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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/28063
Tipo: | Dissertação |
Título: | Produção, caracterização e aplicação de fotocatalisadores heterogêneos a partir de pilhas alcalinas pós consumo |
Autor(es): | Viana, Guenther Carlos Couto |
Primeiro Orientador: | Rocha, Elisangela Maria Rodrigues |
Resumo: | Os complexos impactos negativos gerados pelos contaminantes de preocupação emergente ao ambiente tem se tornado um desafio ao tratamento de água e efluentes, e com isso novas estratégias eficientes precisam ser estudadas, como a fotocatálise heterogênea. Na busca por tornar este processo econômico e ambientalmente viável, a utilização da radiação solar e a inserção de resíduos, como as pilhas alcalinas pós consumo, em substituição aos insumos utilizados na produção de catalisadores têm sido estudados. O presente trabalho teve por objetivo investigar o uso da pasta eletrolítica de pilhas pós consumo diretamente como catalisadores, bem como, caracterizá-los e aplicá-los em processos fotocatalíticos solares. Foram estudadas as pastas eletrolíticas de duas pilhas diferentes, Panassonic Super Hyper (SH) e Panassonic Alkaline (AK), que foram calcinadas a 500°C e caracterizadas por Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e Espectroscopia de Refletância Difusa na região do UV-Visível (DRS). Iniciou-se com a utilização de um catalisador misto de dióxido de titânio (TiO2) e a pasta eletrolítica das pilhas SH, e devido aos resultados insatisfatórios neste teste buscou-se determinar as condições ótimas para aplicação direta das pastas eletrolíticas das pilhas SH e AK na degradação do azul de metileno - considerado como composto modelo - através das associações de diferentes metodologias do Design of Experimentes (DoE). A condição ótima obtida para SH foi uma concentração de catalisador de 1,6g/L e um pH de 11,2, alcançando 72,2% de remoção, enquanto que para AK obteve-se 1,5g/L de catalisador e pH 11,2, alcançando uma eficiência de 96,6%, destaca-se que ambos os materiais apresentaram boa atividade fotocatalítica até o terceiro ciclo. Com o objetivo de verificar se o tratamento agregava toxicidade realizou-se um teste de fitotoxicidade em sementes de Lactuca Sativa (alface), onde não foi constatado aumento na inibição da germinação. Por sua superioridade, o catalisador obtido a partir da pilha AK foi utilizado na degradação do fármaco, Diazepam. Investigou-se, no pH ótimo da etapa anterior (11,2) e no pH natural da solução (6,8), tendo uma remoção, após 2 horas, de 70,7% e 79,7%, respectivamente. Ante o exposto, conclui-se que a aplicação direta das pastas eletrolíticas das pilhas estudadas em processos de fotocatálise heterogênea solar, foram eficientes no tratamento de contaminantes de preocupação emergente. |
Abstract: | The complex negative impacts generated by contaminants of emerging concern to the environment have become a challenge to water and effluent treatment, and with that new efficient strategies need to be studied, such as heterogeneous photocatalysis. In the quest to make this process economically and environmentally viable, the use of solar radiation and the insertion of waste, such as post-consumer alkaline batteries, to replace the inputs used in the production of catalysts have been studied. The present work aimed to investigate the use of electrolytic paste from post-consumer batteries directly as catalysts, as well as to characterize and apply them in solar photocatalytic processes. The electrolytic pastes of two different batteries, Panassonic Super Hyper (SH) and Panassonic Alkaline (AK), which were calcined at 500°C and characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Diffuse Reflectance Spectroscopy in the of UV-Visible (DRS). It started with the use of a mixed catalyst of titanium dioxide (TiO2) and the electrolytic paste of the SH batteries, and due to the unsatisfactory results in this test, it was sought to determine the optimal conditions for the direct application of the electrolytic pastes of the SH and AK batteries in the degradation of methylene blue - considered as a model compound - through the association of different Design of Experiments (DoE) methodologies. The optimal condition obtained for SH was a catalyst concentration of 1.6g/L and a pH of 11.2, reaching 72.2% removal, while for AK it was obtained 1.5g/L of catalyst and pH 11.2, reaching an efficiency of 96.6%, it is noteworthy that both materials showed good photocatalytic activity until the third recycle. In order to verify if the treatment added toxicity, a phytotoxicity test was carried out on Lactuca Sativa (lettuce) seeds, where no increase in germination inhibition was observed. Due to its superiority, the catalyst obtained from the AK cell was used in the degradation of the drug, Diazepam. It was investigated at the optimal pH of the previous step (11.2) and at the natural pH of the solution (6.8), with a removal, after 2 hours, of 70.7% and 79.7%, respectively. In view of the above, it can be concluded that the direct application of electrolytic pastes from the cells studied in heterogeneous solar photocatalysis processes were efficient in the treatment of contaminants of emerging concern. |
Palavras-chave: | Engenharia civil e ambiental Processos oxidativos avançados Fotocatálise heterogênea Pasta eletrolítica Contaminantes de preocupação emergente Diazepam Tratamento de matrizes aquosas Civil and environmental engineering Advanced oxidative processes Heterogeneous photocatalysis Electrolytic paste Contaminants of emerging concern Treatment of aqueous matrices |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
Sigla da Instituição: | UFPB |
Departamento: | Engenharia Civil e Ambiental |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/28063 |
Data do documento: | 30-Mar-2022 |
Aparece nas coleções: | Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental |
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