Photochemical Purification of Water and Air

Oppenländer, Thomas

doi:10.1002/9783527610884

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“…Assim, algumas estratégias de modificação destes semicondutores estão sendo estudadas para melhorar seu desempenho fotocatalítico. As principais abordagens neste sentido são: deposição de metais nobres e metais de transição na superfície das partículas dos semicondutores; dopagem dos catalisadores com metais de transição e emprego de semicondutores de óxidos mistos 63 .…”

Section: Sc + (Hνunclassified

Cério: propriedades catalíticas, aplicações tecnológicas e ambientais

Martins¹,

Hewer²,

Freire³

2007

Quím. Nova

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Recebido em 13/11/06; aceito em 2/3/07; publicado na web em 25/10/07 CERIUM: CATALYTIC PROPERTIES, TECHNOLOGICAL AND ENVIRONMENTAL APPLICATIONS. Cerium based-compounds have great importance in a wide range of technological applications, such as: fuel cell devices development; metallurgic processes, petroleum refining; glass and ceramic production. Recently, its catalytic properties have been also explored for environmental applications, especially those to prevent or to control atmospheric and water pollution. Subjects covered in this work include a brief description of the fundaments of cerium catalytic properties and some relevant technological applications. Special attention is given to its photocatalytic activity and its ability to degrade pollutants. Recent results and future prospect about these applications are also evaluated.Keywords: lanthanide; catalysis; heterogeneous photocatalyst. INTRODUÇÃOO cério, elemento químico de número atômico 58, é um dos 15 elementos classificados como lantanídeos (La ao Lu), que juntamente com Sc e Y formam a família das Terras Raras. Cério é o mais abundante das Terras Raras. Sua abundância na crosta terrestre é da ordem de 60 ppm, o que o torna o 26º elemento em freqüência de ocorrência, sendo quase tão abundante quanto cobre e níquel. Apesar de o cério ser o lantanídeo de maior ocorrência, é encontrado em muitos minerais somente em níveis traço, sendo a bastinasita e monasita os minerais mais importantes como fonte de cério e suprem a maior parte da demanda mundial deste elemento [1][2][3][4][5][6] . Estes dois minerais, dependo da localidade dos depósitos, possuem cerca de 65-70% (bastinasita) e 49-74% (monasita) de terras céricas (La-Gd), sendo que, considerando-se a porcentagem de lantanídeos na bastinasita e monasita como 100%, a quantidade de CeO 2 corresponde a aproximadamente 49 e 47%, respectivamente 5 .O cério, que tem a configuração eletrônica [Xe]4f 1 5d 1 s 2 , é muito eletropositivo e suas interações são predominantemente iônicas devido ao baixo potencial de ionização (3,49 kJ mol -1 ) para a remoção dos três primeiros elétrons 1-3 . Assim como outros lantanídeos, o estado de oxidação mais estável deste elemento é o (+III). O cério trivalente tem propriedades semelhantes a outros íons lantanídeos com mesmo estado de oxidação 3,5 , com exceção da sua fácil oxidação para Ce 4+ e instabilidade em ar e água. Seus sais, em geral, mais estáveis que os de Ce 4+ , são pouco hidrolisáveis e muito utilizados como precursores para vários compostos de cério [1][2][3][4][5][6] . Diferentemente dos demais elementos dessa classe, o estado de oxidação (+IV) também é estável, principalmente em virtude da configuração eletrônica semelhante à de um gás nobre ([Xe]4f 0 ). Este elemento é o único lantanídeo, no estado tetravalente, estável em solução aquosa, porém a influência da carga maior e tamanho iônico menor faz com que os sais do íon Ce 4+ sejam hidrolisados em soluções aquosas com mais facilidade que o íon Ce 3+ e, em conseqüência disso, estas soluções são fortemente ác...

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Section: Sc + (Hνunclassified

Cério: propriedades catalíticas, aplicações tecnológicas e ambientais

Martins¹,

Hewer²,

Freire³

2007

Quím. Nova

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“…In recent decades, several advanced oxidation processes (AOPs) that produce highly oxidative radicals such as • OH, • OH, Cl • have been reported and applied in water/wastewater treatments [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10]. The Fenton/photo-Fenton process has been widely reported for the decontamination of a large range of recalcitrant and/or non-biodegradable pollutants during the treatment of industrial wastewaters [11][12][13][14][15][16].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Accelerated methylene blue (MB) degradation by Fenton reagent exposed to UV or VUV/UV light in an innovative micro photo-reactor

Qiang

Pulgarín

et al. 2016

Applied Catalysis B: Environmental

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a b s t r a c tThis study presents the accelerated discoloration/degradation of methylene blue (MB) in solution by Fenton reagent under exposure to ultraviolet (UV) or Vacuum-UV/UV (VUV/UV) light in an innovative micro photo-reactor. The MB degradation was kinetically faster when using VUV/UV light at 254/185 nm compared to UV-irradiation at 254 nm. Oxidative radicals produced by the photo-Fenton process were identified with appropriate scavengers. The addition of benzoquinone (BQ) at millimolar (mM) concentrations to MB solutions precluded completely the MB photo-induced bleaching, while tert-butanol hindered to a lesser extent the MB degradation suggesting that HO 2 • was the predominant intermediate leading to MB degradation. The VUV/UV micro photo-reactor comprised mercury resonance lines at 185 and 254 nm. The photon percentages absorbed by water were estimated to be 16.8% at 254 nm and 78.3% at 185 nm by water, while those absorbed by H 2 O 2 were 0.9% and 2.2%, correspondingly. The solution parameters affecting the features of MB degradation, such as MB, Fe, and H 2 O 2 concentrations, were explored and reaction mechanism was proposed. The lifetimes of • OH and HO 2 • were estimated to be 2 ns and 0.38 s under an optimized solution with 0.016 mM MB, 0.147 mM H 2 O 2 and 0.05 mM Fe 3+ . Moreover, an estimation of the mean free paths of these radicals in solution provided the evidence that it was the radical lifetimes and mean-free paths, not their oxidation potentials that controlled the MB degradation kinetics. This study shows the potential of this VUV/UV assistant photo-Fenton process for the degradation of diluted organic compounds in aqueous solution.

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“…The oxidation potential of molecular ozone at pH 0 is equal to 2.07 V (Oppenländer, 2003), and decreases with pH increase (Cotton and Wilkinson, 1973). This oxidant can react both with organic and inorganic compounds in two ways: directly and indirectly.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

How to avoid mass transfer limitations in ozonation kinetics of phenylphenol isomers?

Olak-Kucharczyk

Ledakowicz

2016

Chemical and Process Engineering

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Ozonation is a heterogeneous process of chemical absorption often controlled by a gas-liquid mass transfer rate. This paper presents the results of kinetics in a reaction between phenylphenol isomers and ozone. The degradation of phenylphenol isomers during ozonation proceeds quite fast. In order to avoid the influence of mass transfer limitation the kinetics experiments were conducted in a homogenous liquid-liquid system. The second-order rate constants were determined using classical and competition methods, which are especially recommended for fast reactions. The determined rate constants at pH 2 using the two different methods are almost the same. The increase of pH causes an increase of rate constants for the reaction of phenylphenol isomers with ozone.

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Photochemical Purification of Water and Air

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Cério: propriedades catalíticas, aplicações tecnológicas e ambientais

Cério: propriedades catalíticas, aplicações tecnológicas e ambientais

Accelerated methylene blue (MB) degradation by Fenton reagent exposed to UV or VUV/UV light in an innovative micro photo-reactor

How to avoid mass transfer limitations in ozonation kinetics of phenylphenol isomers?

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