Catalisadores nanoestruturados com nanotubos de carbono para remoção de poluentes orgânicos em águas residuais

Abstract

A contaminação da água por compostos orgânicos pode trazer consequências graves, tais como riscos elevados para a saúde pública e meio ambiente. Os processos catalíticos que empregam materiais nanoestruturados são uma das metodologias propostas para alcançar esse objetivo. O uso de nanotubos de carbono (NTC) como catalisadores têm atraído uma atenção crescente para aplicações ambientais, incluindo a oxidação de compostos orgânicos presentes nas águas poluídas por oxidação catalítica húmida, ozonização ou electrooxidação. As características peculiares dos NTC qualifica-os como potenciais materiais de elétrodos para a degradação oxidativa de poluentes orgânicos em águas residuais. Este trabalho teve, como base, estudos desenvolvidos anteriormente no domínio da eletroreatividade e parâmetros cinéticos dos compostos em estudo, usando a voltametria cíclica (VC). Foram realizadas eletrólises a potencial constante e a corrente constante dos ácidos oxálico e oxâmico, da anilina e dos corantes alaranjado de metilo e vermelho de metilo, em meio aquoso. Neste estudo foram utilizados catalisadores monometálicos e bimetálicos baseados em platina, paládio e ruténio-cobre suportados em NTC. Os elétrodos foram preparados por dispersão do material catalítico em carbono Toray (CT) utilizando uma solução de Nafion/água. A análise quantitativa dos produtos da reação foi realizada utilizando duas técnicas cromatográficas: a cromatografia iónica (CI) e a cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC).

The contamination of water by organic compounds can bring serious consequences, such as high risks to public health and the environment. Catalysis employing nanostructured materials is one of the methodologies proposed to remove these polluants. In the past few years, the use of carbon nanotubes (CNTs) as catalysts have attracted increasing attention for environmental applications, including the oxidation of organic compounds present in polluted waters by catalytic wet oxidation, ozonation or electro-oxidation. The peculiar characteristics of CNTs qualify them as potential electrode materials for the oxidative degradation of organic pollutants in wastewater. This work is based on previous studies, concerning the electroreactivity of some organic pollutants and kinetic parameters of their oxidation reactions, using cyclic voltametry. Electrolyses of oxalic and oxamic acids, aniline and methyl orange and methyl red dyes, in aqueous media, at constant potential and constant current were carried out. In these studies some metallic and bimetallic electrocatalysts based on platinum, palladium and rutheniumcopper supported on carbon nanotubos were used, in aqueous media. The electrodes were prepared by dispersion of the catalytic material on Toray carbon (CT) using a Nafion/water solution. The quantitative analysis of reaction products was performed using two chromatographic techniques: ionic chromatography and high performance liquid chromatography.