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Dessalinização por deionização capacitiva: desenvolvimento de eletrodos e otimização do processo

Processo: 15/26593-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de setembro de 2016
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2019
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Luis Augusto Martins Ruotolo
Beneficiário:Rafael Linzmeyer Zornitta
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):16/24684-4 - Desenvolvimento de carvão ativado de lignina para uso como eletrodo em deionização capacitiva de soluções multicomponente, BE.EP.DR
Assunto(s):Dessalinização   Reatores eletroquímicos   Adsorção (química)   Eletrodos   Eletroquímica

Resumo

Nos últimos anos o interesse pela tecnologia de deionização capacitiva (DIC) vem aumentado exponencialmente devido ao seu baixo custo e à possibilidade de sua utilização para tratamento de água (dessalinização e abrandamento). No contexto brasileiro, o desenvolvimento desta tecnologia seria de grande interesse para promover a dessalinização de água salobra para produção de água potável e então promover o desenvolvimento social e econômico da região semiárida ou de outras regiões onde haja escassez de água. A tecnologia DIC baseia-se no conceito de remoção dos íons presentes na fase aquosa e sua armazenagem na dupla camada elétrica formada quando um eletrodo é polarizado positiva e negativamente. Diante deste aspecto, o desenvolvimento de novos materiais de eletrodo se constitui em um dos maiores desafios na área de DIC e a obtenção de um eletrodo com elevada área superficial específica (disponível para eletrossorção) e de baixo custo de produção são fundamentais. Neste projeto serão usados conceitos de eletroquímica e de ciência e engenharia de materiais para o desenvolvimento de novos eletrodos a base de carbono dentro de um conceito de sustentabilidade que visa o aproveitamento de materiais abundantes no Brasil, mais especificamente a lignina e fuligem de bagaço de cana de açucar, para a produção de carvões ativados a serem usados como eletrodos para DIC. Em uma segunda etapa do projeto, usando conceitos de engenharia eletroquímica, será desenvolvida uma célula DIC para o estudo de diferentes modos operacionais (potenciostático, galvanostático e potenciodinâmico) visando a otimização das variáveis de processo que maximizem a cinética de dessalinização e a eficiência coulômbica e minimize o consumo energético específico. Após a otimização do eletrodo e do processo, está célula será utilizada para a dessalinização de uma água salobra real. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre a bolsa:
Nova tecnologia extrai sal da água do mar com menos energia 
Matéria(s) publicada(s) na Revista Pesquisa FAPESP sobre a bolsa::
Água sem sal 

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)
LEE, JUHAN; SRIMUK, PATTARACHAI; ZORNITTA, RAFAEL L.; ASLAN, MESUT; MEHDI, B. LAYLA; PRESSER, VOLKER. High Electrochemical Seawater Desalination Performance Enabled by an Iodide Redox Electrolyte Paired with a Sodium Superionic Conductor. ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING, v. 7, n. 11, p. 10132-10142, JUN 3 2019. Citações Web of Science: 1.
LEE, JUHAN; SRIMUK, PATTARACHAI; ZWINGELSTEIN, ROSE; ZORNITTA, RAFAEL LINZMEYER; CHOI, JAEHOON; KIM, CHOONSOO; PRESSER, VOLKER. Sodium ion removal by hydrated vanadyl phosphate for electrochemical water desalination supplementary information (ESI) available. See DOI: 10.1039/c8ta10087j. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A, v. 7, n. 8, p. 4175-4184, FEB 28 2019. Citações Web of Science: 3.
LEE, JUHAN; SRIMUK, PATTARACHAI; CARPIER, SIDONIE; CHOI, JAEHOON; ZORNITTA, RAFAEL LINZMEYER; KIM, CHOONSOO; ASLAN, MESUT; PRESSER, VOLKER. Confined Redox Reactions of Iodide in Carbon Nanopores for Fast and Energy-Efficient Desalination of Brackish Water and Seawater. CHEMSUSCHEM, v. 11, n. 19, p. 3460-3472, OCT 11 2018. Citações Web of Science: 8.
ZORNITTA, RAFAEL LINZMEYER; SRIMUK, PATTARACHAI; LEE, JUHAN; KRUENER, BENJAMIN; ASLAN, MESUT; MARTINS RUOTOLO, LUIS AUGUSTO; PRESSER, VOLKER. Charge and Potential Balancing for Optimized Capacitive Deionization Using Lignin-Derived, Low-Cost Activated Carbon Electrodes. CHEMSUSCHEM, v. 11, n. 13, p. 2101-2113, JUL 11 2018. Citações Web of Science: 16.
ZORNITTA, RAFAEL L.; RUOTOLO, LUIS A. M. Simultaneous analysis of electrosorption capacity and kinetics for CDI desalination using different electrode configurations. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 332, p. 33-41, JAN 15 2018. Citações Web of Science: 17.
ZORNITTA, RAFAEL L.; GARCIA-MATEOS, FRANCISCO J.; LADO, JULIO J.; RODRIGUEZ-MIRASOL, JOSE; CORDERO, TOMAS; HAMMER, PETER; RUOTOLO, LUIS A. M. High-performance activated carbon from polyaniline for capacitive deionization. Carbon, v. 123, p. 318-333, OCT 2017. Citações Web of Science: 28.
LADO, JULIO J.; ZORNITTA, RAFAEL L.; CALVI, FELIPE A.; MARTINS, MARIANA; ANDERSON, MARC A.; NOGUEIRA, FRANCISCO G. E.; RUOTOLO, LUIS A. M. Enhanced capacitive deionization desalination provided by chemical activation of sugar cane bagasse fly ash electrodes. JOURNAL OF ANALYTICAL AND APPLIED PYROLYSIS, v. 126, p. 143-153, JUL 2017. Citações Web of Science: 9.

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Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa

CARVÕES ATIVADOS DE POLÍMEROS CONDUTORES DE ALTO DESEMPENHO PARA DIFERENTES APLICAÇÕES BR1020170104516 - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) . Luís Augusto Martins Ruotolo; Rafael Linzmeyer Zornitta - 18 de maio de 2017