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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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/6070 |
| Date | 03 May 2006 |
| Creators | Andrade, Leonardo Santos |
| Contributors | Rocha Filho, Romeu Cardozo |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |
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