Aplicação e simulação de reator eletroquímico em série na conversão do alaranjado de metila em ácidos orgânicos e hidrogênio - Sousa, Rainy Alves de (2023)
O presente trabalho teve como objetivo aplicar uma tecnologia eletroquímica, a fim de avaliar e analisar a eficiência da degradação de um composto orgânico modelo para a conversão em ácidos carboxílicos, como também a produção simultânea de H2(g) em diferentes densidades de corrente elétrica (15, 30 e 45 mAcm- ²) e para três diferentes configurações do reator eletroquímico. Inicialmente foi desenvolvido um reator em fluxo com três compartimentos, em modo serial, combinando as propriedades eletrocatalíticas de dois ânodos não ativos (PbO2-F e BDD) e um cátodo de malha de aço inoxidável separados por duas membranas Nafion® 350. Além disso, foi desenvolvido um modelo matemático para representar o reator, bem como as reações envolvidas no processo eletroquímico. A princípio foi realizada a síntese do ânodo de PbO2-F e sua caraterização por MEV-FEG e EDS. Logo após, sucedeu-se a avaliação dos ânodos BDD e PbO2-F por Voltametria de Varredura Linear para análise de seus potenciais de evolução de oxigênio. O processo de degradação do corante alaranjado de metila foi monitorado por espectroscopia de absorção na região UV-Vis, Eletroanálise e FTIR. Já para a quantificação da produção dos ácidos carboxílicos foi realizada Cromatografia Iônica. O processo adotado apresentou resultados excelentes para degradação do composto orgânico, alcançando remoção de cor de 100% a partir 60 minutos de eletrólise para todas as condições estudadas. Os dados de FTIR comprovaram que houve a degradação do corante principalmente por não observarmos a presença do pico correspondente a ligação do grupo azo em 1422 cm-1 . Nas mesmas condições para a degradação foi alcançada uma produção simultânea de H2 verde de aproximadamente 0,8 L aplicando uma densidade de corrente de 45 mAcm-2 . A produção de ácidos carboxílicos foi monitorada ao longo do tempo para as diferentes condições testadas, e observou-se que ocorreu uma produção seletiva de ácido malônico, o que abre a possibilidade de estudos futuros para aplicação do conceito de eletrorefinaria por meio desses resíduos. O modelo mostrou uma boa aderência aos dados experimentais, confirmando que o mesmo pode descrever e predizer a produção em diferentes condições de operação.