Última alteração: 2019-10-01
Resumo
A deionização capacitiva (DIC) é um método que se baseia nos conceitos de capacitância da dupla camada elétrica (DCE) para a remoção de íons presentes na fase aquosa. Os íons são armazenados na DCE que se forma quando um eletrodo é polarizado, o que faz da DIC uma alternativa tecnológica para processos que envolvem deionização e dessalinização. Por estes motivos decidiu-se estudar a aplicação da DIC na dessalinização de águas salobras para a produção de água potável. A escolha do material de eletrodo é um dos principais fatores que afetam o rendimento do processo DIC. Recentemente, em nosso grupo de pesquisa, foram produzidos carvões ativados usando como precursor o polímero condutor polianilina dopado com diferentes ânions. Estes materiais apresentaram uma grande capacidade de eletrossorção decorrente do fato de apresentarem elevada área superficial específica (1268 – 2652 m²/g) associada à presença de mesoporos (6 – 58%). Neste trabalho, estudou-se a capacidade de eletrossorção utilizando eletrodos de carvão ativado preparados a partir da polianilina dopada com ânions SO42-.
Carvões ativados de polianilina dopada com SO42-(PAC/S) foram preparados variando-se três fatores, temperatura de carbonização (Tc: 400°C; 500°C; 600°C), temperatura de ativação (Ta: 650°C; 750°C; 850°C) e a proporção mássica de KOH/Polianilina carbonizada usada na ativação (P: 1/1; 1/2; 1/3), utilizando um planejamento fatorial do tipo box-Behnken. Estes materiais foram usados para o preparo de eletrodos que então foras submetidos a experimentos de dessalinização em conjunto com eletrodos preparados a partir do carvão comercial YP-80F, este como eletrodo positivo e o PAC/S como eletrodo negativo. Optou-se para este tipo de assimetria nos experimentos de dessalinização devido a um resultado prévio onde observou-se que o PAC/S quando utilizado em configuração simétrica, isto é, ambos eletrodos do mesmo material, apresenta baixa capacidade de adsorção de sal (CAS). Porém, em uma configuração assimétrica (PAC/S e YP-80F) obteve-se uma grande melhora nos valores de CAS. O processo de dessalinização foi analisado em termos de CAS, consumo energético (η) e eficiência de carga (QE).
Os resultados de dessalinização foram analisados estatisticamente e revelaram que para a CAS a temperatura de ativação e a proporção de KOH tiveram efeitos significativos, sendo que para maiores valores de Ta e P, melhor é a performance do material para a eletrossorção. Não foi observado um efeito significativo da temperatura de carbonização, porém existe a presença de um pequeno efeito de interação entre Tc e P, onde para valores de P elevamos o aumento de Tc causa um pequeno aumento do valor de CAS; porém, o uso de temperaturas de carbonização maiores que 400°C não se justificaria. O melhor resultado de CAS obtido foi de 18 mg/g para o material preparado com aplicando-se valores de Tc, Ta e P iguais a 500°C, 850°C e 3/1, respectivamente. Para o consumo energético foram verificados efeitos de Tc e Ta, sendo observado um ponto de mínimo para o material obtido a Tc = 515°C e Ta = 775°C. Para QE não observou-se nenhuma correlação estatística entre as variáveis analisadas.