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Tesis Doctoral
DOI
10.11606/T.3.2007.tde-09012008-150022
Documento
Autor
Nombre completo
Jeanne Aparecida Giroto
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2007
Director
Tribunal
Guardani, Roberto (Presidente)
Borin, Antonio Carlos
Dezotti, Marcia Walquíria de Carvalho
Giudici, Reinaldo
Teixeira, Antonio Carlos Silva Costa
Título en portugués
Estudo da degradação fotoquímica de soluções aquosas de polietilenoglicol, poliacrilamida e polivinilpirrolidona.
Palabras clave en portugués
Efluentes (tratamento químico)
Fotoquímica
Modelagem molecular
Polímeros sintéticos
Soluções aquosas
Resumen en portugués
Este trabalho visa estudar a viabilidade do emprego de processos oxidativos avancados na degradacao de solucoes aquosas de polimeros que sao comumente utilizados em aplicacoes industriais e estao presentes em seus efluentes. Para maior entendimento das reacoes envolvidas no processo oxidativo utilizou-se modelagem molecular nos calculos de constantes cineticas. Na parte experimental estudou-se a degradacao de polietilenoglicol (PEG), polivinilpirrolidona (PVP) e poliacrilamida (PAM) pelos processos foto-Fenton e UV/H2O2. Realizaram-se analises de carbono organico dissolvido (COD), cromatografia liquida de alto desempenho (HPLC) e cromatografia de permeacao em gel (GPC). Observou-se separacao de fases para PVP e PAM, o que contribuiu para uma remocao final de COD de ate 85%. Nas analises de HPLC foram detectados como intermediarios da reacao os acidos: oxalico, formico, malonico e acetico. Os resultados de GPC indicaram comportamentos distintos das distribuicoes de pesos moleculares em funcao do tempo de reacao para os processos UV/H2O2 e foto- Fenton. No conjunto, os resultados comprovam a viabilidade dos processos estudados na degradacao destes polimeros, embora a analise de intermediarios para PAM nao tenha sido conclusiva quanto a formacao de acrilamida. A modelagem molecular confirma que a reacao de abstracao de hidrogenio de uma cadeia polimerica pelos radicais alquilperoxila e de fato a etapa mais lenta do processo oxidativo para PEG e PAM. Para PAM os resultados da modelagem mostram que o ataque dos radicais hidroxila acontece preferencialmente no hidrogenio ligado ao carbono terciario e que a abstracao de hidrogenio do grupo lateral amida parece pouco viavel, ou acontece por um mecanismo diferente do modelado. A reacao de formacao da acrilamida de acordo com o mecanismo proposto tambem apresentou uma constante cinetica muito baixa, o que esta de acordo com os resultados experimentais, ja que nao foi detectada acrilamida como produto da degradacao de poliacrilamida pelos processos foto-Fenton e UV/H2O2, com limite de deteccao de 50 ppb.
Título en inglés
Photochemical degradation study of aqueous solutions of polyrthyleneglicol, polyacrylamide and polyvinylpyrrolidone.
Palabras clave en inglés
Molecular modeling
Photochemical degradation
Polyacrylamide
Polyethylenoglicol
Polyvinylpyrrolidone
Resumen en inglés
The aim of this work is to apply advanced oxidative processes to study the degradation of industrial wastewater containing water-soluble polymers. Kinetic constants of reactions involved in the oxidation processes were calculated by molecular modeling. In the experimental part the degradation of polyvinylpirrolidone (PVP), polyacrylamide (PAM) and polyethyleneglycol (PEG) was studied by photo-Fenton and UV/H2O2 processes. Intermediates of the degradation processes were identified by HPLC and the molecular weight distribution was monitored by GPC. In the experiments with PAM and PVP phase separation was observed, and more than 85% of the DOC was removed. The following intermediate acids were identified: acetic, malonic, formic and oxalic. The molecular weight distribution curves measured by GPC indicate that distinct reaction paths exist for each process studied, although the analysis of intermediates formed during the degradation of PAM was not conclusive with respect to acrylamide formation. The kinetic constants for the reactions involving hydrogen abstraction from PEG chain by hydroxyl and alkylperoxy radicals were calculated. The molecular modeling results confirm that hydrogen abstraction from polymeric chain by alkylperoxy radicals is the determinant step in the oxidation process for PEG and PAM. Polyacrylamide possesses three sites for attack by hydroxyl radicals and the favored path is the abstraction of tertiary hydrogen atom, followed by secondary hydrogen. The abstraction of the amide hydrogen was more difficult. The mechanism proposed for acrylamide formation was not the preferential reaction path. This was expected since acrylamide was not detected in the experiments with a limit detection of 50 ppb.
 
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Este documento es únicamente para usos privados enmarcados en actividades de investigación y docencia. No se autoriza su reproducción con finalidades de lucro. Esta reserva de derechos afecta tanto los datos del documento como a sus contenidos. En la utilización o cita de partes del documento es obligado indicar el nombre de la persona autora.
Tese_JeanneGiroto.pdf (3.29 Mbytes)
Fecha de Publicación
2008-02-22
 
ADVERTENCIA: El material descrito abajo se refiere a los trabajos derivados de esta tesis o disertación. El contenido de estos documentos es responsabilidad del autor de la tesis o disertación.
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  • GIROTO, J. A., et al. Study on the photo-Fenton degradation of polyvinyl alcohol in aqueous solution. Chemical Engineering and Processing, 2006, vol. 45, p. 523-532.
  • Giroto, Jeanne A., et al. Degradation of Poly(ethylene glycol) in Aqueous Solution by Photo-Fenton and H 2 O 2 /UV Processes [doi:10.1021/ie9015792]. Industrial & Engineering Chemistry Research [online], 2010, vol. 49, p. 3200-3206.
  • GIROTO, J. A., et al. Aplicação dos processos foto-Fenton e UV/H2O2 para tratamento de efluentes contendo polímeros solúveis. In XVI Congresso Brasileiro de Engenharia Quimica, Santos, 2006. Anais do XVI Congresso Brasileiro de Engenharia Quimica. : ABEQ - Assoc. Bras. Eng. Quim., 2006.
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