carga orgânica foi mediada por radicais hidroxila ou de cloro, na superfície do anodo, requerendo condições similares para todos os corantes, com altos valores de Qap. Apesar do maior rendimento do anodo de Si/DDB frente à oxidação e mineralização, o anodo de Ti-Pt/β-PbO2 pode ser uma alternativa viável para a descoloração de corantes. Posteriormente, a eletrooxidação de um efluente têxtil real foi investigada, sendo que um anodo de Nb/DDB, devido ao seu maior poder oxidante, mostrou-se mais eficaz que o de Ti-Pt/β-PbO2 para a remoção de cor e DQO, resultando em maiores eficiências de corrente e baixo consumo energético (~ 30 kW h m3). Entretanto, em algumas condições de eletrólise este anodo apresentou desprendimento do filme de DDB e desativação. Também foi investigado o acoplamento entre os métodos biológico (MB, com lodo de suinocultura) e eletroquímico (MEQ, com anodo de Ti-Pt/β-PbO2) para a degradação dos corantes, sendo que os resultados obtidos mostraram-se dependentes do tipo de corante. No MB, os azocorantes apenas sofreram biotransformação, provavelmente gerando aminas aromáticas. A remoção desses compostos com MEQ posterior foi difícil; assim, neste caso, melhor usar diretamente o MEQ. O corante antraquinônico AA 62 mostrou alta biodegradabilidade, podendo, portanto, ser degradado somente com o MB. Pré-eletrooxidação de soluções dos corantes seguida de inoculação no MB resultou em inibição dos microrganismos, provavelmente devido aos oxidantes eletrogerados. Finalmente, a investigação de intermediários reacionais para o corante AA 62 sugere que suas naturezas e quantidades dependem tanto do pH da solução quanto do material de anodo usado na eletrólise. Soluções básicas mostraram-se mais eficazes para a não geração de compostos organoclorados.