Estudo eletroquimico do efeito de surfactantes na eletrogeração de peroxido de hidrogenio
Barbara de Oliveira
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP OL4e
[Eletrochemistry study of surfactants' effect in hydrogen peroxide electrosynthesis]
Campinas, SP : [s.n.], 2007.
57f. : il.
Orientador: Rodnei Bertazzoli
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Resumo: Este trabalho apresenta o estudo do comportamento dos surfactantes catiônicos cloreto de tricaprilmetilamônio (Aliquat® 336) e cloreto de metiltributilamônio (Aliquat® 175) na eletrossíntese de peróxido de hidrogênio. Inicialmente, foram realizados experimentos de medida de tensão...
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Resumo: Este trabalho apresenta o estudo do comportamento dos surfactantes catiônicos cloreto de tricaprilmetilamônio (Aliquat® 336) e cloreto de metiltributilamônio (Aliquat® 175) na eletrossíntese de peróxido de hidrogênio. Inicialmente, foram realizados experimentos de medida de tensão superficial pelo método do anel de du Noüy, com o objetivo de encontrar a concentração micelar crítica dos surfactantes. As medidas foram realizadas em solução de K2SO4 0,1 mol L-1, em pH 3,5, a 25 ± 1°C. Uma CMC de a 4,0 10-5 ± 1,0 10-5 mol L-1 para o tensoativo A336 e 3,2 10-2 ± 1,0 10-2 mol L-1 para A175 foram consideradas. Em seguida, foram feitas voltametrias de varreduras lineares em solução de K2SO4 0,1 mol L-1, em pH 3,5, a 25 ± 1°C em solução saturada de oxigênio para diferentes concentrações dos surfactantes com o uso de um eletrodo de carbono vítreo monolítico (CVM). A partir dos voltamogramas obtidos, foram comparadas as separações entre os patamares de redução do O2 observados para as diferentes concentrações dos tensoativos. Também foram obtidos os gráficos de Levich, observando que o processo de redução é controlado por transporte de massa. A partir de relação linear destacada pelo gráfico de Levich, obtiveram-se os valores do coeficiente de difusão do oxigênio, que foram comparados com valores já obtidos na literatura. Os dados foram explorados acerca dos valores de CMC encontrados para os surfactantes. Posteriormente, foi realizada a redução direta do O2 à H2O2 em solução ácida na presença dos surfactantes em um reator eletroquímico de batelada com recirculação com catodo de carbono vítreo reticulado (CVR), sob diferentes concentrações dos tensoativos. Os experimentos foram conduzidos em solução de K2SO4 0,1 mol L-1, em pH 3,5, a 17 ± 1 °C em potencial constante a -1,6 V vs. Pt. A vazão de oxigênio gasoso em solução foi mantida em 6 L min-1 durante todos os ensaios. A máxima concentração de peróxido de hidrogênio gerado foi de 521,5 mg L-1 para a concentração de 1,0 10-5 mol L-1 do surfactante A336 durante 2 horas de eletrólise, com um consumo energético de 3,5 kWh kg-1 e uma eficiência de corrente de 72 %. Já para o surfactante A175, sob as mesmas condições, o máximo de peróxido gerado foi de 471,0 mg L-1 para a concentração de 1,0 10-5 mol L-1 do surfactante
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Abstract: As a first step of the investigation, experiments of surface strength measurement were performed by using the du Nouy method, to determine of the surfactants¿ Critical Micelle Concentration (CMC). Concentrations ranging 4.0 10-5 ± 1.0 10-5 mol L-1 and from 3.2 10-2 ± 1.0 10-2 mol L-1 for...
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Abstract: As a first step of the investigation, experiments of surface strength measurement were performed by using the du Nouy method, to determine of the surfactants¿ Critical Micelle Concentration (CMC). Concentrations ranging 4.0 10-5 ± 1.0 10-5 mol L-1 and from 3.2 10-2 ± 1.0 10-2 mol L-1 for A336 and A175, respectively, were considered. Experiments were carried out in a K2SO4, 0.1 mol L-1 solution, pH 3.5 and temperature of 25 ± 1 oC. Then, linear sweep voltammetry technique was used to record i/E couples on vitreous carbon disc electrode in oxygen saturated 0.1 mol L-1 K2SO4 solution, pH 3.5, in a cell of three electrode. By the examination of the voltammograms for oxygen reduction were identified a dependence of the surfactant concentration. I/E values in the region of mass transfer control were organized in Levich plots, which through at the oxygen diffusion coefficients were calculated as a function of the surfactants concentration. In a sequence of the investigation, the electrosynthesis of hydrogen peroxide was carried out in a flow electrochemical reactor in which the O2 saturated solution was recirculated through a reticulated vitreous carbon cathode. Different concentrations of surfactants were used. Potential selected for the runs was ¿1.6V vs. Pt and oxygen flow rate was 6 L min-1. In two hours of electrolysis, 521.5 mg L-1 of H2O2 was generated using 1,0 10-5 mol L-1 of A336. Current efficiency was 72% and energy consumption was 3.5 kWh kg-1 of hydrogen peroxide. By using the same concentration of A175, hydrogen peroxide concentration was 471.0 mg L-1
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