Oxidação eletroquímica de poluentes emergentes: estudos voltamétricos e produção de hidrogênio verde

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 present...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Cardozo, Jussara Câmara
Outros Autores: Silva, Djalma Ribeiro da
Formato: doctoralThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Química
Oxidação eletroquímica
Olanzapina
Paracetamol
Calcon
Hidrogênio verde
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49875
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Cardozo, Jussara Câmara
Oxidação eletroquímica de poluentes emergentes: estudos voltamétricos e produção de hidrogênio verde
description 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.
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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. 2022-11-24T21:37:41Z 2022-11-24T21:37:41Z 2022-09-30 doctoralThesis 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. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49875 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

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