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Previous issue date: 2016-05-06 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Electrodeposition of a PbO2 film was performed onto reticulated vitreous carbon (RVC)
substrates with porosities of 45, 60, and 80 ppi, at 65 ºC in a flow reactor, starting with a
solution containing Pb(NO3)2, surfactant, and HNO3. Investigation was made of the effects of
current density and electrodeposition time on the coverage and uniformity of the PbO2 film
formed. The electrodes were characterized using scanning electron microscopy, X-ray
diffractometry, and linear potential scanning. The use of high currents resulted in the formation
of thick films in regions close to the counter-electrode, which compromised film adhesion,
while the application of lower currents ensured a uniform and adherent PbO2 coating. In tests of
the decoloration of AR 19 dye using the best electrodes produced, better performance was
achieved using RVC/PbO2, compared to VC/PbO2, due to the greater specific surface area and
increased hydrodynamic turbulence caused by the tridimensional substrate, which increased the
mass transport coefficient and therefore enhanced the degradation process. The optimum
conditions for use of the RVC/PbO2 electrode were 3.5 mA cm-2 and 30 minutes of
electrosynthesis. Electrochemical degradation of the herbicide was performed using the 60 ppi
RVC/PbO2 electrode in a flow reactor. Box-Behnken design was used to study the effects of
current density, flow, and temperature on the kinetics of degradation (COD) and mineralization
(TOC), current efficiency (ε), and energy consumption (η). The best degradation and
mineralization kinetics values were obtained with the upper limits of the variables studied (30
mA cm-2, 150 mL min-1, and 50 oC). Increasing the flow rate from 150 to 1500 mL min-1
increased εG from 18% to 65%, and decreased ηG from 72 to 33 kWh kg-1, reflecting a higher
mass transport coefficient. In comparative tests, using degradation of the herbicide and phenol,
the performance of the RVC/PbO2 electrode was slightly lower than that of a boron-doped
diamond (BDD) electrode. Considering that the RVC/PbO2 device is less expensive than DDB
electrodes, it can be concluded that this tridimensional electrode is promising for use in the degradation of organic pollutants. / Realizou-se a técnica de eletrodeposição do filme de PbO2 sobre o substrato de carbono vítreo reticulado (CVR) com porosidades de 45, 60 e 80 ppi, partindo-se da solução contendo Pb(NO3)2, surfactante e HNO3, a 65ºC, em reator de fluxo, investigando-se o efeito da densidade de corrente e do tempo de eletrodeposição sobre a cobertura e uniformidade do filme de PbO2 formado. Os eletrodos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, difratometria de raios X e varredura linear de potencial. A aplicação de correntes elevadas levou à formação de filmes espessos nas regiões próximas ao contra-eletrodo, comprometendo a aderência do filme, porém, a aplicação de correntes mais baixas garantiram um recobrimento de PbO2 uniforme e aderente. Os resultados da descoloração do corante AR
19 usando os melhores eletrodos produzidos revelaram um desempenho superior do
CVR/PbO2 em relação ao CV/PbO2, devido à maior área superficial específica e o aumento da
turbulência hidrodinâmica proporcionadas pelo substrato tridimensional, causando um
aumento do coeficiente de transporte de massa e, consequentemente, uma melhoria do
processo de degradação. A condição ótima do CVR/PbO2 foi obtida utilizando o eletrodo de
60 ppi, sintetizado a 3,5 mA cm-2 e 30 minutos, resultando um aumento na cinética de
descoloração do corante AR 19 de 70%. Realizou-se a degradação eletroquímica do herbicida glifosato em um reator de fluxo e aplicando-se o planejamento Box-Behnken; estudou-se a densidade de corrente, vazão e temperatura sobre as cinéticas de degradação (DQO) e mineralização (COT), eficiência de corrente (ε) e consumo energético (η). Os melhores valores de cinética de degradação e mineralização ocorreram para os limites superiores das variáveis estudadas (30 mA cm-2, 150 mL min-1 e 50 oC). Aumentando-se a vazão de 150 para 1500 mL min-1 houve aumento da eficiência de corrente global (18% para 65%) e diminuição do consumo energético global (72 para 33 kWh kg-1) evidenciando a importância do aumento do coeficiente de transporte de massa. Comparando-se o CVR/PbO2 com o diamante dopado com boro (DDB) na degradação do glifosato e do fenol, concluiu-se que o CVR/PbO2 apresentou resultados semelhantes à degradação com DDB, e, considerando que o CVR/PbO2 possui um custo inferior ao DDB, conclui-se que o eletrodo tridimensional mostra-se promissor para a utilização em degradação de poluente orgânicos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/8027 |
| Date | 06 May 2016 |
| Creators | Farinos, Rosimeire Martins |
| Contributors | Ruotolo, Luís Augusto Martins |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Química, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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