doctoralThesis
Oxidação eletroquímica de poluentes emergentes: estudos voltamétricos e produção de hidrogênio verde
Registro en:
CARDOZO, Jussara Câmara. Oxidação eletroquímica de poluentes emergentes: estudos voltamétricos e produção de hidrogênio verde. Orientador: Djalma Ribeiro da Silva. 2022. 150f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.
Autor
Cardozo, Jussara Câmara
Resumen
Advanced oxidative electrochemical processes are effectively used to treat effluents
containing organic pollutants. In this work, the electrochemical oxidation of contaminants,
specifically the drug Olanzapine (OL) and the dye calcon, in aqueous media was studied. The
results achieved are presented in two separate chapters. In the first, the electroanalytical
studies showed that, for Olanzapine, both direct and indirect oxidation processes can occur
using the boron-doped diamond electrode. The parameters investigated were the influence of
the supporting electrolyte, pH and current density. In a second approach to this thesis, the
concentration of paracetamol in water was monitored, allowing the quantification of the
analyte in the range of 2.5-1000 µM, through differential pulse voltammetry measurements.
Regarding the treatment of effluents polluted with paracetamol, the electrochemical oxidation
using BBD anode proved to be an efficient process applying different current densities (15, 30
and 50 mAcm-2
) and different concentrations (25,50,75 and 100 mM) of the Na2SO4
electrolyte. In the third study, the electrochemical experiments were performed in an
electrochemical cell of two compartments separated by a Nafion® membrane, where it is
possible to perform the oxidation of the calcon dye and simultaneously produce hydrogen in
the cathode compartment. The results of the electrochemical oxidation of calcon dye, using a
BDD electrode demonstrated that the application of this electrode proved to be very efficient,
where the significant concentration of hydroxyl radicals •OH formed in the BDD effectively
attacks the dye, promoting a great performance of oxidation, because it not only reduced the
color of the effluent but also led to its mineralization. Regarding hydrogen production, the
results showed that the speed of H2 production is dependent on the applied current and
electrolysis time, showing faradaic efficiency of more than 90% during the process. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Os processos eletroquímicos oxidativos avançados são eficazmente utilizados para tratar
efluentes contendo poluentes orgânicos. Neste trabalho foi estudada a oxidação eletroquímica
de contaminantes, especificamente o fármaco Olanzapina (OL), o paracetamol e o corante
calcon, em meio aquoso. Os resultados alcançados são apresentados em três capítulos
distintos. No primeiro, os estudos eletroanalíticos mostraram que, para a Olanzapina, os
processos de oxidação direta quanto de oxidação indireta podem ocorrer utilizando o eletrodo
de diamante dopado com boro. Os parâmetros investigados foram a influência do eletrólito
suporte, pH e densidade de corrente. Na oxidação de OL a densidade de corrente aplicada foi
determinante na eficiência de degradação, e seus efeitos foram analisados através de
espectroscopia UV-Vis, demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico total (COT)
e cromatografia de alta eficiência (HPLC), obtendo resultados com percentual de remoção
superior a 90% aplicando densidade de corrente superior a 30 mA cm-2
. Em uma segunda
abordagem desta tese, foi realizado o monitoramento da concentração do paracetamol em
água, permitindo quantificar o analito na faixa de 2,5-1000 µM, através de medidas de
voltametria de pulso diferencial. Já em relação ao tratamento de efluentes poluídos com
paracetamol, a oxidação eletroquímica, utilizando o ânodo de BBD demonstrou ser um
processo eficiente aplicando diferentes densidades de corrente (15, 30 e 50 mA cm-2
) e
diferentes concentrações (25,50,75 e 100 mM) do eletrólito Na2SO4. No terceiro estudo, os
experimentos eletroquímicos foram realizados em uma célula eletroquímica de dois
compartimentos separados por uma membrana de Nafion®, onde é possível realizar a
oxidação do corante calcon e em simultâneo produzir hidrogênio no compartimento catódico.
Os resultados da oxidação eletroquímica do corante calcon, utilizando eletrodo de BDD
demonstraram claramente que a aplicação desse eletrodo se mostrou bastante eficiente, onde a
concentração significativa de radicais hidroxila •OH formado no BDD ataca de forma eficaz o
corante, promovendo um ótimo desempenho de oxidação, pois não somente reduziu a cor do
efluente, como também levou a sua mineralização. Em relação à produção de hidrogênio, os
resultados mostraram que a velocidade de produção de H2 é dependente da corrente aplicada e
do tempo de eletrólise, mostrando eficiência faradáica superior a 90% durante o processo.