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.

Atualmente a classe dos antibióticos se destaca pelo grande consumo e também pelo risco à saúde quando administrado de forma equivocada, esse aumento deve-se ao destaque cada vez maior da indústria de produtos farmacêuticos. Outra questão a ser levantada é a contaminação do meio ambiente por essa classe substâncias, pois após o uso pelo ser humano ocorre a eliminação natural de parte da concentração administrada, assim sendo liberadas nos esgotos e, posteriormente, contaminando os corpos d\'água, a fauna e flora local. Assim, foi proposto um métodos diferente para a degradação desses compostos, utilizando a eletrodos de difusão gasosa (EDG) capazes de gerar peróxido de hidrogênio in situ e em meio ácido, precursores dos radicais hidroxila, responsáveis pela degradação. Foram estudados EDG\'s não catalisados e catalisados, com diferentes porcentagens de ftalocianina de ferro II, com relação à quantidade de peróxido produzido, melhor potencial de produção e cinética do processo. Os resultados revelaram que a incorporação de 0,5% de Ft-Fe no eletrodo apresentou os melhores resultados. Esse eletrodo foi escolhido então para realizar as degradações dos antibióticos sulfametoxazol e trimetoprim. Na célula eletroquímica utilizou-se o processo Fenton, as reações ocorreram em uma faixa de potencial (-0,4 V ≤ E ≤ -1,4 V) e no reator foi utilizado um potencial fixo (-1,75 V) mas utilizando processos de Fenton e Foto-Fenton. As amostras degradadas foram avaliadas por técnicas analíticas de espectroscopia no ultravioleta (UV), cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e teor de carbono orgânico total (TOC). Os resultados mostraram que, na célula eletroquímica, o melhor potencial de degradação foi de -1,1 V, com uma taxa de redução de 25,5% para o trimetoprim e 96,0% do sulfametoxazol e uma diminuição do teor de carbono orgânico total de 10,4%. Para o reator o melhor resultado foi obtido para o processo de Foto-Fenton onde houve uma redução de 16,9% do teor de carbono orgânico total e uma redução de 99,7% do sulfametoxazol e 11,3% do trimetoprim, em um potencial de -1,75 V. Considerando a formação de subprodutos foi elaborada uma rota de degradação com os possíveis compostos formados. / Currently the class of antibiotics is notable for the large consumption and also the risk to health when administered in error, this increase is due to the growing prominence of the pharmaceutical industry. Another issue to be addressed is the environmental contamination by substances that class, because after use by humans part of the concentration administered is naturally eliminated, thus being released into sewers and subsequently contaminating water bodies, the local fauna and flora. Thus, different methods has been proposed for the degradation of these compounds, using gas diffusion electrodes (GDE) capable of generating hydrogen peroxide in situ and in acid medium, precursors of hydroxyl radicals, responsible for degradation. We studied GDE\'s not catalyzed and catalyzed with different percentages of iron phthalocyanine II, with respect to the amount of peroxide produced better yield potential and kinetic process. The results revealed that the incorporation of 0.5% of Ft-Fe in the electrode showed the best results. This electrode was then chosen to perform the degradation of the antibiotic sulfamethoxazole and trimethoprim. In the electrochemical cell used in the Fenton process, the reactions occurred in a potential range (-0.4 V ≤ E ≤ -1.4 V) and in the reactor was used a fixed potential (-1.75 V) but using Fenton and photo-Fenton processes. Degraded samples were analyzed by analytical techniques, ultraviolet spectroscopy (UV), high performance liquid chromatography (HPLC) and total organic carbon content (TOC). The results showed that in the electrochemical cell, the best degradation potential was -1.1 V, with a reduction rate of 25.5% for trimethoprim and 96.0% for sulfamethoxazole and a decreased carbon content total of 10.4%. For the reactor the best result was obtained for the photo-Fenton process where there was a reduction of 16.9% of the total organic carbon content and a reduction of 99.7% of sulfamethoxazole and 11.3% of trimethoprim, in a potential of -1.75 V. Considering the formation of byproducts was drafted a route with the possible degradation compounds formed.

Atualmente a classe dos antibióticos se destaca pelo grande consumo e também pelo risco à saúde quando administrado de forma equivocada, esse aumento deve-se ao destaque cada vez maior da indústria de produtos farmacêuticos. Outra questão a ser levantada é a contaminação do meio ambiente por essa classe substâncias, pois após o uso pelo ser humano ocorre a eliminação natural de parte da concentração administrada, assim sendo liberadas nos esgotos e, posteriormente, contaminando os corpos d\'água, a fauna e flora local. Assim, foi proposto um métodos diferente para a degradação desses compostos, utilizando a eletrodos de difusão gasosa (EDG) capazes de gerar peróxido de hidrogênio in situ e em meio ácido, precursores dos radicais hidroxila, responsáveis pela degradação. Foram estudados EDG\'s não catalisados e catalisados, com diferentes porcentagens de ftalocianina de ferro II, com relação à quantidade de peróxido produzido, melhor potencial de produção e cinética do processo. Os resultados revelaram que a incorporação de 0,5% de Ft-Fe no eletrodo apresentou os melhores resultados. Esse eletrodo foi escolhido então para realizar as degradações dos antibióticos sulfametoxazol e trimetoprim. Na célula eletroquímica utilizou-se o processo Fenton, as reações ocorreram em uma faixa de potencial (-0,4 V ≤ E ≤ -1,4 V) e no reator foi utilizado um potencial fixo (-1,75 V) mas utilizando processos de Fenton e Foto-Fenton. As amostras degradadas foram avaliadas por técnicas analíticas de espectroscopia no ultravioleta (UV), cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e teor de carbono orgânico total (TOC). Os resultados mostraram que, na célula eletroquímica, o melhor potencial de degradação foi de -1,1 V, com uma taxa de redução de 25,5% para o trimetoprim e 96,0% do sulfametoxazol e uma diminuição do teor de carbono orgânico total de 10,4%. Para o reator o melhor resultado foi obtido para o processo de Foto-Fenton onde houve uma redução de 16,9% do teor de carbono orgânico total e uma redução de 99,7% do sulfametoxazol e 11,3% do trimetoprim, em um potencial de -1,75 V. Considerando a formação de subprodutos foi elaborada uma rota de degradação com os possíveis compostos formados. / Currently the class of antibiotics is notable for the large consumption and also the risk to health when administered in error, this increase is due to the growing prominence of the pharmaceutical industry. Another issue to be addressed is the environmental contamination by substances that class, because after use by humans part of the concentration administered is naturally eliminated, thus being released into sewers and subsequently contaminating water bodies, the local fauna and flora. Thus, different methods has been proposed for the degradation of these compounds, using gas diffusion electrodes (GDE) capable of generating hydrogen peroxide in situ and in acid medium, precursors of hydroxyl radicals, responsible for degradation. We studied GDE\'s not catalyzed and catalyzed with different percentages of iron phthalocyanine II, with respect to the amount of peroxide produced better yield potential and kinetic process. The results revealed that the incorporation of 0.5% of Ft-Fe in the electrode showed the best results. This electrode was then chosen to perform the degradation of the antibiotic sulfamethoxazole and trimethoprim. In the electrochemical cell used in the Fenton process, the reactions occurred in a potential range (-0.4 V ≤ E ≤ -1.4 V) and in the reactor was used a fixed potential (-1.75 V) but using Fenton and photo-Fenton processes. Degraded samples were analyzed by analytical techniques, ultraviolet spectroscopy (UV), high performance liquid chromatography (HPLC) and total organic carbon content (TOC). The results showed that in the electrochemical cell, the best degradation potential was -1.1 V, with a reduction rate of 25.5% for trimethoprim and 96.0% for sulfamethoxazole and a decreased carbon content total of 10.4%. For the reactor the best result was obtained for the photo-Fenton process where there was a reduction of 16.9% of the total organic carbon content and a reduction of 99.7% of sulfamethoxazole and 11.3% of trimethoprim, in a potential of -1.75 V. Considering the formation of byproducts was drafted a route with the possible degradation compounds formed.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5699.pdf: 4598797 bytes, checksum: 3d3bdd7719250cba1af6bbb0169b7216 (MD5) Previous issue date: 2013-12-06 / Universidade Federal de Sao Carlos / Different electrochemical techniques were used to characterize the boron-doped diamond (BDD) electrode and to determine estrone. After parameters optimization, the detection limits obtained using differential pulse voltammetry (0.27 μmol L 1) and square-wave voltammetry (0.096 μmol L 1) with a cathodically pretreated BDD electrode were comparable to values reported in the literature. An even smaller value was obtained when amperometric detection was used with a flow injection system FIA-EC (0.050 μmol L 1), because there is a reduction of capacitive current interferences when a fixed potential is applied, as the continuous flow rate (surface cleaning and mass transport effect). In all cases, the BDD electrode presented a stable response (inter- and intra-day repeatabilities) and different matrices did not have significant influence on the detection of estrone. Consequently, the investigated techniques are promising for this purpose, with excellent accuracy and precision. In the electrochemical degradation of estrone studies in a flow reactor a rapid decay of estrone concentration was attained, due to the high oxidation power of the BDD electrode. This decay is dependent on the studied parameters (current density, flow rate, and pH); best results were attained at pH 3. Intermediate products formed during electrolyses of estrone at different pH (3, 7, and 10) were investigated by LC-MS/MS; thus, inedited (partial) degradation pathways were proposed, aiming at understanding the influence of pH on the generation of intermediates. Finally, electrochemical degradation of estrone at pH 7 using the BDD electrode was compared with the one attained with a β‒PbO2 electrode, also with an inedited mechanistic study. / Diferentes técnicas eletroquímicas foram usadas para caracterizar o eletrodo de diamante dopado com boro (BDD) e para a determinação de estrona. Após otimização de parâmetros, os valores de limite de detecção obtidos usando a voltametria de pulso diferencial (0,27 μmol L 1) e a voltametria de onda quadrada (0,096 μmol L 1) com o eletrodo de BDD prétratado catodicamente foram comparáveis àqueles na literatura. Um valor ainda menor foi obtido quando se utilizou detecção amperométrica em um sistema de injeção em fluxo FIA-EC (0,050 μmol L 1), dada a redução de interferências da corrente capacitiva pela aplicação de um potencial fixo, fluxo contínuo (transporte de massa e renovação de superfície do eletrodo). Em todos os casos, o eletrodo de BDD apresentou-se bastante estável (repetibilidade intra-dia e entre-dias) e diferentes matrizes não tiveram influências significantes na detecção da estrona. Consequentemente, as técnicas investigadas se mostraram promissoras para esse propósito, com excelentes precisão e exatidão. Na degradação eletroquímica de estrona em um reator em fluxo, devido ao alto poder oxidante do eletrodo de BDD, obteve-se um decaimento rápido da concentração de estrona, dependente das variáveis investigadas (densidade de corrente, vazão volumétrica e pH); melhores resultados foram obtidos a pH 3. Os intermediários formados durante eletrólises de estrona em diferentes pHs (3, 7 e 10) foram investigados por LCMS/ MS, sendo que rotas inéditas de degradação (parcial) foram propostas, no intuito de entender melhor a influência do pH na formação dos intermediários. Além disso, a degradação eletroquímica de estrona utilizando o eletrodo de BDD foi ainda comparada com a obtida com um eletrodo de β‒PbO2, também com estudo mecanístico inédito.