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http://bdtd.uftm.edu.br/handle/123456789/1801
Tipo: | Tese |
Título: | Grafeno multicamadas (MLG) na ozonização: um processo oxidativo avançado para degradação de melanoidina e substâncias húmicas |
Autor(es): | MATEUS, Marcos Vinicius |
Primeiro Orientador: | LUZ, Mario Sergio da |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | GONÇALVES, Julio Cesar Inacio de Souza |
Resumo: | O presente estudo mostra como o grafeno multi-camadas (MLG) pode ser aplicado em processos de remoção de poluentes para melhoria da qualidade da água. As etapas do estudo estão representadas em diferentes capítulos, sendo primeiramente apresentada uma exploração bibliográfica dos trabalhos que compõe o estado da arte sobre a participação de nanomateriais, como o grafeno, no tratamento de água e águas residuárias e também sobre as técnicas empregadas na produção deste material. Posteriormente, é apresentada uma etapa que compara a atividade catalítica do grafeno multicamadas com outros dois catalisadores (óxido de molibdênio e ferrita de manganês) no processo de ozonização para degradação e descoloração de melanoidina. Os resultados mostram que a constante de velocidade de reação (K) do processo de descoloração da melanoidina por ozonização catalítica é 1,7 vezes maior do que a do processo de ozonização não catalítica. O MLG foi o catalisador mais eficiente na remoção de carbono orgânico total (TOC). A eficiência de remoção foi de 32% para o processo de ozonização não catalítica e 63% para a ozonização catalítica usando MLG. Esse aumento de eficiência é atribuído a uma melhor produção de radicais hidroxila na presença de MLG, o que foi confirmado com o uso de propanol como eliminador de radicais. Por fim, a etapa final avalia o grafeno multicamadas como catalisador da reação de ozonização de substâncias húmicas (SH) em diferentes pHs e após ter recebido diferentes pré-tratamentos. A reação de ozonização não-catalítica de SH em pH 9,5 possibilitou remoção de 90,9% de cor, em apenas 15 min. Com a adição do MLG ao processo, a eficiência de remoção saltou para 95,2% (MLG sem tratamento); 96,7% (MLG ozonizado) e 97,3% (MLG moído). As taxas de remoção de TOC em 60 min utilizando apenas ozônio foram de de 38,3% na ozonização não-catalítica; 40,9% com o MLG sem tratamento; 66,0% com o MLG ozonizado e 56,7% com o MLG moído. Conclui-se que o processo de ozonização utilizando MLG como catalisador é capaz de remover melanoidina e SH de soluções aquosas e, consequentemente, aumentar a eficiência dos sistemas de tratamento de água e águas residuárias. |
Abstract: | This study show how multilayer grapheme (MLG) can be applied in pollutant removal processes to improve water quality. Different chapters represents the stages of the study, being first presented a bibliographical exploration of the works that make up the state of the art on the participation of nanomaterials, such as graphene, in the treatment of water and wastewater, and on the techniques used in the production of this material. Subsequently, one presents a step that compares the catalytic activity of multilayer graphene with two other catalysts (molybdenum oxide and manganese ferrite) in the ozonization process for melanoidin degradation and discoloration. The results show that the reaction rate constant (K) of the melanoidin decolorization process by catalytic ozonation is 1.7 times higher than that of the non-catalytic ozonation process. MLG was the most efficient catalyst in total organic carbon (TOC) removal. The removal efficiency was 32% for the non-catalytic ozonation process and 63% for the catalytic ozonation using MLG. This increase in efficiency is due to a better production of hydroxyl radicals in the presence of MLG, which the use of propanol as a radical scavenger confirms. Finally, the final stage evaluates multilayer graphene as a catalyst for the ozonation reaction of humic substances (SH) at different pHs and after having received different pretreatments. The non-catalytic ozonation reaction of SH at pH 9.5 allowed the removal of 90.9% of color in just 15 min. With the addition of MLG to the process, the removal efficiency jumped to 95.2% (MLG without treatment), 96.7% (ozonated MLG) and 97.3% (ground MLG). The TOC removal rates in 60 min using only ozone were 38.3% in non-catalytic ozonation; 40.9% with untreated FFM; 66.0% with ozonated MLG and 56.7% with ground MLG. The study concludes that the ozonation process using MLG as a catalyst is able to remove melanoidin and SH from aqueous solutions and, consequently, increase the efficiency of water and wastewater treatment systems. |
Palavras-chave: | Nanomateriais. Poluentes persistentes. Técnicas avançadas de tratamento de águas. Transformação de materiais. Esfoliação de grafite. Nanomaterials. Persistent pollutants. Advanced water treatment. Transformation of materials. Graphite exfoliation. |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal do Triângulo Mineiro |
Sigla da Instituição: | UFTM |
metadata.dc.publisher.department: | Instituto de Ciências Exatas, Naturais e Educação - ICENE |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://bdtd.uftm.edu.br/handle/123456789/1801 |
Data do documento: | 15-Set-2023 |
Aparece nas coleções: | Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais |
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