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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/11536| Título: | Produção de catalisadores a base de cobalto oriundo de baterias exauridas para aplicação fotocatalítica |
| Autor(es): | Rodrigues, Giovani Damian |
| Orientador(es): | Oliveira, Ana Paula de |
| Palavras-chave: | Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.) Baterias elétricas Catalisadores Recycling (Waste, etc.) Electric batteries Catalysts |
| Data do documento: | 5-Jul-2019 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Francisco Beltrao |
| Citação: | RODRIGUES, Giovani Damian. Produção de catalisadores a base de cobalto oriundo de baterias exauridas para aplicação fotocatalítica. 2019. 65 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2019. |
| Resumo: | No presente trabalho, estudou-se a recuperação de cobalto, nas formas de óxido e hidróxido de cobalto oriundo de baterias íon-lítio exauridas, utilizando duas principais rotas, sendo elas por evaporação e por precipitação química. O material recuperado foi caracterizado por técnicas estruturais, morfológicas e elementares, sendo aplicado no processo de fotocatálise visando degradação do corante azul reativo 5G. Os testes de fotocatálise foram conduzidos em uma caixa com irradiação UV, onde foi avaliado o potencial de mineralização de cada catalisador produzido (H1, O1, H2, O2, H3, O3, H4 e O4). Empregou-se a dosagem de 0,1g de catalisador e adição de 100μL de peróxido de hidrogênio (H2O2) para a degradação de 100mL da solução de corante (pH 2) com concentração inicial de 50 mg L−1. A variação da concentração com o tempo foi determinada por leitura da absorbância em espectrofotômetro (UV-Vis) nos tempos de 0, 5, 10, 20, 40, 60, 80 e 100 minutos de reação. Todos os catalisadores apresentaram excelentes resultados, com destaque para a amostra O4, que atingiu 99,4% de degradação do corante azul reativo 5G e equilíbrio próximo dos 60 minutos de reação. Fez-se também a avaliação da influência do pH na taxa de degradação do corante. Para isso, utilizou-se o catalisador de óxido de cobalto (O4), que apresentou melhor desempenho em pH 2, e empregou-se nos ensaios os valores de pH: 2, 3, 4, 6, 8 e 10. Foi constatado que a degradação do corante azul reativo pelo processo de fotocatálise pode ser conduzida em qualquer pH, sendo o meio ácido (pH 2) o melhor cenário para o processo, embora a mineralização em pH 8 tenha ocorrido rapidamente (primeiros 10 minutos de reação), podendo, para alguns casos, atender as concentrações de interesse e viabilizar ainda mais o processo devido ao curto tempo de degradação. Sugeriu-se o modelo de pseudo-primeira ordem para tentar descrever os dados experimentais, onde foi verificado ótimos ajustes para os catalisadores H1, O1, H2 e O2. Para os catalisadores H3, O3, H4 e O4, percebeu-se uma ligeira divergência, se fazendo necessário o estudo de outro modelo que melhor descrevesse os dados experimentais. Diante disso o trabalho mostra vias de um processo ambientalmente e economicamente sustentável, uma vez que faz a reciclagem de um resíduo contendo materiais tóxicos e o atribui a possibilidade de uma aplicação mais nobre, como sendo o processo de fotocatálise no tratamento de efluentes. |
| Abstract: | In the present work, the recovery of cobalt, in the forms of oxide and cobalt hydroxide from exhausted lithium-ion batteries, was studied using two main routes, being these by evaporation and chemical precipitation. The recovered material was characterized by structural, morphological and elementary techniques, being applied in the photocatalysis process aiming at the degradation of the reactive blue dye 5G. The photocatalysis tests were conducted in a box with UV irradiation, where the mineralization potential of each catalyst produced (H1, O1, H2, O2, H3, O3, H4 and O4) was evaluated. The dosage of 0.1 g of catalyst and addition of 100 L of hydrogen peroxide (H2O2) was used for the degradation of 100mL of the dye solution (pH 2) with initial concentration of 50 mg L−1. The concentration variation over time was determined by reading the absorbance spectrophotometer (UV-Vis) at times of 0, 5, 10, 20, 40, 60, 80 and 100 minutes of reaction. All the catalysts presented excellent results, with emphasis on the O4 sample, which reached 99.4 % degradation of the reactive blue dye 5G and equilibrium close to 60 minutes of reaction. The influence of pH on the rate of degradation of the dye was also evaluated. For this, the cobalt oxide (O4) catalyst was used, which presented better performance at pH 2, and the pH values were used: 2, 3, 4, 6, 8 and 10. It was verified that the degradation of the reactive blue dye by the photocatalysis process can be conducted at any pH, the acid medium (pH 2) being the best scenario for the process, although the mineralization at pH 8 occurred rapidly (the first 10 minutes of reaction). , for some cases, to meet the concentrations of interest and to make the process even more feasible due to the short degradation time. The pseudo-first order model was suggested to try to describe the experimental data, where great adjustments were verified for catalysts H1, O1, H2 and O2. For catalysts H3, O3, H4 and O4, a slight divergence was observed, making it necessary to study another model that best describes the experimental data. Therefore, the work shows pathways of an environmentally and economically sustainable process, since it recycles a residue containing toxic materials and assigns it the possibility of a nobler application, such as the process of photocatalysis in the treatment of effluents. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/11536 |
| Aparece nas coleções: | FB - Engenharia Química |
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