Orientador: Edson Tomaz

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Compostos orgânicos voláteis (COV) são poluentes do ar e geralmente encontrados na atmosfera em locais com grande concentração urbana e industrial. Dependendo da concentração presente na atmosfera, estes compostos podem afetar a saúde humana, aumentar as concentrações de ozônio ao nível do...

Resumo: Compostos orgânicos voláteis (COV) são poluentes do ar e geralmente encontrados na atmosfera em locais com grande concentração urbana e industrial. Dependendo da concentração presente na atmosfera, estes compostos podem afetar a saúde humana, aumentar as concentrações de ozônio ao nível do solo e a formação de aerossóis orgânicos secundários, além de ampliar o efeito estufa. A fotocatálise heterogênea tem sido uma técnica bastante utilizada por ser eficaz e economicamente viável, pois o processo de conversão dos COV não requer operação em altas temperaturas e utiliza dióxido de titânio como catalisador. Algumas variáveis do sistema, como tempo espacial, a concentração do COV, o tipo de catalisador, fonte luminosa, entre outros, podem influenciar no processo de fotocatálise. Alguns estudos demonstram o aumento da eficiência na conversão dos COV com a adição de ozônio ao sistema experimental, pois o mesmo aumenta o número de agentes redutores da reação. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi realizar a conversão de COV, através da fotocatálise heterogênea em fase gasosa, com uso de dióxido de titânio (TiO2), irradiação de luz UV e ozônio gasoso em diferentes concentrações. No sistema experimental foi utilizado um reator tubular recoberto internamente com dióxido de titânio, radiação de luz UV através de uma lâmpada germicida caracterizada por comprimentos de onda de 254 nm e 100 W de potência, e adição de ozônio gasoso. As análises de concentração de entrada e saída do reator foram realizadas por um monitor contínuo de hidrocarbonetos totais com detector de ionização de chamas (THC-FID). Os compostos, e suas respectivas concentrações, ciclohexano (98 %), 2,2,4-trimetilpentano (> 99 %), n-octano (98 %) e tolueno (99,5 %) foram selecionados para a realização dos testes de conversão por apresentarem diferenças em suas cadeias carbônicas. Dentre estes compostos, o ciclohexano e 2,2,4-trimetilpentano apresentaram conversões próximas de 90 % e o n-octano 97,5 %, variando apenas a concentração de ozônio com os tempos espaciais fixos. A influência do ozônio também foi estudada na conversão do ciclohexano com diferentes frações de umidade e no ensaio de desativação catalítica em presença do composto aromático tolueno, que mostrou resultados diferentes aos encontrados na literatura, pois apresentou conversão de aproximadamente 40 %, em condição próxima ao estado estacionário por 4 horas. Devido às altas conversões obtidas por meio dos dados coletados, pode-se comprovar a eficácia da fotocatálise heterogênea em fase gasosa

Abstract: Volatile organic compounds (VOC) are pollutants of the air and usually found in the atmosphere in places with large urban and industrial concentrations. Depending on the concentration present in the atmosphere, these compounds can affect human health, increase ozone concentrations at...

Abstract: Volatile organic compounds (VOC) are pollutants of the air and usually found in the atmosphere in places with large urban and industrial concentrations. Depending on the concentration present in the atmosphere, these compounds can affect human health, increase ozone concentrations at ground level and also the formation of secondary organic compounds, besides increasing the greenhouse effect. The heterogeneous photocatalysis is widely used for its effectiveness and economic viability, once the process of converting organic compounds does not require high temperatures and uses titanium dioxide (TiO2) as catalyst. Some system variables, such as spacial time, the concentration of the VOC, the type of catalyst, light source, among others, may influence the photocatalysis process. Some studies increase efficiency in conversion of the VOC adding ozone in the experimental system, because it increases the number of reducing agents in the reaction. In this context, the aim of this work was to carry out the conversion of the VOC, by heterogeneous photocatalysis in gaseous phase, with addition of titanium dioxide (TiO2), irradiation of UV light and evaluate the effect of different concentrations of ozone gas during the experiments. The experimental system used a tubular reactor internally covered with the titanium dioxide, and UV light radiation through germicidal lamp, characterized by wavelengths of 254 nm and 100 W of power, and addition of ozone gas. The analyses of concentration of reactor inlet and outlet were performed by a continuous monitor of total hydrocarbons with flame ionization detector (THC-FID). The compounds, and it's respective concentration, cyclohexane (98 %), 2,2,4-trimethylpentane (> 99 %), n-octane (98 %) and toluene (99,5 %) were selected to carry out the conversion tests because they presented differences in their carbon chains. The compounds cyclohexane and 2,2,4-trimethylpentane showed conversion results close to 90 % and the n-octane of 97,5 % varying only the concentration of ozone and maintaining the fixed spacial time. The influence of ozone was also studied in the conversion of cyclohexane with different moisture fractions and in the catalytic deactivation test in the presence of the aromatic toluene compound, which showed results different from those found in the literature, because it presented conversion of approximately 40%, in a condition close to the steady state for 4 hours. Due to the high conversions obtained through the collected data, the effectiveness of the heterogeneous photocatalysis in the gas phase can be verified

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