Degradação fotocatalítica oxidativa do fenol utilizando carvão obtido da pirólise de diferentes biomassas

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Oliveira, Gislane Pinho de
• Orientador(a): Sousa, João Fernandes de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Fenol; Oxidação fotocatalítica; Modelo cinético; Catalisador; Bio-carvão
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/20163

O progresso industrial moderno vem incorporando compostos fenólicos entre as impurezas encontradas na água. Por se tratar de uma substância tóxica e cancerígena, é imprescindível que a mesma seja reduzida à concentrações toleráveis, determinadas pelo CONAMA. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo o tratamento e caracterização de catalisadores oriundos do biocarvão, subproduto da pirólise de biomassa (avelós e pó de madeira), assim como sua avaliação na degradação fotocatalítica do fenol. Os ensaios foram realizados em um reator leito de lama, com medições instantâneas da temperatura, pH e oxigênio dissolvido. Os experimentos foram realizados nas seguintes condições operacionais: temperatura igual a 50 ºC, vazão de oxigênio igual a 410 mL min-1 , volume de solução reagente igual a 3,2 L, lâmpada UV de 400 W, pressão de 1 atm e tempo de reação de 2 horas. Os parâmetros avaliados foram o pH do meio reacional (3,0; 6,9 e 10,7), concentração inicial de fenol comercial (250, 500 e 1000 ppm), concentração de catalisador (0, 1, 2 e 3 g L-1 ) e natureza do catalisador (carvão do aveloz ativado e lavado com diclorometano, CAADCM, e carvão da madeira ativado e lavado com diclorometano, CMADCM). Os resultados de FRX, DRX e BET comprovaram a presença de ferro e potássio em quantidades satisfatórias para o catalisador CAADCM e em quantidades reduzidas no catalisador CMADCM, e o aumento da área superficial dos materiais após a ativação química e física. As curvas de degradação do fenol indicam que o pH tem uma influência significativa na conversão do fenol, apresentando melhores resultados para os valores de pH mais reduzidos. A concentração ótima de catalisador observada foi de 1 g L-1 e o aumento da concentração inicial de fenol exerce uma influência negativa na condução da reação. Também foi observado o efeito positivo da presença de ferro e potássio na estrutura do catalisador: obteve-se conversões melhores para os ensaios realizados com o catalisador CAADCM, quando comparado com o catalisador CMADCM nas mesmas condições. A maior conversão foi obtida para o ensaio realizado em pH ácido (3,0), com uma concentração inicial de fenol igual a 250 ppm na presença do catalisador CAADCM a 1 g L-1 . As amostras líquidas retiradas a cada 15 minutos foram analisadas por cromatografia líquida identificando e quantificando a hidroquinona, p-benzoquinona, catecol e ácido maleico. Finalmente um mecanismo do processo reacional foi proposto, considerando que o fenol é transformado em fase homogênea e os demais reagem na superfície do catalisador. Aplicandose o modelo de Langmuir-Hinshelwood juntamente com um balanço de massa, obteve-se um sistema de equações diferenciais que foi resolvido utilizando o método de Runge-Kutta de 4ª ordem associado a uma rotina de otimização SWARM (enxame de partículas), visando minimizar a função objetivo de mínimos quadrados para estimação dos parâmetros cinéticos e de adsorção. Obteve-se constantes cinéticas da ordem de grandeza de 10-3 para a degradação do fenol, 10-4 à 10-2 para a formação de ácidos, 10-6 à 10-9 para a mineralização dos quinônicos (hidroquinona, p-benzoquinona e catecol), 10-3 à 102 para a mineralização dos ácidos.