Eletrodeposição pulsada para a remoção e reúso do cobre de efluentes industriais e a formação de revestimentos de NiCu resistentes à corrosão : Pulsed electrodeposition for the removal and reuse of copper from industrial wastewater with produciton of NiCu corrosion resistant coating

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Nepel, Thayane Carpanedo de Morais, 1987-
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636954
Resumo: Orientadores: Ambrósio Florêncio de Almeida Neto, Melissa Gurgel Adeodato Vieira
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spelling Eletrodeposição pulsada para a remoção e reúso do cobre de efluentes industriais e a formação de revestimentos de NiCu resistentes à corrosão : Pulsed electrodeposition for the removal and reuse of copper from industrial wastewater with produciton of NiCu corrosion resistant coatingPulsed electrodeposition for the removal and reuse of copper from industrial wastewater with produciton of NiCu corrosion resistant coatingEletrodeposiçãoEfluentesRevestimento de metalCorrosãoElectrodepositionWastewaterMetal CoatingsCorrosionOrientadores: Ambrósio Florêncio de Almeida Neto, Melissa Gurgel Adeodato VieiraTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: A recuperação de metais advindos de efluentes é uma problemática recorrente devido às inúmeras atividades produtivas que geram resíduos aquosos com elevadas concentrações de metais tóxicos. Nesse âmbito, este trabalho tem por objetivo a otimização da recuperação de cobre e a formação de compostos NiCu, a partir de efluente industrial, utilizando eletrodeposição pulsada. Assim, foi utilizada a cronoamperometria pulsada, como método de deposição, avaliando a corrente elétrica aplicada, a temperatura do banho e a rotação do cátodo. O processo otimizado para obtenção de cobre metálico apresentou uma remoção de 33,59 % de cobre, com uma eficiência de deposição de 84,36 % em 30 minutos, utilizando cronoamperometria pulsada rápida, ton= 1ms, 190 mA, 70 rpm e 37 °C. O estudo da cinética desse processo possibilitou ainda, a remoção de 82,49% a 37 °C com 115 min de duração. Os resultados mostraram que na faixa de temperatura entre 20 °C e 40 °C o processo pode ser descrito pelo modelo de pseudo primeira ordem, considerando a reação irreversível. Com a variação dos parâmetros avaliados, foi possível a remoção do cobre com formação de óxidos cristalinos até cobre cristalino na sua forma metálica. Os experimentos conduzidos nas temperaturas de 10 °C e 50 °C indicaram que a reação paralela de formação do óxido de cobre I é favorecida nessas temperaturas. O estudo para obtenção dos revestimentos NiCu possibilitou a determinação dos parâmetros ótimos para produção de um material homogêneo, nanocristalino, com composição semelhante ao da liga Monel comercial e apresentando elevada resistência à corrosão em NaCl 3,5 %. Os parâmetros ótimos foram pH 9, 0,200 mol/L de Ni+2, 600 mA, ton= 1ms, 20 rpm, 40 °C em substrato de cobre. Essa pesquisa apontou a influência significativa da concentração de níquel, corrente elétrica de deposição e rotação do substrato sobre a eficiência de deposição e composição da liga metálica, ressaltando a importância da baixa rotação para obter revestimentos com maior concentração de níquel e homogêneos, implicando no aumento da resistência à corrosão. Por meio dos mecanismos de avaliação utilizados, concluiu-se que a técnica de eletrodeposição pulsada rápida, para a redução dos íons metálicos em solução é viável e apresentou grande potencial de remoção e reuso de metais advindos de efluentesAbstract: The recovery of metals from wastewater is a recurrent a problem due to large number of manufacturing process that generate wastewater with high concentration of toxic metals. In this context, this research aimed the copper recovery optimization and the production of NiCu alloy from an industrial wastewater and using pulsed electrodeposition. Therefore, the pulsed chronoamperometry was used as the deposition method with the evaluation of the current applied, the electrolytic bath temperature and the cathod rotation. The process to produce the metallic copper showed 33.59 % of copper removal with a deposition efficiency of 84.36 % in 30 minutes, using fast pulsed chronoamperometry, ton= 1ms, 190 mA, 70 rpm and 37 °C. The kinetic study of this process allowed a higher removal percentage, of 82.49 % at 37 °C with 115 min of reaction. The results pointed that in the temperature range from 20 °C to 40 °C the process can be described by the pseudo first order model, based on an irreversible reaction. With the change of the parameters studied it was possible to remove copper with production of crystalline oxides up to crystalline copper in its metallic form. Experiments conducted at 10 °C and 50 °C indicated that the parallel reaction of copper I oxide formation is favored at these temperatures. The experiments to obtain the NiCu coatings indicated the optimized parameters to produce a homogeneous material, nanocrystalline, with composition similar to the commercial monel alloy and with elevated corrosion resistance in NaCl 3.5 %. The optimized parameters were pH 9, 0.200 mol/L of Ni+2, 600 mA, ton= 1ms, 20 rpm, 40 °C on copper substrate. This research indicated the significant influence of the nickel concentration, the electrical deposition current and the cathod rotation on the deposition efficiency and the metallic alloy composition, emphasizing the importance of low rotation to obtain coatings with higher nickel concentration and homogeneous, increasing the corrosion resistance. With the evaluation of the mechanisms used, we concluded that the fast pulsed chronoamperometry as electrodeposition technique for the reduction of metallic ions in solutions is feasible and presented great potential to remove and reuse metals coming from wastewaterDoutoradoEngenharia QuímicaDoutora em Engenharia QuímicaCNPQ140776/2016-8FAPESP2017/24887-5[s.n.]Almeida Neto, Ambrósio Florêncio de, 1979-Vieira, Melissa Gurgel Adeodato, 1979-Rabelo, Ana Paula BrescanciniDoubek, GustavoSantos, Onelia Aparecida Andreo dosMaciel, Maria Regina WolfUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASNepel, Thayane Carpanedo de Morais, 1987-20192019-05-20T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (132 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636954NEPEL, Thayane Carpanedo de Morais. Eletrodeposição pulsada para a remoção e reúso do cobre de efluentes industriais e a formação de revestimentos de NiCu resistentes à corrosão: Pulsed electrodeposition for the removal and reuse of copper from industrial wastewater with produciton of NiCu corrosion resistant coating. 2019. 1 recurso online (132 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636954. 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