doctoralThesis
Percepções teóricas e experimentais para degradar compostos orgânicos: condições experimentais, tecnologias e poluentes
Registro en:
SOARES, Izabelle Cristina da Costa. Percepções teóricas e experimentais para degradar compostos orgânicos: condições experimentais, tecnologias e poluentes. Orientador: Carlos Alberto Martinez Huitle. 2021. 99f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.
Autor
Soares, Izabelle Cristina da Costa
Resumen
The quality of water, as well as its pollution, has generated great concern in the
scientific community. This problem has been accompanied by growing public interest,
generating a political demand to legislate more rigorously the limits of emission and
contents of pollutants in water. Within this context, electrochemical water treatment
technologies are highly promising for environmental remediation. These technologies
are based on the high oxidizing power of hydroxyl radicals (•OH), which have a high
reactivity to oxidize organic compounds present in effluents. Therefore, this thesis
studied the application of different Advanced Oxidative Electrochemical Processes
(EAOPs) to treat contaminated synthetic solutions. The influence of different functional
groups on the dye structure was evaluated by potentiodynamic measurements and by
computational analysis, which allowed to carry out morphological studies in the
boundary orbitals where the electrons are more energetic and, then, the transfer of
electrons to the electrode surface is performed, which was associated with
electrochemical measurements. Furthermore, theoretical studies were used to
understand mass electrolysis in terms of mineralization. The reactive azo textile dyes
Reactive Orange 16, Reactive Violet 4, Reactive Red 228 and Reactive Black 5 were
chosen because they have the same molecular base structure with different functional
groups. In the case of chapter 4, electrochemical and photoelectrochemical treatments
using UVA and solar radiation were used. A solution containing the herbicide Triclopyr
was treated at neutral pH by different EAOPs. The comparison with the electro-Fenton
treatments revealed the crucial role of the photo-Fenton reaction, as it promoted the
production of soluble Fe(II) which favored the removal of the pesticide. The Fe(III)-
EDDS (1:1) complex proved to be an efficient iron catalyst for the treatment of the
herbicide triclopyr at neutral pH by the PEF process. Finally, a plausible route for the
degradation of the herbicide catalyzed by Fe(III)-EDDS by PEF and SPEF is finally
proposed based on the detected by-products: three heteroaromatic compounds and four
linear N-aliphatic compounds, formamide and tartronic and oxamic acids. The EAOPs
studied in this work proved to be satisfactory and sustainable technologies for the
treatment of effluents. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A qualidade da água, assim como sua poluição, tem gerado grande inquietação na
comunidade científica. Esta problemática tem sido acompanhada pelo crescente
interesse público, gerando uma demanda política para legislar de forma mais rigorosa os
limites de emissão e conteúdos de poluentes nas águas. Dentro deste contexto,
tecnologias eletroquímicas de tratamento de água são altamente promissoras para
remediação ambiental. Estas tecnologias baseiam-se no elevado poder de oxidação dos
radicais hidroxila (•OH), que têm uma alta reatividade para oxidar compostos orgânicos
presentes nos efluentes. Portanto, a presente tese, estudou a aplicação de diferentes
Processos Eletroquímicos Oxidativos Avançados (PEOAs) para tratar soluções
sintéticas contaminadas. Foi avaliada a influência de diferentes grupos funcionais na
estrutura do corante por medidas potenciodinâmicas e por análises computacionais, que
permitiram realizar estudos morfológicos nos orbitais de fronteira onde os elétrons são
mais energéticos e, então, é realizada a transferência de elétrons para a superfície do
eletrodo, que foi associada às medidas eletroquímicas. Além disso, os estudos teóricos
foram usados para entender a eletrólise em massa, em termos de mineralização. Os
corantes têxteis azos reativos Reactive Orange 16, Reactive Violeta 4, Reactive Red 228
e Reactive Black 5 foram escolhidos devido apresentarem a mesma estrutura de base
molecular com diferentes grupos funcionais. No caso do capítulo 4 foram empregados
tratamentos eletroquímicos e fotoeletroquímicos utilizando radiação UVA e solar. Uma
solução contendo o herbicida Triclopyr foi tratada em pH neutro por diferentes PEOAs.
A comparação com os tratamentos eletro-Fenton revelou o papel crucial da reação fotoFenton, uma vez que promoveu a produção de Fe(II) solúvel que favoreceu a remoção
do pesticida. O complexo Fe(III)-EDDS (1:1) provou ser um catalisador de ferro
eficiente para o tratamento do herbicida triclopir em pH neutro pelo processo PEF. Por
fim, uma rota plausível para a degradação do herbicida catalisado por Fe(III)-EDDS por
PEF e SPEF é finalmente proposta com base nos subprodutos detectados: três
compostos heteroaromáticos e quatro N-alifáticos lineares, formamida e ácidos
tartrônico e oxâmico. Os PEOAs estudados neste trabalho demonstraram ser tecnologias
satisfatórias e sustentáveis para o tratamento de efluentes.