Desenvolvimento e aplicação de eletrodos de difusão gasosa modificados com lantânio e cério no tratamento eletroquímico/like-fenton de benzotriazol

• Processo: 23/05895-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2023
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Beneficiário: Florymar Escalona Durán
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/12895-1 - Processos avançados para a degradação de poluentes emergentes: materiais catalíticos, sensores eletroanalíticos e divulgação científica, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/06300-0 - Produção sustentável de derivados de tolueno utilizando células eletroquímicas equipadas com cátodos de difusão gasosa auxiliados por coluna de absorção, BE.EP.PD
• Assunto(s): Catalisadores Eletrodos de difusão gasosa Elementos da série dos lantanídeos Peróxido de hidrogênio Oxirredução Lantânio Cério Técnicas eletroquímicas Fenton
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Catalisador | Eletrodo de difusão de gás | Lantanídeos | oxidação de compostos orgânicos | peróxido de hidrogênio | Reação de Redução de Oxigênio | Técnicas avançadas de tratamento de águas residuárias

Resumo

Este projeto visa o desenvolvimento, caracterização e aplicação de eletrodos de difusão de gás (EDG) modificados com metais do grupo dos lantanídeos no tratamento de sistemas aquosos alcalinos contaminados com benzotriazol. O sistema consiste primeiramente na produção de peróxido de hidrogênio (via reação de redução de oxigênio através de do processo de dois elétrons); e, em seguida, a utilização deste como precursor de radicais hidroxila (—OH) que atuará na degradação do contaminante. As nanopartículas de La2O3 e CeO2 serão sintetizadas seguindo um método de polímeros precursores e caraterizadas com TGA, DRX, MEV, MET, fississorção de N2 (BET) e XPS. Para a confecção dos cátodos, proporções apropriadas de carbono Printex 6L e dos catalisadores metálicos serão depositadas sobre tecido de carbono e logo se realizará um processo de laminação e prensagem a quente. A caraterização eletroquímica e morfológica dos eletrodos se realizará com estudos de voltametria cíclica e voltametria de varredura linear, DRX, MET, MEV e XPS. Em seguida, os estudos voltamétricos e cronopotenciométricos se realizaram em uma célula eletroquímica de vidro de um compartimento, com subministro de gás oxigênio a através da camada externa do eletrodo de trabalho; logo, nas melhores condições experimentais obtidas serão realizados tratamentos eletroquímicos/like-Fenton, assistidos por íons cério (um catalisador alternativo que em condições alcalinas pode gerar a forma cerosa (Ce3+) que é facilmente oxidada por oxigênio), com vistas a buscar novas alternativas para a degradação de compostos orgânicos, evitando as condições ácidas estritas do processo Fenton tradicional. A concentração de peróxido de hidrogênio será monitoreada com espectrofotômetria UV-vis e a eficiência dos cátodos de difusão de gás na degradação de benzotriazol se avaliará utilizando cromatografia de íons (IC), UV/Vis, HPLC, DQO e COT. Por fim, a estabilidade e o tempo de vida dos materiais catódicos serão avaliados, a fim de propor o scale up da célula eletroquímica que permitirá avaliar a rentabilidade e eficiência dos eletrodos propostos em larga escala. (AU)