Dessalinização e separação de aminoácidos por eletrossorção utilizando eletrodos de grafeno ativado

• Processo: 17/19838-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de abril de 2018 - 31 de março de 2020
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de 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
• Assunto(s): Dessalinização Reatores eletroquímicos Tratamento de água Carvão ativado
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: carvão ativado | deinização capacitiva | dessalinização | Engenharia Eletroquímica | Reatores Eletroquímicos | Tratamento de água | Engenharia Eletroquímica

Resumo

Nos últimos anos o interesse pela tecnologia de deionização capacitiva (DIC) ou eletrossorção vem aumentado devido ao seu baixo custo e à possibilidade de sua utilização para dessalinização e abrandamento de água. No contexto brasileiro, o desenvolvimento desta tecnologia seria de grande interesse para promover a dessalinização de água salobra e prover de água potável regiões onde haja escassez, como a região do semiárido, promovendo então seu desenvolvimento social e econômico. A DIC poderia ser também de grande interesse industrial para a separação e purificação de aminoácidos ou enzimas, uma vez que essas moléculas podem apresentar cargas e então serem separadas por eletrossorção. A tecnologia DIC baseia-se no conceito da armazenagem de cargas na dupla camada elétrica formada quando eletrodos são polarizados positiva e negativamente; sendo assim, fica patente a importância do desenvolvimento materiais de eletrodo com elevada área superficial específica (ASE) associada a uma morfologia e distribuição de tamanho de poros (DTP) adequada. Neste projeto serão usados conceitos de eletroquímica e de ciência e engenharia de materiais para o desenvolvimento de novos eletrodos a base de grafeno ativado visando aumentar a ASE e facilitar o transporte de massa. Diferentes estratégias de ativação serão estudadas visando analisar seu efeito não somente sobre as características texturais (ASE e DTP), mas também verificar o efeito de grupos superficiais sobre características importantes como a molhabilidade, resistividade e capacitância. Os melhores materiais serão usados em uma segunda etapa em que conceitos de engenharia química e engenharia eletroquímica serão utilizados para o estudo da dessalinização e para separação de aminoácidos através do emprego uma célula DIC operando sob condições potenciostática e galvanostática visando a otimização das variáveis de processo que maximizem a cinética de dessalinização e a eficiência de carga, além de minimizar o consumo energético específico. (AU)

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)

BARCELOS, KAMILLA M.; OLIVEIRA, KAIQUE S. G. C.; SILVA, DOMINGOS S. A.; URQUIETA-GONZALEZ, ERNESTO A.; RUOTOLO, LUIS A. M.. Efficient and stable operation of capacitive deionization assessed by electrode and membrane asymmetry. Electrochimica Acta, v. 388, AUG 20 2021. (17/19838-5)

LADO, JULIO J.; ZORNITTA, RAFAEL L.; VAZQUEZ RODRIGUEZ, INES; BARCELOS, KAMILA MALVERDI; RUOTOLO, LUIS A. M.. Sugarcane Biowaste-Derived Biochars as Capacitive Deionization Electrodes for Brackish Water Desalination and Water-Softening Applications. ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING, v. 7, n. 23, p. 18992-19004, DEC 2 2019. (15/26593-3, 17/19838-5, 15/16107-4)

ZORNITTA, RAFAEL L.; BARCELOS, KAMILLA M.; NOGUEIRA, FRANCISCO G. E.; RUOTOLO, LUIS A. M.. Understanding the mechanism of carbonization and KOH activation of polyaniline leading to enhanced electrosorption performance. Carbon, v. 156, p. 346-358, JAN 2020. (15/26593-3, 17/19838-5)

BARCELOS, KAMILLA M.; OLIVEIRA, KAIQUE S. G. C.; RUOTOLO, LUIS A. M.. Insights on the role of interparticle porosity and electrode thickness on capacitive deionization performance for desalination. DESALINATION, v. 492, OCT 15 2020. (17/19838-5)

SILVA, ALESSANDRA P.; ARGONDIZO, ALEXANDRE; JUCHEN, PATRICIA T.; RUOTOLO, LUIS A. M.. Ultrafast capacitive deionization using rice husk activated carbon electrodes. Separation and Purification Technology, v. 271, SEP 15 2021. (17/19838-5)

FARIA, LURIMA U. S.; OLIVEIRA, KAIQUE S. G. C.; VEROLI, ALYNE B.; AQUINO, JOSE M.; RUOTOLO, LUIS A. M.. Energy consumption and reaction rate optimization combining turbulence promoter and current modulation for electrochemical mineralization. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 418, AUG 15 2021. (17/19838-5)

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, FEB 1 2022. (17/19838-5, 20/12706-9)