Preparação e caracterização de filmes de PbO2 sobre diferentes substratos e MnO2 sobre fibra de carbono para aplicação no tratamento eletroquímico de efluentes simulados

• Main Author: Irikura, Kallyni
• Other Authors: Bocchi, Nerilso
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de São Carlos 2016
• Subjects: Eletroquímica; Eletrodo de Pb/PbO2; Eletrodo de FC/PbO2; Eletrodo de FC/MnO2; Oxidação de íons Cr3+; Eletrooxidação de corantes; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Online Access: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/6404

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1918.pdf: 4286869 bytes, checksum: 966235f0d23c7aa4e3030eccc751c2a4 (MD5) Previous issue date: 2008-02-29 === Universidade Federal de Sao Carlos === PbO2 films were grown on different substrates (Ti-Pt, ADE, FC and Pb), at constant current density of 20 mA cm-2, using two methodologies: electrodepositon from 0.1 mol L-1 Pb(NO3)2, 1.7 mmol L-1 LSS and 0.1 mol L-1 HNO3 solution and lead anodization in 3 mol L-1 H2SO4 solution. All PbO2 films presented important characteristics such as: homogeneous and compact morphology, quite uniform growth and good adherence. MnO2-composite film was prepared from electrolytic MnO2 powder [80 % (m/m)], carbon black [10 % (m/m)] e PVDF [10 % (m/m)] and then applied on carbon fibre (FC). The physical and electrochemical properties of these different electrode materials were characterized by scanning electronic microscopy, X-ray diffratometry, linear potential scan and cyclic voltammetry. The PbO2 films obtained by electrodeposition presented mainly the tetragonal phase â-PbO2, while the PbO2 film obtained by anodization presented an oxide mixture with the following phases: tetragonal â-PbO2, orthorhombic á-PbO2, PbO and also PbSO4. The electrolytic MnO2 was obtained mainly with the phase å- MnO2. The Pb/PbO2 electrode presented the best performance regarding OER. Among the electrodes obtained by electrodeposition (Ti-Pt/PbO2, ADE/PbO2 and FC/PbO2), the FC/PbO2 electrode presented higher values of superficial area and overpotential for the OER. The FC/MnO2 did not present good performance regarding OER. The Pb/PbO2 electrode was applied, at constant current density of 5 mA cm-2, in the oxidation of 0.05 mol L-1 Cr3+ ions solution, presenting a conversion efficiency of Cr3+ to Cr6+ ions of 90 %. The FC/PbO2 was also applied in the decolorization of the BR 19 dye solution (100 mg L-1), using a filter-press reactor. A decolorization efficiency of 99.5 % was obtained in the following experimental conditions: flow rate of 7.0 L min-1, current density of 30 mA cm-2 and chloride concentration of 70 mmol L-1. At the end of the oxidation process, a value of the German parameter DFZ 10 times lower than the maximum value (3 m-1) established before discarding in the environment was found. === Filmes de PbO2 foram crescidos sobre diferentes substratos (Ti-Pt, ADE, FC e Pb), a densidade de corrente constante de 20 mA cm-2, usando duas metodologias: eletrodeposição a partir de solução de Pb(NO3)2 0,1 mol L-1, LSS 1,7 mmol L-1 e HNO3 0,1 mol L-1 e anodização de chumbo em solução de H2SO4 3 mol L-1. Todos os filmes de PbO2 apresentaram características importantes, tais como: morfologia homogênea e compacta, crescimento bastante uniforme e boa aderência. O filme compósito de MnO2 foi preparado a partir de pó de MnO2 eletrolítico [80 % (m/m)], negro de acetileno [10 % (m/m)] e PVDF [10 % (m/m)] e então aplicado sobre fibra de carbono (FC). As propriedades físicas e eletroquímicas destes diferentes materiais de eletrodo foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, difratometria de raios X, varredura linear de potencial e voltametria cíclica. Os filmes de PbO2 obtidos por eletrodeposição apresentaram principalmente a fase â-PbO2 tetragonal, enquanto que o filme de PbO2 obtido por anodização apresentou uma mistura de óxidos com as seguintes fases: â-PbO2 tetragonal e á-PbO2 ortorrômbica, PbO e PbSO4. O MnO2 eletrolítico foi obtido principalmente com a fase å-MnO2. O eletrodo Pb/PbO2 apresentou um bom desempenho em relação à RDO. Dentre os eletrodos obtidos por eletrodeposição (Ti-Pt/PbO2, ADE/PbO2 e FC/PbO2), o eletrodo FC/PbO2 apresentou os maiores valores de área superficial e sobrepotencial para a RDO. O eletrodo FC/MnO2 não apresentou um bom desempenho em relação à RDO comparado com os demais eletrodos estudados. O eletrodo Pb/PbO2 foi aplicado, a densidade de corrente constante de 5 mA cm-2, na oxidação de uma solução contendo 0,05 mol L-1 de íons Cr3+, apresentando uma eficiência de conversão de íons Cr3+ a Cr6+ de cerca de 90%. O eletrodo de FC/PbO2 também foi aplicado na descoloração de uma solução de corante AR 19 simulada (100 mg L-1), utilizando um reator tipo filtro prensa. Uma eficiência de descoloração de 99,5% foi obtida nas seguintes condições experimentais: fluxo de eletrólito de 7,0 L min-1, densidade de corrente de 30 mA cm-2 e concentração de cloreto de 70 mmol L-1. Ao final do processo de oxidação foi encontrado um valor do parâmetro alemão DFZ 10 vezes menor que o valor máximo (3 m-1) estabelecido antes do descarte no meio ambiente.