Preparation and characterization of PBO2 films on different substracts and MNO2 film on carbon fibre for application in the electrochemical treatment of simulated wastewaters

Filmes de PbO2 foram crescidos sobre diferentes substratos (Ti-Pt, ADE, FC e Pb), a densidade de corrente constante de 20 mA cm-2, usando duas metodologias: eletrodeposição a partir de solução de Pb(NO3)2 0,1 mol L-1, LSS 1,7 mmol L-1 e HNO3 0,1 mol L-1 e anodização de chumbo em solução de H2SO4 3 mol L-1. Todos os filmes de PbO2 apresentaram características importantes, tais como: morfologia homogênea e compacta, crescimento bastante uniforme e boa aderência. O filme compósito de MnO2 foi preparado a partir de pó de MnO2 eletrolítico [80 % (m/m)], negro de acetileno [10 % (m/m)] e PVDF [10 % (m/m)] e então aplicado sobre fibra de carbono (FC). As propriedades físicas e eletroquímicas destes diferentes materiais de eletrodo foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, difratometria de raios X, varredura linear de potencial e voltametria cíclica. Os filmes de PbO2 obtidos por eletrodeposição apresentaram principalmente a fase â-PbO2 tetragonal, enquanto que o filme de PbO2 obtido por anodização apresentou uma mistura de óxidos com as seguintes fases: â-PbO2 tetragonal e á-PbO2 ortorrômbica, PbO e PbSO4. O MnO2 eletrolítico foi obtido principalmente com a fase å-MnO2. O eletrodo Pb/PbO2 apresentou um bom desempenho em relação à RDO. Dentre os eletrodos obtidos por eletrodeposição (Ti-Pt/PbO2, ADE/PbO2 e FC/PbO2), o eletrodo FC/PbO2 apresentou os maiores valores de área superficial e sobrepotencial para a RDO. O eletrodo FC/MnO2 não apresentou um bom desempenho em relação à RDO comparado com os demais eletrodos estudados. O eletrodo Pb/PbO2 foi aplicado, a densidade de corrente constante de 5 mA cm-2, na oxidação de uma solução contendo 0,05 mol L-1 de íons Cr3+, apresentando uma eficiência de conversão de íons Cr3+ a Cr6+ de cerca de 90%. O eletrodo de FC/PbO2 também foi aplicado na descoloração de uma solução de corante AR 19 simulada (100 mg L-1), utilizando um reator tipo filtro prensa. Uma eficiência de descoloração de 99,5% foi obtida nas seguintes condições experimentais: fluxo de eletrólito de 7,0 L min-1, densidade de corrente de 30 mA cm-2 e concentração de cloreto de 70 mmol L-1. Ao final do processo de oxidação foi encontrado um valor do parâmetro alemão DFZ 10 vezes menor que o valor máximo (3 m-1) estabelecido antes do descarte no meio ambiente.PbO2 films were grown on different substrates (Ti-Pt, ADE, FC and Pb), at constant current density of 20 mA cm-2, using two methodologies: electrodepositon from 0.1 mol L-1 Pb(NO3)2, 1.7 mmol L-1 LSS and 0.1 mol L-1 HNO3 solution and lead anodization in 3 mol L-1 H2SO4 solution. All PbO2 films presented important characteristics such as: homogeneous and compact morphology, quite uniform growth and good adherence. MnO2-composite film was prepared from electrolytic MnO2 powder [80 % (m/m)], carbon black [10 % (m/m)] e PVDF [10 % (m/m)] and then applied on carbon fibre (FC). The physical and electrochemical properties of these different electrode materials were characterized by scanning electronic microscopy, X-ray diffratometry, linear potential scan and cyclic voltammetry. The PbO2 films obtained by electrodeposition presented mainly the tetragonal phase â-PbO2, while the PbO2 film obtained by anodization presented an oxide mixture with the following phases: tetragonal â-PbO2, orthorhombic á-PbO2, PbO and also PbSO4. The electrolytic MnO2 was obtained mainly with the phase å- MnO2. The Pb/PbO2 electrode presented the best performance regarding OER. Among the electrodes obtained by electrodeposition (Ti-Pt/PbO2, ADE/PbO2 and FC/PbO2), the FC/PbO2 electrode presented higher values of superficial area and overpotential for the OER. The FC/MnO2 did not present good performance regarding OER. The Pb/PbO2 electrode was applied, at constant current density of 5 mA cm-2, in the oxidation of 0.05 mol L-1 Cr3+ ions solution, presenting a conversion efficiency of Cr3+ to Cr6+ ions of 90 %. The FC/PbO2 was also applied in the decolorization of the BR 19 dye solution (100 mg L-1), using a filter-press reactor. A decolorization efficiency of 99.5 % was obtained in the following experimental conditions: flow rate of 7.0 L min-1, current density of 30 mA cm-2 and chloride concentration of 70 mmol L-1. At the end of the oxidation process, a value of the German parameter DFZ 10 times lower than the maximum value (3 m-1) established before discarding in the environment was found