Aplicação da eletrocoagulação assistida por radicais livres na remoção de p-nitrofenol em solução aquosa

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Autor(es): dc.contributorCarvalho, Karina Querne de-
Autor(es): dc.contributorhttps://orcid.org/0000-0003-4577-7537-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8055585859691419-
Autor(es): dc.contributorBenincá, Cristina-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/1546753285991498-
Autor(es): dc.contributorPassig, Fernando Hermes-
Autor(es): dc.contributorhttps://orcid.org/0000-0002-7461-0616-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/0839069076248628-
Autor(es): dc.contributorCarvalho, Karina Querne de-
Autor(es): dc.contributorhttps://orcid.org/0000-0003-4577-7537-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8055585859691419-
Autor(es): dc.contributorVilar, Vítor Jorge Pais-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/3855057078415864-
Autor(es): dc.creatorPereira, Thiago Castanho-
Data de aceite: dc.date.accessioned2022-02-21T21:30:24Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2022-02-21T21:30:24Z-
Data de envio: dc.date.issued2020-09-10-
Data de envio: dc.date.issued2020-09-10-
Data de envio: dc.date.issued2020-07-13-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5192-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/654139-
Descrição: dc.descriptionThe p-nitrophenol (PNP) is a hazardous nitroaromatic synthetic compound, with mutagenic and recalcitrant characteristics in environmental compartments. The electrocoagulation processes (EC) have arisen as an efficient method for hazardous pollutant removal. As a result of sacrificial anodes dissolution and cathodic water reduction, coagulant species are formed in situ leading to charge neutralization and pollutant adsorption in the formed coagulant. Coupling EC with chemical oxidants like sodium persulfate can increase the removal of toxic and recalcitrant pollutants in aqueous solution. In this issue, the present work aimed to optimize the EC process for PNP removal in aqueous solution. The process was carried out in a 15 L cylindrical air-lift reactor with internal recirculation using four aluminum or iron electrodes in monopolar arrangement connected to a DC power supply. For this optimization, a 2³ factorial experimental design was performed to evaluate the effects of the initial pH (pHi), current density (j), and concentration of PNP (CPNF), having as response variable the efficiency of PNP removal and soluble metal residual concentration after 10800 s of treatment. For the optimal condition with Fe electrodes experiments were carried out with the addition of sodium persulfate (PS) in different concentrations (2380.8, 1190.3, 476.1 mg L-1). The effect of SP was verified in the presence of electrical current (EC + PS) and in its absence (Fe0 + PS). For the experiments with oxidizing agents, the effect of bicarbonate anion was verified in the process. For EC process was verified the adjust of data to a first-order kinetic model. PNP removal meeting environmental standards of Al e Fe discharges in wastewater was verified in pHi = 5.22, j = 8.06 mA cm-2 and CPNF = 14.12 mg L-1, for both electrodes. For Al electrodes maximum removal efficiency observed was 61% (k = 8,43(0,19)10-5 s-1), and 69% (k = 10.28(0.36)10-5 s-1) for Fe electrodes in 10800 s of reaction. For PS experiments it was observed PNP degradation even in the absence of electrical current between electrodes, due to PS heterogeneous activation. In a PS concentration of 2380.8 mg L- 1 was achieved kinetic constants k = 7.56(0.24)10-4 s-1 for Fe0 + PS process, and k = 7.88(0.28)10-4 s-1 for EC + PS process. PS presence in EC process led to an 81% less electrical energy consumption in the process. Results showed better advantages for Fe electrodes utilization, due to its higher removal efficiencies and higher environmental compatibility.-
Descrição: dc.descriptionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)-
Descrição: dc.descriptionO p-nitrofenol (PNF) é um composto químico nitroaromático tóxico, mutagênico e recalcitrante em compartimentos ambientais. A eletrocoagulação (EC) tem se mostrado um método eficiente para remoção de poluentes tóxicos. Pela eletrodissolução de ânodos de sacrifício e redução catódica da água, espécies coagulantes são formadas in situ, levando a adsorção dos poluentes nos coagulantes formados. Adicionando agentes oxidantes, como por exemplo persulfato de sódio nos processos de EC é possível aumentar a eficiência na remoção de poluentes tóxicos e recalcitrantes de soluções aquosas. Neste trabalho foi avaliado o processo da EC para remoção do PNF em solução aquosa em um reator air-lift cilíndrico (15 L de volume útil) com recirculação interna, utilizando eletrodos de alumínio e ferro, separadamente. Os eletrodos foram ligados em modo monopolar em série, e conectados a uma fonte de alimentação de corrente contínua. Para otimizar o processo de tratamento foi realizado planejamento experimental fatorial 2³ para avaliar os efeitos das variáveis pH inicial (pHi), densidade de corrente (j) e concentração do PNF (CPNF), tendo como variável resposta a eficiência de remoção do PNF e liberação de metal residual após 10800 s de tratamento. A partir da condição ótima apresentada para os eletrodos de Fe foram realizados experimentos com a adição de persulfato de sódio (PS) em diferentes concentrações (2380,8; 1190,3; 476,1 mg L-1). O efeito da adição do PS foi verificado na presença de corrente elétrica (EC + PS) e na ausência corrente elétrica (Fe0 + PS). Para os ensaios com agentes oxidantes também foram verificados os efeitos do ânion bicarbonato no processo. Para os processos de EC, observado o ajuste dos dados de remoção de PNF ao modelo cinético de primeira ordem. A remoção máxima do PNF atendendo os padrões de lançamento de Al e Fe em efluentes foi observado em pHi = 5,22, j = 8,06 mA cm-2 e CPNF = 14,12 mg L-1. A eficiência de remoção do PNF foi de 61% (k = 8,43(0,19)10-5 s-1) com eletrodos de Al e de 69% (k = 10,28(0,36)10-5 s-1) com eletrodos de Fe em 10800 s de reação. Para os ensaios com PS, foi possível observar a degradação do PNF mesmo na ausência de corrente elétrica, devido a processos de ativação heterogênea do agente oxidante. Com a adição de 2380,8 mg L-1 de PS foi possível observar constantes cinéticas k = 7,56(0,24)10-4 s-1 para o processo Fe0 + PS e k = 7,88(0,28)10-4 s-1 para o processo EC + PS. A adição de PS apresentou uma economia de 81% na energia elétrica empregada no processo. Os resultados demostraram maiores benefícios na utilização de eletrodos de Fe, devido a maiores eficiências de remoção e maior compatibilidade ambiental.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Publicador: dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paraná-
Publicador: dc.publisherCuritiba-
Publicador: dc.publisherBrasil-
Publicador: dc.publisherPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental-
Publicador: dc.publisherUTFPR-
Direitos: dc.rightsopenAccess-
Palavras-chave: dc.subjectEletroquímica-
Palavras-chave: dc.subjectCompostos aromáticos-
Palavras-chave: dc.subjectFenóis-
Palavras-chave: dc.subjectÁgua - Purificação-
Palavras-chave: dc.subjectElectrochemistry-
Palavras-chave: dc.subjectAromatic compounds-
Palavras-chave: dc.subjectPhenols-
Palavras-chave: dc.subjectWater - Purification-
Palavras-chave: dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA-
Palavras-chave: dc.subjectCiências Ambientais-
Título: dc.titleAplicação da eletrocoagulação assistida por radicais livres na remoção de p-nitrofenol em solução aquosa-
Título: dc.titleFree radical assisted electrocoagulation for p-nitrophenol removal in aqueous solution-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
Aparece nas coleções:Repositorio Institucional da UTFPR - RIUT

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