Preparação e caracterização de filmes de β-pbo2 suportados em tecido de carbono do tipo sarja para uso como anodos permeáveis a fluidos em reatores do tipo filtro-prensa

Abstract

Eletrodos permeáveis a fluidos (EPF) foram confeccionados mediante a eletrodeposição do dióxido de chumbo (PbO2) sobre substratos constituídos de tecido de carbono (TC) do tipo sarja empregando-se diferentes condições experimentais. Foi investigada a influência dos diferentes tipos de pré-tratamento do TC na eletrossíntese dos filmes de PbO2. Os substratos pré-tratados foram caracterizados empregando-se a técnica de voltametria cíclica (VC), enquanto que os filmes de PbO2 suportados sobre o TC pré-tratado foram caracterizados pelas técnicas de difratometria de raios-X (DRX), microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), e a voltametria. Foi verificado que o pré-tratamento do TC empegando-se o isopropanol é o mais apropriado para a eletrossíntese dos filmes de PbO2 visando a obtenção de um EPF. O estudo de caracterização “ex-situ” (DRX, MO e MEV) revelou que as condições experimentais mais satisfatórias para a formação da fase β-PbO2 sobre o TC pré-tratado, de modo a se obter um EPF, são: pH ≤ 2; 40 oC ≤ T < 70 oC, e 40 mA cm-2. O comportamento eletroquímico do EPF (TC/β-PbO2) foi investigado na condição de “zero-gap” empregando-se a membrana Nafion® 117 (DuPont) como eletrólito sólido e a água destilada como fase líquida. A análise das curvas de polarização registradas em condições quase-estacionárias para o processo eletródico misto da reação de desprendimento de oxigênio (RDO) acompanhada pela reação de formação de ozônio (RFO) revelou a presença de duas inclinações de Tafel distribuídas nos domínios dos baixos e dos altos sobrepotenciais. Foi obtido um valor de 16 kJ mol-1 para a entalpia de ativação aparente determinada no domínio dos elevados sobrepotenciais. O estudo envolvendo a quantificação do ozônio produzido com o anodo do tipo TC/β-PbO2 empregando-se um protótipo de reator do tipo filtro-prensa revelou que este tipo de EPF não é adequado para o processo da produção eletroquímica de ozônio. Entretanto, a grande estabilidade química e mecânica apresentada pelo TC/β-PbO2 aliada ao seu grande sobrepotencial para o processo da RDO permite inferir que reatores do tipo filtro-prensa empregando-se este tipo de anodo são bastante promissores para processos de interesse ambiental envolvendo a combustão de poluentes orgânicos presentes em águas.