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Desenvolvimento de célula eletroquímica para deionização capacitiva

Processo: 20/12706-9
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de julho de 2021 - 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
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)

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Publicações científicas (7)
(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.; 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., . (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., . (17/19838-5, 20/12706-9)
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., . (17/19838-5, 16/10636-8, 20/12706-9)
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., . (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., . (16/21515-7, 20/12706-9, 19/21496-0, 18/01258-5)
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, . (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., . (20/12706-9, 17/19838-5)

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