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Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná Different carbon nanotubes were tested in two-phase oxidative processes using hydrogen peroxide as oxidant in order to remove and degrade a model contaminant, quinoline, from isooctane, which simulated contaminated fossil fuels. The CNTs were produced by chemical vapor deposition (CVD) from different polymers. The use of low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP) and a mixture of these three in the proportion of 35:25:40, respectively, resulted in the CNTs defined as CNT LDPE 600, CNT LDPE 800, CNT HDPE 800, CNT PP 800 and CNT MIX 800, where 600 or 800 represent the temperature of pyrolysis considered in the synthesis. The use of such polymers simulated the production of CNTs from residual plastic. Prior to the biphasic oxidation runs, the organic phase underwent oxidation tests, being concluded that isooctane was not oxidized under the conditions used. Possible adsorption on the materials was also tested in the organic phase and in the biphasic medium. In both cases no significant adsorption was obtained. The produced CNTs were tested as catalysts in the oxidative processes of hydrogen peroxide in aqueous solution (CWPO) and in the biphasic medium. The performance of each material was analyzed in 24-hour reaction tests, at 80 °C, through monitorization of H2O2 degradation, quinoline concentration in oily and aqueous media, total organic carbon concentration, aromatics concentration in oily and aqueous media, and pH measurement. In addition to the tests carried out with the CNTs produced, a commercial CNT was also tested for comparison. Finally, all catalysts used fulfilled the proposed objective, 100% of quinoline being removed from the oily phase in the biphasic oxidation runs, up to 8 h of reaction, and degrading 100% of the contaminant by CWPO in 4 h. Other analyses revealed a complete degradation of H2O2 with all CNTs in the CWPO tests and in the biphasic oxidation runs, except for the commercial CNT in the biphasic oxidation run. The analysis of TOC and aromatics concentration show significant decreases with all tested carbon nanomaterials, while pH had a slight decrease in the CWPO runs and an increase in the biphasic oxidation runs. In summary, all carbon materials produced were efficient in the proposed process and are comparable to the performance obtained by the commercial CNT. Diferentes nanotubos de carbono foram testados em processos oxidativos bifásicos usando peróxido de hidrogênio como oxidante para remover e degradar um contaminante modelo, quinolina, do isooctano, o qual simulou combustíveis fósseis no processo. Os CNTs foram produzidos por deposição química em fase vapor (CVD) a partir de diferentes polímeros: polietileno de baixa densidade (LDPE), polietileno de alta densidade (HDPE), polipropileno (PP) e uma mistura destes três na proporção de 35:25:40, respectivamente. Os quais foram identificados como: CNT LDPE 600, CNT LDPE 800, CNT HDPE 800, CNT PP 800 e CNT MIX 800, onde 600 ou 800 representam a temperatura de pirólise considerada na síntese. O uso de tais polímeros simulou a produção de CNTs a partir de plástico residual. Antes das corridas de oxidação bifásica, a fase orgânica foi submetida a testes de oxidação, concluindo-se que o isooctano não foi oxidado nas condições utilizadas. A possível adsorção nos materiais também foi testada na fase orgânica e no meio bifásico. Em ambos os casos não foi obtida adsorção significativa. Os CNTs produzidos foram testados como catalisadores nos processos oxidativos do peróxido de hidrogênio em solução aquosa (CWPO) e no meio bifásico. O desempenho de cada material foi analisado em reações de 24 horas, a 80 °C, através do monitoramento da degradação de H2O2, concentração de quinolina em meio oleoso e aquoso, concentração de carbono orgânico total, concentração de aromáticos em meio oleoso e aquoso e medição de pH. Além dos testes realizados com os CNTs produzidos, também foi testado um CNT comercial para comparação. Por fim, todos os catalisadores utilizados atenderam ao objetivo proposto, sendo 100% da quinolina removida da fase oleosa nas corridas de oxidação bifásica, até 8 h de reação, e degradando 100% do contaminante por CWPO em 4 h. Outras análises revelaram uma degradação completa do H2O2 com todos os CNTs nos testes de CWPO e nas corridas de oxidação bifásica, exceto para o CNT comercial na corrida de oxidação bifásica. A análise da concentração de TOC e aromáticos mostrou decréscimos significativos com todos os nanomateriais de carbono testados, enquanto o pH teve uma ligeira diminuição nas execuções de CWPO e um aumento nas execuções de oxidação bifásica. Em resumo, todos os materiais de carbono produzidos foram eficientes no processo proposto e são comparáveis ao desempenho obtido pelo CNT comercial. |
