4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.2 PERSPECTIVAS PARA TRABALHOS FUTUROS
Para dar seguimento aos estudos realizados na presente dissertação, propõe-se:
Desenvolvimento de um novo reator com capacidade reduzida, tornando mais
economicamente viável o estudo da reação fotocatalítica do fenol no sentido da redução da quantidade de catalisador e de reagentes;
Redução (através da lavagem) da quantidade de ferro presente nos catalisadores a fim
de melhorar a capacidade catalítica dos mesmos;
Conclusões e Perspectivas 92
Utilizar novas colunas cromatográficas a fim de identificar e quantificar outros
compostos intermediários e descrever melhor os caminhos de reação, bem como melhorar a precisão dos modelos matemáticos;
Quantificar o CO2 e a água na reação de degradação fotocatalítica do fenol;
Estudar a performance do catalisador através da otimização das variáveis tendo como
partida os quinônicos comerciais, no sentido de favorecer também a formação de CO2
e água;
Estudar a reação de fotodegradação catalítica utilizando ar em lugar de oxigênio,
pensando na viabilidade econômica do processo;
Avaliar a performance do catalisador com uma mistura sintética de fenol e outros
derivados fenólicos, tendo como foco futuro efluentes reais;
Com o catalisador carvão do lodo, estudar a influência de variáveis na etapa de
ativação a fim de aumentar a área superficial de contato bem como abrir o volume dos poros, favorecendo em maior intensidade a entrada dos constituintes e assim, aumentar a conversão;
Tendo em vista o elevado percentual de sílica (43,27 a 47,038%) e alumina (26,11 a
33,2%), avaliar separadamente a concentração no suporte e seus efeitos na reação de degradação do fenol.
REFERÊNCIAS
BIBLIOGRÁFICAS
Referências Bibliográficas 94
6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Apêndices 102
7 – APÊNDICES
APÊNDICE A – METODOLOGIA DE IMPREGNAÇÃO DO ÓXIDO DE FERRO III SOBRE O SUPORTE PALIGORSQUITA
Para preparação de 3% em massa de ferro na forma de Fe2O3 sobre a paligorsquita, dá-se:
Para 5g de suporte:
𝐹 = 𝑥
𝐹 = 𝑔 𝑥
𝐹 = , 𝑔
Porém, para descobrir quanto necessitamos de Nitrato de Ferro III para termos 0,15g de Fe:
𝑖 𝑎 = , 𝑔 𝐹 𝑥 ,𝑔 𝑖 𝑎𝑔 𝐹 𝑖 𝑎 = , 𝑔
Corrigindo de acordo com o teor do precursor, que é de 98%, obtemos:
𝑖 𝑎 = , 𝑥 𝑖 𝑎 = , 𝑔
Deste modo, para impregnarmos 5g de suporte com 3% de Fe (na forma de óxido), são necessários 1,10434g do precursor Nitrato de Ferro III.
Apêndices 103
APÊNDICE B - CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO PARA A DETERMINAÇÃO DO AUMENTO NA PERCENTAGEM DE FERRO APÓS A IMPREGNAÇÃO NO SUPORTE PALIGORSQUITA.
Considerando a massa molar do Ferro igual a 55,845 g/mol e a do Oxigênio igual a 16 g/mol, obtemos que a massa molar do Fe2O3 é igual a 159,7 g/mol. Deste modo, temos:
= 𝑎 𝑎 𝐹𝑎 𝑎 𝑎 𝑥 % = , 𝑔, 𝑔 𝑥 %
= , %
Ou seja, a massa de Ferro (Fe2) presente no óxido de ferro III equivale a 69,94% da massa
total do composto. Deste modo, avaliando os resultados obtidos por Fluorescência de Raios – X, mostrados na Tabela 5, temos:
100% Fe2O3 --- 69,94% do metal Fe 27,76% Fe2O3 --- Y Y = 19,42% do metal Fe E também: 100% Fe2O3 --- 69,94% do metal Fe 33,205% Fe2O3 --- Z Z = 23,22% do metal Fe
Assim, pela diferença (23,22% - 19,42%), afirmamos que a porcentagem de Fe no suporte teve um aumento de 3,8% com a metodologia de impregnação.
Apêndices 104
APÊNDICE C – GRÁFICOS REPRESENTATIVOS DA OBTENÇÃO DA VAZÃO ÓTIMA
DE GÁS OXIGÊNIO.
Neste apêndice são mostrados os gráficos relativos à linearização dos dados obtidos experimentalmente para avaliação da vazão de gás oxigênio a ser utilizado no processo.
C1: Linearização da concentração de oxigênio (vazão igual a 410 mL/min).
Fonte: Autor.
C2: Linearização da concentração de oxigênio (vazão igual a 515 mL/min).
Apêndices 105
C3: Linearização da concentração de oxigênio (vazão igual a 650 mL/min).
Fonte: Autor.
C4: Linearização da concentração de oxigênio (vazão igual a 750 mL/min).
Apêndices 106
APÊNDICE D – PREPARAÇÃO E MONTAGEM DAS CURVAS DE CALIBRAÇÃO DO
CROMATÓGRAFO
Neste apêndice constam os cromatogramas e as figuras referentes às curvas de calibração do equipamento. A montagem destas curvas foi realizada preparando-se soluções das substâncias a ser identificadas, em diferentes concentrações, a partir de produtos comerciais.
A fase móvel foi escolhida segundo a metodologia de Machado e Lin (2009), que quantificou uma grande quantidade de compostos fenólicos utilizando como fase móvel uma solução de metanol 70%.
Por ser uma análise de alta sensibilidade, é necessário utilizar reagentes de alta pureza. No caso, o metanol, com 99,99% de pureza, e também a água a ser utilizada deve ser destilada, purificada e desgaseificada.
Foram preparadas algumas soluções dos compostos a serem identificados nas análises - fenol, hidroquinona, catecol e ácido maléico – com o objetivo de elaborar as curvas de calibração do equipamento que seria utilizado para as análises das amostras líquidas.
A Figura D1 mostra o cromatograma do fenol. É possível observar que a substância é representada pelo pico cujo tempo de retenção é de aproximadamente 3,49 minutos.
Figura D1: Cromatograma do fenol.
Apêndices 107
Com os dados das áreas e concentrações obtidos pelo cromatograma, foi elaborado o gráfico que nos dá a relação entre a área e a concentração (ppm) da substância, nesse caso o fenol, como mostrado na Figura D2.
Figura D2: Curva de calibração do fenol.
Fonte: Autor.
A Figura D3 mostra o cromatograma da hidroquinona. Pode-se notar que a substância é representada por um pico que apresenta tempo de retenção de aproximadamente 2,76 minutos.
Figura D3: Cromatograma da hidroquinona.
Fonte: Autor.
Com os dados das áreas e concentrações obtidos pelo cromatograma, foi elaborado o gráfico que nos dá a relação entre a área e a concentração (ppm) da hidroquinona, como mostrado na Figura D4. y = 3950,6x R² = 0,9719 0 500000 1000000 1500000 2000000 2500000 0 100 200 300 400 Áre a Concentração (ppm)
Apêndices 108
Figura D4: Curva de calibração da hidroquinona.
Fonte: Autor.
A Figura D5 mostra o cromatograma do catecol. Pode-se notar que a substância é representada por um pico que apresenta tempo de retenção de aproximadamente 3,05 minutos.
Figura D5: Cromatograma do catecol.
Fonte: Autor.
Com os dados das áreas e concentrações obtidos pelo cromatograma, foi elaborado o gráfico que nos dá a relação entre a área e a concentração (ppm) da substância, nesse caso o catecol, como mostrado na Figura D6.
y = 2320,5x R² = 0,9993 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 0 100 200 300 400 500 Áre a Concentração (ppm)
Apêndices 109
Figura: D6: Curva de calibração do catecol.
Fonte: Autor.
A Figura D7 mostra o cromatograma do ácido maléico. Pode-se notar que a substância é representada por um pico que apresenta tempo de retenção de aproximadamente 1,73 minutos.
Figura D7: Cromatograma do ácido maléico.
Fonte: Autor.
Com os dados das áreas e concentrações obtidos pelo cromatograma, foi elaborado o gráfico que nos dá a relação entre a área e a concentração (ppm) da substância, nesse caso o ácido maléico, como mostrado na Figura D8.
y = 4835,9x R² = 0,9996 0 500000 1000000 1500000 2000000 2500000 0 100 200 300 400 500 Áre a Concentração (ppm) 1, 728
Apêndices 110
Figura D8: Curva de calibração do ácido maléico.
Fonte: Autor. y = 22405x R² = 0,9962 0 2000000 4000000 6000000 8000000 10000000 12000000 14000000 0 100 200 300 400 500 Áre a Concentração (ppm)
Apêndices 111
APÊNDICE E – CROMATOGRAMAS DAS FASES LÍQUIDAS
Neste apêndice, são mostrados os cromatogramas de 1 amostra da fase líquida de cada catalisador testado.
E1 – Cromatograma de amostra líquida da análise com catalisador paligorsquita acidificada calcinada (tempo t = 180 min).
Fonte: Autor.
E2 - Cromatograma de amostra líquida da análise com catalisador Fe2O3/paligorsquita (tempo t = 180
min).
Apêndices 112
E3 - Cromatograma de amostra líquida da análise com catalisador carvão do lodo de esgoto (tempo t = 180 min).