Analysis of the influence of the palladium content on tiO2 matrix for the degradation of volatile organic compounds

Orientador: Edson TomazDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: A emissão de compostos orgânicos voláteis (COV) devido às atividades antropogênicas, principalmente do processo industrial, é um dos principais fatores causadores da deterioração da qualidade do ar. Sabe-se que muitos COV contribuem para a formação de ozônio troposférico, que apresenta elevado potencial de risco para a saúde humana. O desenvolvimento de técnicas que reduzam ou eliminem a emissão dessas substâncias tem sido a forma encontrada para minimizar a degradação do meio ambiente. Uma das áreas de estudo que tem contribuído para o controle das emissões desses poluentes é a fotocatálise heterogênea, cujos princípios envolvem a ativação de um material semicondutor (geralmente TiO2) por uma fonte luminosa. Neste trabalho foi analisada a influência do teor de paládio (Pd) em TiO2, na degradação de n-octano e iso-octano. O sistema foi constituído por reator tubular cilíndrico, contendo um tubo de quartzo e uma lâmpada UV (100 W, 254 nm), ambos centrados no seu interior. Para estudar a influência do paládio, o TiO2 foi impregnado com nanopartículas de Pd em diferentes teores: 0,4%, 0,7% e 1,0%. As amostras foram preparadas pelo método de redução de NaBH4 e caracterizadas por técnicas analíticas de XRD, XPS, BET e Reflexão Difusa UV-Vis. Os testes fotocatalíticos foram realizados mantendo a concentração de entrada em torno de 100 ppmv de COV, umidade entre 70% e 80% e temperatura em torno de 55 °C. Ambos os fluxos de entrada e saída foram analisados instantaneamente por um analisador de hidrocarbonetos totais com ionização de chama (Thermo Scientific ¿ Model 51i - FID). Os dados experimentais mostram que a adição de paládio melhorou a performance do sistema reacional, sendo 0,4% e 0,7% os melhores teores para a oxidação do octano e do iso-octano, respectivamente. O modelo cinético de pseudo-primeira ordem mostrou um bom ajuste para os dados de ambos os VOCsAbstract: The emission of volatile organic compounds (VOC) due to anthropogenic activities, mainly from the industrial process, is one of the major factors causing deteriorating air quality. It is well known that many VOC contribute to the formation of ground-level ozone that may cause potential hazard to human health. The development of techniques that reduce or eliminate the emission of these substances has been the way found in response to minimize the degradation of the environment. One of the areas of study that has contributed to the control of emissions of these pollutants is heterogeneous photocatalysis, whose principles involve the activation of a semiconductor material (usually TiO2) by sunlight or artificial light. This work analyzed the influence of the palladium (Pd) content loaded in TiO2 in the degradation of n-octane and iso-octane. The system was composed of a cylindrical shell containing a quartz tube and a UV lamp (100 W, 254 nm) both centered on its inside. To study the influence of palladium, TiO2 was loaded with nanoparticles of Pd in different contents: 0.4%, 0.7% and 1.0%. The samples were prepared by NaBH4 reduction method, and characterized by analytical techniques of XRD, XPS, BET and UV-Vis Diffuse Reflectance. The photocatalytic tests were performed keeping inlet concentration around 100 ppmv of VOC, humidity between 70% and 80% and temperature around 55 °C. Both inlet and outlet flows were analyzed online by a Total Hydrocarbon Analyzer with Flame Ionization Detector (Thermo Scientific¿ Model 51i - FID). The conversion data show that palladium has been improved the performance of the reaction system, and 0.4% and 0.7%/Pd showed better oxidation results to degradation octane and iso octane, respectively. The Kinect model of pseudo first order showed a good fit for the data, for both VOCsMestradoEngenharia de ProcessosMestre em Engenharia Química153206/2013-6CNP