Desenvolvimento de célula eletroquímica para deionização capacitiva

• Processo: 20/12706-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2023
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Operações Industriais e Equipamentos para Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Luis Augusto Martins Ruotolo
• Beneficiário: Luis Augusto Martins Ruotolo
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São Carlos
• Pesquisadores associados: Francisco Guilherme Esteves Nogueira ; Rafael Linzmeyer Zornitta
• Assunto(s): Técnicas eletroquímicas Deionização capacitiva Célula eletroquímica Tratamento de água
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: deionização capacitiva | Eletroquímica Ambiental | Reatores Eletroquímicos | Engenharia Eletroquímica

Resumo

A tecnologia de deionização capacitiva (DIC) baseia-se na remoção de íons através da sua captura e armazenamento na dupla camada elétrica formada quando dois eletrodos são polarizados. Devido ao baixo consumo energético e à facilidade de operação e manutenção, o interesse da comunidade científica pelo desenvolvimento desta tecnologia tem crescido exponencialmente na última década, vislumbrando aplicações para o tratamento de água (dessalinização e abrandamento) e tratamento de efluentes. Visando avançar no conhecimento da área, neste projeto de pesquisa propõe-se o desenvolvimento de uma célula eletroquímica para DIC. Entenda-se como desenvolvimento as seguintes etapas a serem abordadas: 1) Desenvolvimento de eletrodos de carvão ativado a partir da glicerina gerada no processo de produção de biodiesel; 2) estudo da configuração dos eletrodos quanto aos aspectos eletroquímicos (simetria, assimetria e uso de membrana) e de transferência de massa (flow-through e flow-by), e 3) projeto, construção e avaliação de uma célula DIC com design de engenharia para aplicação em deionização capacitiva, já prevendo sua aplicação em situações reais nas condições galvanostática, single-pass e considerando a variação da concentração na direção do fluxo. Abordando esses aspectos, busca-se obter uma célula DIC que garanta não só uma elevada taxa de remoção de íons, mas que também seja estável ao longo dos ciclos de eletrossorção/dessorção. Os fenômenos fundamentais a serem abordados neste projeto e que subsidiarão as escolhas a serem tomadas para a proposição da célula DIC se baseiam no entendimento do papel das propriedades estruturais, texturais e eletroquímicas do material e do eletrodo sobre a eficiência de carga, estabilidade e cinética do processo. O entendimento de como os aspectos hidrodinâmicos influenciam a transferência de massa e a eficácia do processo também serão abordados. (AU)

Publicações científicas

(8)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

JUCHEN, PATRICIA T.; BARCELOS, KAMILLA M.; OLIVEIRA, KAIQUE S. G. C.; RUOTOLO, LUIS A. M.. Using crude residual glycerol as precursor of sustainable activated carbon electrodes for capacitive deionization desalination. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 429, FEB 1 2022. (17/19838-5, 20/12706-9)

OLIVEIRA, KAIQUE S. G. C.; BARCELOS, KAMILLA M.; LADO, JULIO J.; PALMA, JESUS; RUOTOLO, LUIS A. M.. Improving the electrochemical desalination performance of chloride-doped polyaniline activated carbon electrode by tuning the synthesis method. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 457, p. 12-pg., 2023-01-05. (20/12706-9, 17/19838-5)

OLIVEIRA, JESSICA A. A.; SILVA, ROBERTA R. M. A.; DA SILVA, GELSON T. S. T.; TORRES, JULIANA A.; VALI, ABBAS; RIBEIRO, CAUE; RAJESHWAR, KRISHNAN; RUOTOLO, LUIS A. M.. Copper vanadates: Targeted synthesis of two pure phases and use in a photoanode/cathode setup for selective photoelectrochemical conversion of carbon dioxide to liquid fuel. Materials Research Bulletin, v. 149, p. 10-pg., 2022-05-01. (16/21515-7, 20/12706-9, 19/21496-0, 18/01258-5)

VERZOLA, MARCO A.; OLIVEIRA, KAQUE S. G. C.; RUOTOLO, LUS A. M.. Optimization of electrochemical degradation of organics considering the simultaneous effects of electroactive area and mass transfer on current modulation. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING, v. 10, n. 2, p. 9-pg., 2022-04-01. (20/12706-9, 17/19838-5)

DE FREITAS, JULIANA V.; GODIYA, CHIRAG B.; FARINAS, CRISTIANE S.; RUOTOLO, LUIS A. M.. Adsorptive removal of aflatoxin B-1 from simulated animal gastrointestinal tract using sugarcane bagasse fly ash. Brazilian Journal of Chemical Engineering, v. N/A, p. 9-pg., 2023-03-27. (17/19838-5, 16/10636-8, 20/12706-9)

JUCHEN, PATRICIA T.; RUOTOLO, LUIS A. M.. Roles of mass transfer and cell architecture in electrochemical desalination performance using polyglycerol activated carbon electrodes. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 452, p. 11-pg., 2023-01-15. (17/19838-5, 20/12706-9)

MACHADO, F.; TEIXEIRA, A. C. S. C.; RUOTOLO, L. A. M.. Critical review of Fenton and photo-Fenton wastewater treatment processes over the last two decades. INTERNATIONAL JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY, v. N/A, p. 38-pg., 2023-06-07. (17/19838-5, 20/12706-9)

ALVES, BRUNO G. M.; ARCORACI, DAVIDE; PEDICO, ALESSANDRO; LAMBERTI, ANDREA; RUOTOLO, LUIS A. M.. Radial-flow cell exploiting the activation of commercial carbon felt to improve capacitive deionization for water softening. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 524, p. 12-pg., 2025-10-15. (20/12706-9, 23/06600-1, 23/08483-2, 23/15868-8)