FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Neste trabalho foram realizados estudos de adsorÃÃo em batelada e de oxidaÃÃo avanÃada para a remoÃÃo de fenol (F), 2-nitrofenol (2NF) e 4-nitrofenol (4NF) em soluÃÃo aquosa. Nos estudos de adsorÃÃo foram empregados como adsorventes o pà de bagaÃo da casca de coco in natura (BIN), pà de bagaÃo in natura tratado com HCl 1,0 M (BT) e carvÃo ativado (CA) proveniente da carbonizaÃÃo a 250ÂC do pà de bagaÃo tratado com Ãcido. Experimentos de equilÃbrio e cinÃtica de adsorÃÃo foram realizados nas temperaturas de 28, 40 e 50ÂC. Isotermas de Langmuir e Freundlich correlacionaram bem os dados de equilÃbrio, indicando capacidades de adsorÃÃo (qmÃx) que aumentaram na ordem: CA >>> BT > BIN. Este comportamento denota uma adsorÃÃo caracterizada pelas interaÃÃes entre os elÃtrons  dos anÃis aromÃticos e os elÃtrons  das camadas grafÃticas do carvÃo, a qual à mais intensa que a verificada nos materiais celulÃsicos onde predomina a formaÃÃo de complexos doador-receptor entre os sÃtios oxigenados localizados na superfÃcie do adsorvente e o anel aromÃtico dos compostos fenÃlicos. Os melhores resultados de qmÃx em carvÃo ativado e pà de bagaÃo tratado com Ãcido foram obtidos para a adsorÃÃo de 2-nitrofenol à temperatura ambiente (28ÂC), correspondentes aos valores de 17,1 e 1,39 mg/g, respectivamente. Do ponto de vista cinÃtico o modelo de pseudo-segunda ordem apresentou melhor ajuste dos dados experimentais. Por outro lado, processos oxidativos avanÃados (POAs) das molÃculas fenÃlicas foram conduzidos para os tratamentos fotolÃtico (UV), fotoquÃmico (UV/H2O2), Fenton (Fe2+/H2O2) e eletroquÃmico com anodos dimensionalmente estÃveis (ADEs) de Ru0,3Ti0,7O2, Ru0,3Ti0,4Sn0,3O2 e Ru0,3Sn0,7O2. Os processos Fenton e fotoassistidos apresentaram condiÃÃes Ãtimas nas concentraÃÃes de 1,0 mM em Ãons Fe2+e 3,0 mM em H2O2 e taxa de radiaÃÃo (I0) de 64 mW/cm2. Os Ãxidos eletrocatalÃticos foram preparados por termodecomposiÃÃo de cloretos precursores a 500oC atà a formaÃÃo de filmes com 2,0 Âm de espessura sobre um suporte de titÃnio. A caracterizaÃÃo pelas tÃcnicas de EDX, MEV e Voltametria CÃclica mostrou composiÃÃes praticamente estequiomÃtricas, morfologia estrutural tipo cracked mud e elevado sobrepotencial para a reaÃÃo de desprendimento de oxigÃnio (RDO). Estudos de oxidaÃÃo para as molÃculas fenÃlicas mostraram o 2-nitrofenol como a espÃcie mais oxidÃvel e o fenol comum como a espÃcie menos reativa. As eficiÃncias de degradaÃÃo dos processos fotoassistidos foram particularmente elevadas (superiores a 80%) enquanto o sistema Fenton apresentou taxas de remoÃÃo entre 60 e 78%. A modelagem cinÃtica segundo o modelo de pseudo-primeira ordem adotado permitiu um bom ajuste dos dados experimentais. Os valores da constante cinÃtica 1/ (min-1) a 28ÂC mostraram a seguinte ordem: Fenton (8,16 min-1) > fotoquÃmico (6,95 min-1) >> fotolÃtico (1,98 min-1). Em adiÃÃo, estudos usando anodos eletrocatalÃticos (ADEs) a potencial constante de eletrÃlise de 2,0 V mostraram degradaÃÃes superiores a 93% para os nitrofenÃis e entre 65 e 86% para o fenol. Em termos, considerado o tipo de ADE empregado, a eficiÃncia de eletrooxidaÃÃo à temperatura ambiente obedece a seguinte ordem de eficiÃncia: Ru0,3Ti0,7O2 > Ru0,3Ti0,4Sn0,3O2 > Ru0,3Sn0,7O2. A anÃlise espectroscÃpica para identificaÃÃo de co-produtos indicou completa mineralizaÃÃo dos compostos fenÃlicos nos processos fotoquÃmico e eletroquÃmico, enquanto que nos processos Fenton e fotolÃtico foram detectados traÃos de produtos hidroxilados. Em geral, os resultados obtidos confirmam os processos adsortivos e oxidativos como tratamentos promissores para a despoluiÃÃo de sistemas aquosos contendo fenÃis e nitrofenÃis / In the present work the batch adsorption and advanced oxidation of phenol (F), 2-nitrophenol (2NF) and 4-nitrophenol (4NF) in aqueous phase has been studied. The adsorption experiments were conducted onto coconut shell powder (BIN), coconut shell powder treated with HCl 1.0M (BT) and coconut shell-based activated carbon (CA) obtained from carbonization at low temperature (250ÂC). Equilibrium and kinetic studies were carried out at temperatures of 28, 40 and 50ÂC. Langmuir and Freundlich isotherms correlated well the equilibrium data, indicating the adsorption capacity (qmax) increased in the order: AC>>> BT> BIN. This behavior denotes an adsorption characterized by dispersive interactions between the -electrons of the graphitic carbon basal planes and those of the aromatic rings of the adsorbate, which is more intense when compared to the cellulose materials where are dominant the donor-acceptor complex formation between the oxygenated sites onto adsorbent and aromatic rings of phenol compounds. The best results of qmax in activated carbon and coconut shell powder treated with acid were obtained for the adsorption of 2-nitrophenol at room temperature (28ÂC), corresponding to values of 17.1 and 1.39 mg/g, respectively. In all cases, the adsorption kinetics could be satisfactorily fitted by a pseudo-second order model. Advanced oxidation processes (AOP) were carried out for treatments such photolytic (UV), photochemical (UV/H2O2), Fenton (Fe2+/H2O2) and electrochemical oxidation with dimensionally stable anodes (DSA) type Ti/Ru0.3Ti0.7O2, Ti/Ru0.3Ti0.4Sn0.3O2 and Ti/Ru0,3Sn0,7O2. The Fenton and photoassisted tests were performed to optimized conditions of 1.0 mM of Fe2+ ions, 3.0 mM of H2O2 and radiation intensity (I0) of 64 mW/cm2. Particularly, electrocatalytic oxides were prepared by thermal decomposition of chloride precursors to 500oC until the formation of films with thickness constant of 2μm on titanium support. The characterization by EDX, SEM and Cyclic Voltammetry techniques showed a nearly stoichiometric composition, morphology type âcracked mudâ and elevated overpotencial from oxygen evolution reaction (OER). Degradation efficiencies in photoassisted processes were particularly high (> 80%) while in the Fenton system this values ranged between 60 and 78%. The kinetic modelling using the equation of pseudo-first order adopted allowed a good fit of experimental data. The values of kinetic constant 1/ (min-1) at room temperature showed the following order: Fenton (8.16 min-1) > Photochemical (6.95 min-1) >> photolytic (1.98 min-1). In addition, studies using the electrocatalytic anodes at constant potential electrolysis of 2.0 V showed almost total degradation for the nitrophenols (> 93%) and moderate removal efficiencies for phenol (between 65 and 86%). In terms, considered the type of anode employed the electrooxidation efficiency at room temperature increase in the following order of reactivity: Ru0.3Ti0.7O2 > Ru0.3Ti0.4Sn0.3O2 > Ru0.3Sn0.7O2. Thus, the results confirm the applicability of adsorption and advanced oxidation processes as promising treatments in the remediation of aqueous systems containing phenol and nitrophenols
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:3195 |
| Date | 20 November 2009 |
| Creators | Maria Ionete Chaves Nogueira |
| Contributors | Ronaldo Ferreira do Nascimento, Francisco SuetÃnio Bastos Mota, Marisete Dantas de Aquino, GlÃria Maria Marinho Silva Sampaio, CÃcero Wellington Brito Bezerra |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia Civil, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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