Automação de um sistema de direcionamento de luz no processo de degradação fotocatalítica de efluentes por irradiação solar

• Autor(a) principal: Erhard, Léon Silva
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/11560
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Prototipagem rápida; Arduino (Controlador programável); Fotocatálise; Rapid prototyping; Arduino (Programmable controller); Photocatalysis

Reações fotocatalíticas que utilizam luz solar enfrentam problemas ao longo do dia devido a periodicidade, afetando o rendimento da reação. Solucionou-se o problema criando um protótipo baseado em um modelo criado em software CAD do qual movese radialmente para onde há maior incidência de luz pela interação de sensores resistores do tipo LDR e microcontrolador Arduino. Realizaram-se três experimentos de fotocatálise. Nos dois primeiros ensaios foi realizado o tratamento de 100 mL e 250 mL, respectivamente, de solução do corante Azul de metileno na concentração de 50 mg L-1 em pH inicial 7,0. No terceiro experimento, foi empregada a solução de corante azul reativo 5G na concentração de 50 mg L-1, com pH inicial 2,0. Nos três casos, foi empregada a dosagem de 1 g L-1 de catalisador, sendo no primeiro ensaio utilizado o dióxido de titânio e nos outros dois ensaios o óxido de zinco. O procedimento experimental consistiu na adição do catalisador ao volume de solução de corante a ser tratada, sendo a mistura mantida em ambiente escuro por 15 minutos, e posteriormente, se adicionava peróxido de hidrogênio numa proporção de 100 μL a cada 100 mL de solução. Após isso o reator era exposto a luz solar sob agitação magnética constante e a variação de concentração era medida através das absorbâncias obtidas em relação ao tempo. Todos os ensaios foram realizados no reator fotocatalítico convencional e no protótipo direcionador de luz solar, para fins de comparação da eficiência da degradação dos corantes nos dois sistemas. Os resultados obtidos indicaram que os processos realizados no protótipo possibilitaram o estabelecimento do equilíbrio de forma antecipada, comparado ao Sistema convencional no qual utiliza-se somente de um agitador magnético fixo. Ademais a eficiência na degradação do corante utilizando-se o protótipo foi ligeiramente superior em todos ensaios. Para o primeiro experimento as eficiências foram muito próximas com 98,57% de degradação para protótipo e 98,55% para o agitador fixo, No experimento 2, verificou-se ligeiro favorecimento da degradaçãod o corante com o experimento conduzido o protótipo (63,84%), quando comparado ao Sistema com agitado fixo (62,63%). Para esses experimentos, as taxas de evaporação e temperatura média de operação foram de 0,035 mm min-1 e 21,45ºC no experimento 1 e 0,05 mm min-1 e 18,59ºC no experiment 2. Para o terceiro experimento, as eficiências foram de 98,48% para o protótipo e 86,39% para o agitador fixo, verificando-se o favorecimento do processo com o Sistema de direcionamento de luz solar possivelmente pela maior incidência de radiação. A taxa de evaporação e a temperatura média do protótipo no experimento foram de 0,03 mm/min e 21,03º C. De forma geral, pode-se verificar a satisfatoriedade do protótipo construído na melhoria de eficiência do processo de fotocatálise solar pela busca automatizada de luminosidade, bem como a possibilidade de monitoramento de condições operacionais como a taxa de evaporação e a temperatura de forma autônoma.