Dissertação/Tese APLICAÇÃO DO PROCESSO OXIDATIVO AVANÇADO ELETROQUÍMICO (POAE) MEDIANTE USO DE REATOR FILTRO PRENSA DO TIPO ELETRÓLITO POLIMÉRICO SÓLIDO NO TRATAMENTO DE EFLUENTES AQUOSOS SIMULADOS CONTENDO FÁRMACOS DE RELEVÂNCIA AMBIENTAL - PPGQ

Um anodo permeável a fluido constituído por filme fino de dióxido de estanho dopado com antimônio (Sb-SnO2) foi preparado por decomposição térmica sobre suporte de tela de aço ASTM 316 e utilizado em reator eletroquímico do tipo filtroprensa. O filme e o pó do óxido foram investigados pelas técnicas de energia dispersiva de raios-X (EDX), difratometria de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). O estudo do EDX indicou uma razão efetiva Sb/Sn maior que a nominal devido a volatilização do Sn. O DRX revelou que o SnO2 está presente na estrutura rutila, não sendo verificado a presença de picos relacionados ao óxido de antimônio devido sua baixa concentração. O estudo de MEV revelou a formação de filme compacto e não poroso, com presença de cristalitos superficiais. Para a caracterização eletroquímica do anodo Sb-SnO2 foi realizado estudo de voltametria cíclica, sendo obtido a partir da curva voltamétrica uma baixa densidade superficial de carga, ou seja, o eletrodo é de morfologia compacta. A curva de polarização revelou que o sobrepotencial para a reação de desprendimento de oxigênio (RDO) é de aproximadamente 1,75 V/ECS. O anodo Sb-SnO2 alojado numa célula filtro-prensa na condição de “zero-gap” foi utilizado na degradação eletroquímica individual dos fármacos Diclofenaco Sódico e Paracetamol (Acetominofeno) na total ausência de eletrólitos líquidos. Os fatores que influenciam a taxa de degradação, tais como a densidade de corrente aplicada (5–25 mA/cm2) e a concentração inicial dos fármacos (30–70 mg/L) foram avaliados. A degradação dos fármacos seguiu a cinética de pseudo-primeira ordem, sendo monitorada por análise da demanda química de oxigênio (DQO), cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e espectros na região do ultravioleta-visível (Uv/Vis). Foram verificadas taxas de degradações superiores a 80% após 3,5 h de reação com a geração de subprodutos. O grau de instabilidade do eletrodo foi avaliado em função do seu tempo de uso. O anodo Sb-SnO2 apresentou uma boa eficácia para a remoção dos fármacos Diclofenaco Sódico e Paracetamol (Acetominofeno) dissolvidos em águas, mas com um curto tempo de vida útil.

A fluid-permeable thin film anode composed by tin dioxide doped with antimony (Sb-SnO2) was prepared by thermal decomposition onto a ASTM 316 stainless steel screen support, and applied in a filter-press electrochemical reactor. The film and the oxide powder were investigated by the energy dispersive x-ray (EDX), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques. The EDX study revealed an effective Sb/Sn ratio higher than the nominal one due to the volatilization of Sn. The XRD revealed that SnO2 is present as a rutila structure, not being verified the occurrence of peaks related to the antimony oxide due its low concentration. SEM analysis showed the formation of compact and non-porous film, with the presence of surface crystallites. For the electrochemical characterization of the Sb-SnO2, it was carried out a cyclic voltammetry study, being obtained from the voltammetric curve a low surface charge density, i.e., the electrode has a compact morphology. The polarization curve showed that the overpotential for the oxygen evolution reaction (OER) is about 1.75 V/SCE. The Sb-SnO2 anode housed in a filter-press cell in the zero-gap condition was applied on the electrochemical degradation of the Sodium Diclofenac and Paracetamol (acetominophen) drugs in the total absence of liquid electrolytes. Factors affecting the degradation rate, such as the applied current density (5–25 mA/cm2) and the initial concentration of drugs (30–70 mg/L) were evaluated. The degradation of drugs followed the pseudo first-order kinetics, being monitored by analysis of the chemical oxygen demand (COD), high performance liquid chromatography (HPLC) and spectra in the ultraviolet-visible (UV/Vis) region. It was verified degradation rates higher than 80% after 3.5 h of reaction with the formation of byproducts. The degree of electrode instability was evaluated as a function of its use time. The Sb-SnO2 anode exhibited a good efficiency for the removal of the drugs Diclofenac and Paracetamol (acetominophen) dissolved in water, but with a short service life.