Orientadores : Omar Teschke e Fernando Galembeck / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-14T05:47:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BotterJunior_Wilson_M.pdf: 4983441 bytes, checksum: e52e5a6e8bdcf85f0f2defcd0f3efb55 (MD5) Previous issue date: 1989 / Mestrado

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T17:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Widner_RosivaniaCristina_M.pdf: 20197063 bytes, checksum: 4d2e3fa12ac72641397d6c7e0f076178 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: A conscientização de que os mananciais de água e do meio ambiente é fundamental tem gerado, principalmente nos últimos anos, uma preocupação crescente com a qualidade dos descartes industriais. A busca de soluções alternativas visando reduzir ao máximo as fontes poluidoras tem sido freqüente. Além disso, as normas e regulamentações sobre o assunto têm se tornado cada vez mais rigorosas. No caso dos metais pesados, como o chumbo, os limites estabelecidos pela legislação devem levar em consideração seu efeito cumulativo e sua toxicidade. Este trabalho apresenta um método eletrolítico para tratamento de efluentes contendo chumbo, através do uso de uma célula com catodo tridimensional de carbono vítreo reticulado. Na otimização desta célula foram consideradas a vazão do eletrólito e a porosidade do catodo. A célula eletrolítica utiliza potenciais tais que a eletrodeposição do chumbo no catodo poroso é controlada pela velocidade do transporte de massa. Com o objetivo de se determinar a faixa de potencial na qual ocorre este fenômeno, inicialmente foi estudada a reação de redução do chumbo(II), em eletrólito suporte de nitratos, sobre as superfícies de eletrodos rotatórios de platina e de carbono vítreo monolítico. Nesta fase foi utilizada a técnica de voltametria hidrodinâmica. o potencial de -0,8 V vs ESC foi selecionado da faixa determinada no estudo anterior e aplicado na célula eletrolítica através do método da coulometria a potencial controlado. As amostras recolhidas ao longo do tempo de recirculação foram analisadas por espectrometria de absorção atômica, fornecendo os valores de concentração correspondentes. A célula demonstrou ser eficiente na remoção de chumbo, atingindo níveis finais de concentração da ordem de 0,1 mg/L. A melhor configuração foi obtida utilizando-se a vazão do eletrólito de 240 Uh e a porosidade do catodo de 80 ppi. Para este caso, a eficiência catódica do processo, calculada para um valor final de concentração de 0,5 mg/L, foi de 16,6% / Abstract: The need of environment and ground water resources preservation has been brought about a great concern with the industrial wastewater. In order to reduce the pollutant sources efforts has been made searching new alternative solutions. A new set of more strict laws and regulations about this subject has been created in different countries. In the case of heavy metais the limits imposed by the legislation should take into account the cumulative effects and toxicity. The main goal of the present work is to establish a electrolytic method for lead removal from wastewater, using a tridimensional reticulated vitreous carbon cathode. During the optimization of the experimental set up two main parameters have been considered: the electrolyte flow and the cathode porosity. The electrolytic cell uses potential values in such way that lead reduction reaction is under mass transport control. These potentials have been determined using nitrates support electrolyte on platinum and vitreous carbon rotating disc electrodes. The technique selected for this study was hydrodynamic voltammetry. The experiments has been carried out in the electrolytic cell using potential of -0,8 V vs SCE through a chronocoulometric technique. The efficiency of the experimental set up has been followed by AAS analysis of samples taken during the experiments. The cell showed to be efficient in lead removal, reducing the levels of that metal from 50 mg/L to 0,1 mg/L. The best configuration presents cathode 80 ppi and solution flow of 240 Uh. In this case the cathodic efficiency was 16,6% / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T22:54:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lanza_MarcosRobertodeVasconcelos_M.pdf: 7478654 bytes, checksum: 0e605a53a8ed4aac8caa7b3e16cadf8a (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: O zinco é um metal amplamente empregado em diversos setores industriais, principalmente como revestimento protetivo em galvanotécnica. Apesar de não ser considerado muito tóxico, tanto ao meio-ambiente quanto aos seres humanos, a sua utilização acarreta a formação de grandes quantidades de um resíduo sólido (Iodo) de alta toxicidade, devido à presença de outros metais pesados, advindo do tratamento convencional dos efluentes gerados, com restrições legais quanto ao armazenamento e à disposição final. Neste trabalho é apresentado um processo para a remoção eletrolítica de zinco em efluentes aquosos, utilizando uma célula eletrolítica com um cátodo de carbono vítreo reticulado. As condições operacionais foram otimizadas em função do pH inicial do eletrólito, da porosidade do cátodo e da vazão da solução. Para a simulação de um efluente advindo de uma linha de zincagem ácida, utilizou-se um meio ácido contendo íons cloreto. Com o uso da voltametria hidrodinâmica, empregando-se um eletrodo rotatório de carbono vítreo, determinou-se um valor de potencial (-1,35 V vs ECS) no qual a reação de eletrodeposição do zinco é controlada pelo mecanismo de transporte de massa. Esse resultado foi utilizado na célula eletrolítica durante os ensaios com a eletrólise a potencial constante, sendo que o potenciostato foi substituído por uma fonte de tensão com saída de 8,5 V (correspondente a -1,35 V vs ECS no potenciostato). As concentrações de zinco foram determinadas com a espectrofotometria de absorção atômica. A célula eletrolítica apresentou um rendimento catódico de 39%, na redução da concentração do zinco em solução, de 50 mg/L para 0,1 mg/L. Esse rendimento foi obtido nas condições operacionais consideradas "ótimas": pH inicial de 5,5; porosidade do cátodo de 80 ppi e vazão do eletrólito de 120 L/h / Abstract: Zinc is a widely employed metal used in different industrial activities, especially in protective coating at electroplating. Although it's considered of low toxicity to human beings as well as to the environment, its use produces huge amounts of solid residues (sludge) of high toxicity, due to other heavy metal's presence, derived from conventional wastewater treatment. Regarding wastewater treatment which contains several heavy metals, there are serious and strong legal restrictions about their storage and final disposal. The main goal of the present work is to propose an alternative electrolytic process for removal of zinc from wastewater, using an electrolytic cell with a reticulated vitreous carbon cathode. Operational conditions were optimized as a function of the initial electrolyte pH, the cathode porosity and the solution flow rate. An acid medium chloride ions containing, was used for the purpose of simulating a wastewater derived from an acid zinc plating process. A voltammetric study (hydrodynamic voltammetry) of the zinc reduction reaction was carried on a glassy carbon rotating disk electrode, in order to determine the value of potencial over which this reaction is mass transfer controlled. Subsequently, this potencial value (-1.35 V vs SCE generated at potenciostat or 8.5 V generated at potencial source) was applied to a flow-through electrolytic cell containing a reticulated vitreous carbon cathode. The efficiency of the experimental set up has been followed by AAS analysis of samples taken during the experiments. The cell shown to be efficient in zinc removal, reducing the metal levels in solution from 50 mg/L to 0.1 mg/L. In this case, the cathodic efficiency was 39% and the best operational conditions were: initial pH value of 5.5, cathode porosity of 80 ppi and a flow rate of 120 L/h / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Caio Glauco Sanchez, Rodnei Bertazzoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T12:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pellegrino_RosangelaRodriguesLeme_M.pdf: 2600829 bytes, checksum: c928ac2b68a68cadd0273ac6f3f50c77 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Atualmente há uma grande preocupação com a preservação do meio ambiente, principalmente em relação ao destino de efluentes aquosos industriais contendo compostos orgânicos, dentre estes compostos destacam-se os solventes clorados e aromáticos, os pesticidas e os fenóis. O tratamento convencional para este tipo de efluente é a biodegradação, que necessita de grandes áreas físicas, além da geração de grandes quantidades de lodo. A engenharia eletroquímica oferece uma alternativa para o tratamento de efluentes contendo compostos orgânicos através de reações redox, sem geração de lodo. Neste estudo foi abordada a oxidação eletroquímica do fenol utilizando um reator de fluxo do tipo "flow-by" com eletrodos planos, onde o catodo é de platina e o ano do do tipo ADE de Ti/IrO2- Ta2O5 45-55 mol %. O interesse em se estudar esse composto deve-se ao fato do fenol ser amplamente utilizado e ou gerados em uma grande variedade de processos industriais, por apresentar uma estrutura semelhante a uma série de outros compostos orgânicos e por possuir um mecanismo de eletro oxidação conhecido na literatura. A oxidação eletroquímica foi conduzida através da eletrólise a corrente constante de uma solução de fenol 100 mg.L-1 em Na2SO4 em pH 3 ajustado em H2SO4 por um tempo de 5 horas. Durante a eletrólise foi avaliado a influência da densidade de corrente aplicada, da distância anodo/catodo e da velocidade linear do fluido. A concentração do fenol foi monitorada através de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. Acompanhou-se também a taxa de remoção da Demanda Química de Oxigênio (DQO) e do Carbono Orgânico Total (COT). Foi realizado uma estimativa do consumo elétrico necessário para a remoção de um quilograma de fenol. Na faixa de densidade de corrente avaliada observa-se que quanto maior a densidade de corrente aplicada, maior é a taxa de conversão do fenol e maior é a remoção de DQO e COT, porém o consumo elétrico é maior. Em relação a distância anodo/catodo, a medida em que se aumenta a distância ocorre a diminuição da taxa de conversão do fenol e aumenta o consumo elétrico. Quanto menor a distância, maior é a remoção de DQO e COT. A velocidade linear do fluido exerce influência sobre a porcentagem de remoção de DQO e COT. Quanto maior a velocidade maior a remoção de DQO e COT e menor é o consumo elétrico. Nas condições estudadas obtevese uma taxa de remoção de fenol em torno de 48% e uma taxa de remoção de DQO e COT de 25,40 % e 20,58% respectivamente / Abstract: Industrial aqueous streams containing organic compounds are conventionally treatment by long term biological degradation, generating a huge amount of non biodegradable sludge. In this field electrochemistry may offer an alternative for treating aqueous affluents by oxidation via simultaneous oxygen evolution at an anode surface. Electrochemical technology has offered an efficient means of controlling pollution as it provides degradation of organic pollutants via redox reactions without the disadvantages of the conventional treatment. Indeed, electrons are the only reactant added to the treatment process that produces on by-products or sludge at all. In this study an electrochemical cell reactor was designed for electro oxidation of phenolic solutions on Ti/IrO2- Ta2O5 anodes surface. The experiments were conducted at constant current. Dependence of phenol removal rate on current density, on the cathode/anode gap and on the flow was studied. Phenol concentration decay during the experiments was followed by HPLC analysis. Chemical oxygen demand (COD) and total organic carbon (TOC) were also used as optimization parameters of the electrolytic process. Energy consumption for phenol abatement was also calculated. Results shown that removal rate increased for increased current densities, smaller anode/cathode gap and higher flow rate. Best results were 48% of phenol removal, 25.4 % of DQO removal and 20.6% of TOC removal / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Oswaldo Luiz Alves / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-01T22:38:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_AlexildaOliveirade_D.pdf: 3868548 bytes, checksum: 8db28bfa31ba3997a6b662d5c34e7874 (MD5) Previous issue date: 2001 / Doutorado

Orientador: Franco Decker / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-14T10:35:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_NeideneiGomes_M.pdf: 3071976 bytes, checksum: 84a71b3377a134090170ff4dcd010516 (MD5) Previous issue date: 1986 / Resumo: Neste trabalho é estudado o fenômeno da refletância para um sistema de três fases eletrólito/filme/substrato, através de medidas realizadas "in-situ" durante a eletrodeposição de um filme semicondutor de CdSe sobre um substrato metálico. O tratamento teórico do fenômeno da refletância é feito a partir das equações de Fresnel. Da análise das curvas experimentais é possível determinar a taxa de crescimento e espessura óptica do filme em cada instante, a eficiência faradaica do processo e a dependência do índice de refração do filme com o comprimento de onda da luz incidente. Análises em Microscopia Eletrônica de Varredura permitem avaliar o fator de rugosidade do substrato e espessura microscópica do filme. Mostra-se também a aplicação deste filme semicondutor como camada fotossensível em células solares fotoeletroquimicas. A caracterização das células é feita por medidas de corrente de curto circuito, fotopotencial, eficiência de conversão sob iluminação policromática e eficiência quântica sob iluminação monocromática / Abstract: In this work the reflectance for a three phase system electrolyte/film/substract is studied through measurements made "in-situ" during the electrodeposition of a CdSe semiconductor film on a metallic substrate. The theoretical treatment of the reflectance phenomenon is derived from the Fresnel equations. From the analysis of the experimental data it is possible to establish the growth rate arid the optical film thickness at each instant, the Faradaic efficiency of the process and the film refraction index dispersion as a function of the wavelength of the incident light. Scanning electron microscopy analysis allowsto evaluate the substrate roughness factor and the film microscopic thickness. Moreover, it is shown the use of this semiconductor film as a photosensitive layer in solar photoelectrochemical cells. The cell characterization is made by means of measurements of short circuit currentt photopotential, conversion efficiency under polychromatic light and quantum efficiency under monochromatic light illumination / Mestrado / Física / Mestre em Física

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2966.pdf: 2784925 bytes, checksum: 8922ba424c6da7e89ad71315278b4fee (MD5) Previous issue date: 2006-04-26 / The Brazilian aluminum industry is ranked among the sixth biggest aluminum producers worldwide and plays an important role in the local market. Continuous improvement in aluminum industry points to more metal output at lower costs. The potlining is an important subsystem in this process due to high cost involved and more recently due to environmental aspects. Using a systemic approach, this work aimed to increase potlife and thus minimize the aluminum costs. In this opportunity, a careful post-mortem analysis in electrolyte cells were performed to account for the sequence of incidents that led to the final pot failure and make the right decision to minimize or even eliminate the limiting factors to obtain a longer potlife. Besides pot failure mechanisms and pot design changes, some other factors that may be detrimental to potlife at Alcoa Aluminum S.A Pocos de Caldas, MG were also investigated thoroughly, such as preheating and pot start-up technique and lining materials (cathode bottom blocks technical and economic aspects). The results from this study were paramount to make the right decision in respect to pot design through minimizing pot design misconceptions and using appropriate materials. Both preheating and pot start-up procedure were also changed in an attempt to minimize the risks of fatal cathode damage caused by high thermal gradients during these two practices. Knowing that a perfectly constructed and operated cell is not easily obtained, all modifications in respect to pot design, lining material, preheating and pot start-up practices were based on solid and careful diagnosis and will certainly contribute to obtain a long potlife at Alcoa Aluminum Pocos de Caldas, MG. / A indústria do alumínio no Brasil é a sexta maior do mundo e apresenta uma expressiva participação na economia nacional. O aprimoramento nas técnicas de obtenção do alumínio tem por objetivo o aumento de produção a um menor custo operacional. O revestimento de cubas eletrolíticas é um subsistema deste processo e tem alto impacto financeiro na produção e mais recente devido ao aspecto ambiental. Utilizando uma abordagem sistêmica, este trabalho teve por objetivo aumentar a vida útil das cubas e conseqüentemente diminuir o custo de produção de alumínio. Para tanto, as análises post-mortem de cubas foram empregadas, buscando identificar os principais mecanismos de falha e posteriormente sugerir mudanças visando minimizar ou eliminar os principais fatores limitantes a vida útil destes fornos. Além do estudo do mecanismo de falha e das alterações de projeto, foram abordados alguns outros fatores que podem afetar a vida útil das cubas eletrolíticas da Unidade da Alcoa Alumínio S/A, Poços de Caldas, MG, tais como métodos de pré-cozimento, partida de cuba e materiais de revestimento de cubas (particularmente através de um estudo técnico-econômico da utilização de blocos catódicos grafitizados). O resultado deste trabalho foi crucial para alterar o projeto de revestimento de cubas para um mais robusto, através da diminuição dos pontos falhos identificados nas autópsias e emprego de materiais apropriados. Os procedimentos de pré-cozimento e partida de cuba foram também alterados visando diminuir os riscos de uma falha catastrófica do catodo associada ao choque térmico durante estas duas etapas. Mesmo considerando que a perfeição no revestimento de cubas não é algo fácil de obter, todas as modificações no projeto, material, pré-cozimento e partida de cubas foram baseadas em um estudo técnico minucioso e certamente irão contribuir para atingir um aumento de vida útil nas cubas eletrolíticas das Alcoa Alumínio S.A. unidade Poços de Caldas, MG.

Orientador : Rodnei Bertazzoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T20:36:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ragnini_ChristianedeArrudaRodrigues_D.pdf: 7289780 bytes, checksum: c957c214748c7d6a427bbf744502a03c (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Este trabalho apresenta o estudo de um processo para a eletrogeração de peróxido de hidrogênio. Foram usadas duas configurações de reatores eletroquímicos com eletrodos tridimensionais tipo esponja, e o processo de eletrossíntese do composto oxidante foi otimizado com relação ao potencial aplicado, vazão do eletrólito, e uso de promotores de turbulência. Inicialmente, foi feito um estudo da cinética de dissolução de oxigênio nas soluções usadas como eletrólito suporte. O eletrólito suporte selecionado foi Na2S04 0,5 M, pH 10, onde observou-se uma velocidade de transferência de massa para a fase líquida (kL ae) de 0,0037 m-1 s. 1, correspondente a uma constante de velocidade de dissolução do oxigênIo de 0,116 !lmol L-I S-I. Devido à baixa solubilidade do oxigênio, o processo de eletrogeração de peróxido mostrou-se um processo controlado por transporte de massa com baixos valores de corrente limite. Para viabilizar o processo de eletrossíntese, utilizou-se eletrodos tridimensionais de carbono vítreo reticulado, que apresentou a vantagem de separar os processos de produção da água e do peróxido de hidrogênio em I V. O potencial de -1,3 V vs. Agi AgI mostrou-se como o mais indicado para a realização dos experimentos a potencial constante. A comparação do processo de geração de peróxido de hidrogênio em reatores eletroquímicos de fluxo paralelo e transversal mostrou que o primeiro apresentou uma maior eficiência. Porém, a introdução de diferentes tipos de promotores de turbulência mostrou-se bastante eficiente no aumento do coeficiente de transporte de massa para o reator de fluxo transversal para toda a faixa de velocidade avaliada. Nesse caso, observou-se um aumento de aproximadamente 20% na velocidade de produção de H202 e o reator de fluxo transversal passa a superar o reator de fluxo paralelo. A melhor configuração obtida para o reator de fluxo paralelo para a geração de peróxido de hidrogênio foi: a) potencial aplicado de -1,3 V vs. Agi AgI, b) distância anodo/catodo de 1,5 cm, c) velocidade linear do fluido de 9,3.10-3 m S-I, correspondente a uma vazão de 750 L h-I, e d) o emprego do promotor de turbulência tipo C. Nesta condição, o coeficiente de transporte de massa foi de 3,4.10-5 m S-I, a constante de velocidade de eletrogeração de peróxido de hidrogênio foi de 26 Jlg L-I S-I, o consumo energético de aproximadamente 5,0 kWh kg-I e a eficiência de corrente foi de 80 %. Para o reator de fluxo transversal, a condição ideal de operação foi: a) potencial aplicado de -1,3 V vs. Agi AgI, b) distância entre o anodo e catodo de 0,5 cm, c) velocidade linear do fluido de 6,79.10-2 m S-I, e d) o emprego do promotor de turbulência tipo B. Nesta condição, o coeficiente de transporte de massa foi superior a 5,0.10-5 m S-I, a constante de velocidade de eletrogeração de peróxido de hidrogênio foi de 40 Jlg L-I S-I, o consumo energético foi de 4,5 kWh kg-I e a eficiência de corrente, de 82%. Como experimentos finais, procedeu-se um estudo da degradação do corante reativo preto remazol. A comparação entre os reatores, nas condições otimizadas acima descritas, demonstrou um desempenho melhor para o reator de fluxo transversal, comprovado também pelos resultados obtidos no tratamento do corante preto remazol. Nesse caso obteve-se üma remoção superior a 90% da coloração no reator de fluxo transversal após 240 minutos de tratamento, atingindo níveis de absorbância abaixo do padrão permitido para descarte. O processo de descoloração na presença de radiação UV mostrou ser consideravelmente melhor que na ausência desta. Reduções de quase 100% da coloração do corante preto remazol foram alcançadas com 45 minutos de tratamento, com níveis de absorbância abaixo do permitido / Abstract: This work reports a study on a process for the electrogeneration of hydrogen peroxide. Two types of electrochemical reactors. using three-dimensional porous electrodes. with a reticulated structure. were used. In both systems the performance the reactors. during the hydrogen peroxide production was investigated. as a function of applied potential. flow rate and the use of different types of turbulence promoters. Initially. a kinetic study of oxygen dissolution in some aqueous solutions. which can be used as support electrolyte. Was carried out. A solution of 0.5M Na2 804. pH 10, was chosen as electrolyte. In this case, the rate constant for mass transfer to liquid phase (kL ae) was 0,0037 m-I S-I, which corresponds to a oxygen dissolution rate of 0.116 J.Ullol L-I S.I. In view of the low solubility of oxygen, the hydrogen peroxide electrogeneration process showed to be a mass transport controlled process which exhibits low values of limiting cürrents. Then, a threedimensional reticulated vitreous carbon electrode was used to become viable the oxygen electroredution processo Results showed that the hydrogen peroxide formation and its decomposition to water are separated by 1 V on the vitreous carbon surface. The potential of 1,3V vS. Agi AgI was the more appropriated potential for constant potential experiments. Hydrogen peroxide electrogeneration process was carried out for two reactor configurations: flow-through and flow-by. Mass transfer coefficients were greater for the flow hrough configuration than for the flow-by configuration. However, with an introduction of turbulence promoters, an increasing of the mass transport coefficient, for flow-by mo de, was observed. In this case, 20% increasing was observed and then the flow-by mode became more efficient than the flow-through mode. The characteristics of the best configuration for flow-through mode for the generation of hydrogen peroxide were: a) applied potential of -1,3 V vs. A/AgI, b) anode/cathode distance of 1,5 cm, c) linear velocity of 9,3 10-3 m S-I, which corresponds to flow rate of 750 L h-I, and d) the use of turbulence promoter of type C. In this condition, the mass transport efficient was 3,4 10-5 m S.I, the constant of hydrogen peroxide electrogeneration rate was 26 J.Lg L-I S.I, the energetic consumption was approximately 5,0 kWh kg-I and the current efficient was 80%. For the flow-by mode, the best operation condition were: a) applied potential of -1,3 V vs. A/AgI, b) anode/cathode distance of 0,5 cm, c) linear velocity of 6,79 10-2 m S-I, which corresponds to flow rate of 550 L h-I, and d) the use of turbulence promoter of type B. In this condition, the mass transport efficient was 5,0 10-5 m S.I, the constant of hydrogen peroxide electrogeneration rate was 40 J.Lg L-I S-I, the energetic consumption was approximately 4,5 kyvh kg-I and the current efficient was 82%. In a series of final experiments the efficiency of the cell reactors was followed during textile dye solution degradation. During the experiments using remazol black, at the optimized conditions, the flow-by configuration showed better performance. A textile dye degradation greater than 90% was observed for 240 min of treatment time. The discoloration process, when UV irradiation was used, showed to be considerably faster. In this case 100% of dye degradation was observed in 45 minutes. During these experiments, hydrogen peroxide remaining in the solution was also followed. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T06:34:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Badellino_Carla_M.pdf: 4439168 bytes, checksum: 0e434b627394c712d54234bcc01ad717 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Nest trabalho foi investigada a desempenho do peróxido de hidrogênio eletrogerado a partir de redução do oxigênio na superfície de um catodo de carbono vítreo reticulado para a oxidação do herbicida ácido 2,4-diclorofenoxiacético. Inicialmente, foram feitas voltametrias cíclicas para verificar se o 2,4-D para verificar a existência de pares redox. O eletrólito suporte usado foi o K2SO4 0,3 mol L-1, pH 10, em meio saturado de N2. Após a verificação da ausência de reação redox para o 2,4-D, fez-se a otimização da eletrogeração de peróxido de hidrogênio. Usando como catodo um eletrodo rotatório cilíndrico de carbono vítreo reticulado de 60 ppi e um anodo de platina, em meio de K2SO4 0,3 mol L-1, pH 10, saturado com O2 e 900 rpm, determinou-se que o melhor potencial para eletrogeração de H2O2 foi de ¿ 1,6 V vs. ECS a uma temperatura de 8 0C. Em etapa subseqüente, verificou-se a degradação do herbicida 2,4-D em solução, na concentração de 100 mg L-1 por diferentes três processos: H2O2 eletrogerado, UV/H2O2, e fotoeletro-Fenton, este último realizado em pH 2,5. Para tanto foram feitas injeções no Cromatógrafo Líquido de Alta Eficiência, além de análise de Carbono Orgânico Total e Demanda Química de Oxigênio. Dos processos estudados, o mais vantajoso foi o catalisado com radiação UV e sais de Fe2+ (Reagente de Fenton), com uma redução do COT de 69 % do valor inicial. Dando continuidade os estudos, foi construído um reator em escala piloto do tipo filtro prensa com fluxo transversal para eletrogeração de peróxido de hidrogênio. Composto por dois compartimentos anódicos e um catódico, separado por membranas catiônicas Nafion ®N242, o reator foi otimizado em três diferentes parâmetros: o potencial de trabalho, a velocidade de vazão do fluido e a vazão de oxigênio. Os valores ótimos encontrados para eletrogeração de H2O2 em eletrólito suporte de K2SO4 0,3 mol L-1 foram: potencial de -1,6 V vs. Pt, velocidade do fluido de 500 L h-1 e vazão de oxigênio de 6 L s-1. Com o reator otimizado e acumulando cerca de 1100 mg L-1 de H2O2 em 5 horas de processo, foram feitos ensaios de degradação do 2,4-D em seis deferentes métodos: dois ensaios em meio básico com e sem incidência de radiação ultravioleta, e em seguida, mais quatro ensaios em meio ácido, também com e sem a incidência de radiação ultravioleta, na presença do reagente de Fenton, e por fim, um ensaio catalisado com radiação ultravioleta e na presença do reagente de Fenton. Os ensaios em meio ácido e catalisado, mais uma vez se mostraram mais eficientes e a remoção do COT seguiu uma cinética de pseudo-primeira ordem. Mesmo não havendo muita variação no tempo de degradação o gráfico de ln[C(t)/C(0)] vs. tempo, mostra que o processo mais vantajoso é aquele catalisado com UV/Fenton, com uma constante de redução do COT uma ordem de grandeza maior do que para o processo apenas com incidência de radiação UV. Os valores foram, respectivamente, 9,4x10-5 s-1 e 1,75x10-4 s / Abstract: In this work, the performance of the H2O2 electrogeneration process from O2 reduction on a reticulated vitreous carbon cathode was investigated. The process was also use for the oxidation of the herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid. Firstly, cyclic voltammetries were used for the identification of possible reduction reactions of the herbicide. The supporting electrolyte used was a 0,3 mol L-1 K2SO4, pH 10, nitrogen saturated solution. Then, the optimization of hydrogen peroxide electrogeneration it was carried out. As a cathode, a reticulated vitreous carbon-rotating cylinder, shaped from a 60 ppi RCV plate was used. A platinum foil was used as anode and a saturated calomel electrode was used as reference. Supporting electrolyte was always K2SO4 0,3 mol L-1, in an O2 saturated solution. The experiments were run in a 150 mL electrode cell, with a water jacket to keeping temperature in the range from 8 0C. The best potential to produce hydrogen peroxide in these conditions was -1,6 V vs. SCE. In following stage, the degradation of 2,4-D was investigated by tree different process: H2O2 electrogenerated, H2O2/UV and photo electro-Fenton being the last at pH 2,5. The degradation of 2,4-D was followed by HPLC, moreover TOC and COD analyses. The most efficient process was the catalyzed UV/Fe2+ process that presented a TOC reduction of 69 %. In a sequence, a pilot scale reactor was mounted for hydrogen peroxide electrogeneration. The reactor is formed by two anolytes and one catholyte compartments, separated by a N424 Nafion® membrane. The reactor was optimized considering three different parameters: the applied potential, oxygen flow and the electrolyte flow. Best operational parameters electrogeneration rate of hydrogen peroxide in a K2SO4 0,3 mol L-1 electrolyte support were: -1,6 V vs. Pt, 500 L h-1 of electrolyte flow and 6 L s-1 of oxygen flow. Considering these results, the experiments for the degradation of 2,4-D were conducted with the optimized reactor. In this new series of experiments, six different processes were tested. In alkaline medium, the degradation occurred only with H2O2 and H2O2, catalyzed by UV radiation. Four processes were used in acidic medium: H2O2, H2O2 catalyzed by UV radiation, Fe2+ (electro Fenton process) and H2O2 with Fe2+ catalyzed by UV radiation (photo-electro Fenton process). In catalyzed experiments in acidic medium, degradation rates were higher TOC decay presented a pseudo-first order kinetic. The differences between electro Fenton and photo-electro Fenton processes appeared only when TOC reduction was considered. A greater degree of organics combustion was observed for the last process, with 95 % of TOC was eliminated. / Mestrado / Engenharia de Materiais / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Prof. Dr. José Fernando Queiruga Rey / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014. / O aumento da demanda energética nas ultimas décadas e a inevitável diminuição dos combustíveis não renováveis fez a sociedade iniciar uma busca por novas formas de obtenção de energia. Entre as novas tecnologias propostas tem-se as células a combustível, estes dispositivos convertem energia química em elétrica e térmica, dentre os diversos desafios tecnológicos para a inserção desta tecnologia no mercado, pode-se citar a obtenção de um eletrólito solido com boa condutividade iônica e instável em ambientes que contenham CO2 e H2O. Dentre os condutores iônicos pode-se citar as perovskitas, condutores iônicos cerâmicos utilizados como eletrólitos em células a combustível e em diversas outras aplicações tecnológicas, esta classe de material se destaca por sua alta tolerância a formação de vacâncias e sua capacidade de incorporar íons em sua estrutura. Os objetivos deste trabalho foram produzir, caracterizar e estudar condutores iônicos do tipo perovskita (BaCe(1-x)MxO3), onde M representa os substituintes iônicos do tipo Gd, Zr, Er e x=(0,03; 0,05; 0,07; 0,1) representa as concentrações do dopantes nas amostras. Os compostos foram caracterizados estruturalmente por difração de raios X, refinados pelo método Rietveld e caracterizados eletricamente pela espectroscopia de impedância. Os resultados da difração de raios X indicam que não houve grandes variações na estrutura cristalina do cerato de bário (BaCeO3), quando dopado com gadolínio nas proporções de . Observou-se uma diminuição na mobilidade iônica das amostras cerato de bário dopadas com gadolínio e zircônio em função do aumento da porcentagem dos substituintes iônicos. / The increasing energy demand and the inevitable reduction of non-renewable fuels in the last decades did society start a search for new ways of obtaining energy. Among the new technologies we proposed fuel cells, these devices convert chemical energy to electrical and thermal, among many technological integration of this technology to the market challenges, we can mention to obtain a solid electrolyte with excellent ionic conductivity and unstable in environments which containing CO2 and H2O. Among the ionic conductors may cite the perovskites, ceramic ionic conductors used as electrolytes in fuel cells and several other technological applications, this class of material stands out for its high tolerance for vacancy formation and its ability to incorporate ions in their structure. The ceramic ionic conductors are used as electrolytes in fuel cells and several other technological applications. The objectives of this study were to produce and, characterize perovskite-type materials (BaCe (1-x) MxO3), where M are the ionic substituents Gd, Zr, Er and x (x = 0.03, 0.05, 0.07, 0.1) represents the concentration of dopants in the samples. The compounds were characterized by X-ray diffraction, analyzed by the method rietveld and impedance spectroscopy. The results of X-ray diffraction suggest that there were no major changes in the crystal structure of the barium cerate (BaCeO3) doped with gadolinium in proportions between 0.3 . x . 0.1. There was a decrease in ion mobility, barium cerate with increasing the percentage of ionic substituents gadolinium and zirconium in the structure of barium cerate.