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Título: Avaliação da degradação de poluentes orgânicos utilizando catalisador de cobalto sintetizado a partir de baterias íon-lítio exauridas
Título(s) alternativo(s): Assessment of the degradation of organic pollutants using synthesized cobalt catalys from depleed lithium-ion batteries
Autor(es): Krindges, Andrini
Orientador(es): Schmitz, Ana Paula de Oliveira
Palavras-chave: Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.)
Catalisadores
Corantes
Resíduos industriais
Recycling (Waste, etc.)
Catalysts
Colorings matter
Factory and trade waste
Data do documento: 21-Mai-2021
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Francisco Beltrao
Citação: KRINDGES, Andrini. Avaliação da degradação de poluentes orgânicos utilizando catalisador de cobalto sintetizado a partir de baterias íon-lítio exauridas. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia Química) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2021.
Resumo: No presente trabalho, estudou-se a recuperação do cobalto (Co) a partir de baterias de íon-lítio exauridas oriundas de notebooks, adotando a metodologia de precipitação química para a recuperação do óxido de cobalto (CoOx). O material recuperado foi submetido a análises de caracterização de fisissorção de N2, MEV, TXRF, DRX, FTIR, e Raman, as quais forneceram informações sobre a estrutura, morfologia e a concentração elementar do material sintetizado. O CoOx foi empregado como catalisador nos ensaios de degradação do corante azul reativo 5G com concentração inicial de 100 mg L-1 utilizando as técnicas de fotólise, catálise e fotocatálise. Com o intuito de encontrar as melhores condições operacionais, empregou-se o planejamento experimental DCCR 22 utilizando 2 variáveis independentes, sendo elas pH e dosagem de catalisador, considerando-se como resposta a porcentagem de degradação do corante azul reativo 5G para os ensaios de catálise e fotocatálise. As melhores condições operacionais indicadas foram para pH 1,8 e dosagem de catalisador 1,5 g L-1, obtendo-se 83,32% de degradação para a catálise e 99,13% para a fotocatálise. Além disso, foram realizados ensaios cinéticos de degradação, com condições operacionais de pH 2 e dosagem de catalisador 1 g L-1 para as técnicas de fotólise, catálise e fotocatálise. O processo de catálise apresentou-se como a melhor proposta de degradação, considerando a viabilidade econômica e sustentável do processo por não ser requerida a exposição de luz UV para o tratamento, verificando-se degradação maior que 80% a partir de 60 minutos de operação. Para os ensaios de reuso do catalisador, verificou-se que não se teve perdas significativas na eficiência catalítica do CoOx, possibilitando o uso em mais ciclos de degradação do corante azul reativo 5G. Ademais, foram realizados ensaios de degradação de poluentes utilizando o catalisador sintetizado e a luz solar como fonte de fotoativação, demostrando-se promissor para o tratamento dos efluentes avaliados como de industrias de tintas, laticínio, frigorífico e o corante têxtil preto sulfuroso. Neste contexto, a síntese do catalisador CoOx mostrou-se viável economicamente e ambientalmente, visto que, utiliza-se o conceito de economia circular, criando novos produtos e consequentemente reduzindo impactos ambientais decorrentes de resíduos sólidos (baterias íon-lítio) e líquidos (efluentes industriais) que necessitam de uma adequada destinação.
Abstract: In the present work, the recovery of cobalt (Co) from exhausted lithium-ion batteries from notebooks was tudied, adopting the chemical precipitation methodology for the recovery of cobalt oxide (CoOx). The recovered material was subjected to physiosorption of N2, MEV, TXRF, DRX, FTIR, and Raman characterization analyzes, which provided information on the structure, morphology and elementary concentration of the synthesized material. CoOx was used as a catalyst in the degradation tests of reactive blue 5G dye with an initial concentration of 100 mg L-1 using the techniques of photolysis, catalysis and photocatalysis. In order to find the best operational conditions, the DCCR 22 experimental design was used using 2 independent variables, namely pH and catalyst dosage, considering as a response the degradation percentage of the 5G reactive blue dye for the catalysis tests and photocatalysis. The best operational conditions indicated were for pH 1.8 and catalyst dosage 1.5 g L-1, obtaining 83.32% degradation for catalysis and 99.13% for photocatalysis. In addition, kinetic degradation tests were performed, with operating conditions of pH 2 and 1 g L-1 catalyst dosage for photolysis, catalysis and photocatalysis techniques. The catalysis process was presented as the best degradation proposal, considering the economic and sustainable viability of the process, as UV light exposure is not required for the treatment, with a degradation greater than 80% after 60 minutes of operation. For the reuse tests of the catalyst, it was found that there were no significant losses in the catalytic efficiency of CoOx, enabling the use in more degradation cycles of the reactive blue 5G dye. In addition, pollutant degradation tests were carried out using the synthesized catalyst and sunlight as a photoactivation source, showing promise for the treatment of effluents evaluated as from the paint, dairy, refrigerator and sulfur black textile dye industries. In this context, the synthesis of the CoOx catalyst proved to be economically and environmentally viable, since the circular economy concept is used, creating new products and consequently reducing environmental impacts resulting from solid waste (lithium-ion batteries) and liquids (effluents) that need an appropriate destination.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26295
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