Comissão
Estatuto
Histórico
Localização
Contato
BIQ
BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autora: Alberici, Rosana Maria
Título: Destruição de Compostos Orgânicos Voláteis em Fase Gasosa por Fotocatálise Heterogênea
Ano: 1996
Orientador: Prof. Dr. Wilson de Figueiredo Jardim
Departamento: Química Analítica
Palavras-chave: Fotocatálise, Compostos orgânicos voláteis, Dióxido de titânio, Fase gasosa
Resumo: A fotocatálise heterogênea em fase gasosa foi aplicada à destruição de diferentes classes de compostos orgânicos voláteis (VOCs), incluindo cetonas, álcoois, alcanos e alcenos clorados, aromáticos, um éter, um acetal e um composto nitrogenado. Para isso foi utilizado um reator anular em fluxo construído com um cilindro de vidro de 855 mm de comprimento e 34,9 mm de diâmetro interno. O TiO2 (P25 -Degussa) foi adsorvido na superficie interna do reator numa densidade de recobrimento de 3,2x10 g.cm. A iluminação foi proporcionada por duas fontes de irradiação: lâmpada luz negra (30W) ou lâmpada germicida (30W) com um máximo de emissão em 365 e 254 nm, respectivamente. A lâmpada foi fixada no centro do reator. O fotorreator foi operado usando ar sintético (21% de oxigênio e 23% de umidade relativa) ou nitrogênio como gás de arraste. A temperatura no interior do reator foi de 502°C. Após o equilibrio gás- sólido ter se estabelecido no escuro, a luz foi acesa e a conversão foi monitorada em intervalos regulares usando GC-FID. A maioria dos VOCs foi degradada utilizando-se concentrações na faixa 400-600 ppmv e vazões de 200 mL.min. As condições experimentais utilizadas proporcionaram velocidades de degradação que foram essencialmente livres de limitações por transferência de massa. Para a maioria dos VOCs testados as taxas de conversão foram superiores a 85%. Investigações mais detalhadas foram feitas para a degradação de tolueno e piridina, e os resultados demonstraram que é possível otimizar as condições experimentais a fim de se obter maiores taxas de degradação. Tetracloreto de carbono não foi passível de fotodegradação, embora a adição de metanol tenha favorecido o processo. Nenhum sub-produto estável foi detectado por GC/MS para todos os VOCs testados nestas condições experimentais. Não foi observada perda da atividade fotocatalítica para a maioria dos compostos testados. Por exemplo, a degradação de ~100% de tricloroetileno (800 ppmv) foi mantida por um período superior a 50 h. Desativação catalítica só foi detectada na fotodestruição de tolueno, quando a porcentagem de degradação caiu para 20,9% após 150 minutos de irradiação. Entretanto, a atividade inicial foi facilmente restaurada por iluminação na presença de H2O2. A aplicação do processo fotocatalítico a misturas de compostos e efluentes reais também foi verificada. O tratamento combinado TiO2/O3/UV mostrou-se bastante eficiente na destruição de tolueno e piridina. Os resultados demonstraram a habilidade do processo em destruir diversas classes de compostos orgânicos presentes na atmosfera, comprovando assim a aplicabilidade desta técnica à descontaminação ambiental.
Abstract: Gas-solid heterogeneous photocatalysis was applied to the destruction of different classes of Volatile Organic Compounds (VOCs), including ketones, alcohols, chlorinated alkanes and alkenes, aromatics, an ether, an acetal and one nitrogenated compound. An annular plug flow photoreactor was constructed using a glass cylinder measuring 855 mm with 34.9 mm internal diameter. The internal surface of the glass tube was coated with TiO2 (P25 -Degussa) at a loading density of 3.2x10 g.cm using the simple soaking/drying coating method. Illlumination was provided by two light sources: a 30W black-light with maximum light intensity output at 365 nm, or a 30W germicidal lamp with a maximum at 254 nm. The lamp was fixed at the center of the photoreactor. The photoreactor was fed under room temperature using a synthetic air (21% oxygen and 23% relative humidity) stream contaminated with 400-600 ppmv of the target VOC at a flow rate of 200 mL.min. The temperature of the reactor was 50 2°C. After the gas-solid equilibrium was established in the dark, the light was turned on and the conversion rate was monitored at time intervals using GC-FID. Experimental conditions provided reaction rates that were essentially free of mass transfer influences. For the vast majority of VOCs tested, after the steady-state was reached (typically 1h), conversion rates were above 85% for more than half of the 17 VOCs tested. Also, long-term conversion was obtained in this work for all tested compounds. For example, a TCE (800 ppmv) conversion near 100% was achieved during 50h of continuous operation. Catalyst deactivation was detected during photodestruction of toluene only, when the degradation yield dropped to 20.9% after 150 min of irradiation. However, the initial activity was easily restored by illumination in the presence of H2O2. No stable byproducts were detected by GC/MS for all VOCs tested under the experimental set-up and conditions described. Toluene and pyridine were investigated in details, and there is possibility of reaction optimization by changing the experimental conditions. Carbon tetrachloride photoreduction was investigated in the presence and absence of electrons donor (methanol). It was observed that the presence of methanol results in higher degradation rates. This method was also applied to rnixtures of compounds and wastewaters. The process TiO2/O3/UV was efficient in the destruction of toluene and pyridine. The capacity of the process to destroy different classes of organic compounds present in the atmosphere was demonstrated.
Arquivo (Texto Completo): vtls000107755.pdf ( tamanho: 4,70MB )

Instituto de Química / Caixa Postal n° 6154
Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP
13083 - 970, Campinas, SP, Brasil
e-mail: biq@iqm.unicamp.br
© 2012-2014 BIQ