Publicação
Avaliação e otimização da incerteza de constantes cinéticas de fotodegradação determinadas pelo Método de Monte Carlo
| Resumo: | O trabalho desenvolvido teve como objetivo criar um modelo computacional para determinar valores de constantes cinéticas de processos de fotodegradação catalítica em contaminantes presentes em águas, assim como o valor da incerteza associada, utilizando folhas de cálculo Excel e simulações de Monte Carlo. O corante azul de metileno (MB) e o fármaco sulfametazina (SMZ) foram fotodegradados usando diferentes materiais semicondutores nanoestruturados de titanatos e dióxido de titânio (TiO2) como catalisadores. Foram efetuados testes para entender qual a importância da etapa de calibração enquanto uma fonte de incerteza e verificou-se que a qualidade da calibração é desprezável quando se determinam constantes cinéticas pelo método desenvolvido. Foi mostrado que o uso de um catalisador de nanopartículas de TiO2 na fase anatase sintetizado em laboratório melhora a velocidade de fotodegradação do MB {k = (6,87 ± 0,57) × 10-1 min-1} em comparação com uma opção comercial, TiO2-P25 (composto por uma mistura das fases rutilo e anatase) {k = (76,5 ± 2,3) × 10-3 min-1} e com simples fotólise {k = (126 ± 3,1) × 10-4 min-1}. A fotodegradação catalítica da SMZ foi feita usando diferentes catalisadores. Foi comparado o desempenho de nanofios de titanatos dopados com 1% de ruténio {Ru(1%) TNW} e não dopados (TNW), confirmando-se que a presença de ruténio aumenta a velocidade de fotodegradação de k = (8,49 ± 0,65) × 10-2 min-1 para k = (2,63 ± 0,38) × 10-1 min-1. O efeito da morfologia dos catalisadores também foi testado usando nanofios {Ru(1%) TNW} e nanotubos {Ru(1%) TNT} de titanatos dopados com ruténio, tendo-se obtido valores de constante de velocidade da fotodegradação catalítica da SMZ de k = (2,63 ± 0,38) ×10-1 min-1 e k = (2,89 ± 0,55) × 10-1 min-1, respetivamente. O método desenvolvido para calcular constantes cinéticas de primeira ordem e a incerteza associada diminuiu o tempo de processamento dos dados para medições complexas e mostrou-se um método versátil que pode ser implementado usando determinações espetroscópicas ou separações cromatográficas. |
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| Autores principais: | Ferreira, Diogo Domingues |
| Assunto: | Metrologia química Fotodegradação catalítica Cinética Simulações de Monte Carlo Tratamento de águas Teses de mestrado - 2019 |
| Ano: | 2019 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade de Lisboa |
| Idioma: | português |
| Origem: | Repositório da Universidade de Lisboa |
| Resumo: | O trabalho desenvolvido teve como objetivo criar um modelo computacional para determinar valores de constantes cinéticas de processos de fotodegradação catalítica em contaminantes presentes em águas, assim como o valor da incerteza associada, utilizando folhas de cálculo Excel e simulações de Monte Carlo. O corante azul de metileno (MB) e o fármaco sulfametazina (SMZ) foram fotodegradados usando diferentes materiais semicondutores nanoestruturados de titanatos e dióxido de titânio (TiO2) como catalisadores. Foram efetuados testes para entender qual a importância da etapa de calibração enquanto uma fonte de incerteza e verificou-se que a qualidade da calibração é desprezável quando se determinam constantes cinéticas pelo método desenvolvido. Foi mostrado que o uso de um catalisador de nanopartículas de TiO2 na fase anatase sintetizado em laboratório melhora a velocidade de fotodegradação do MB {k = (6,87 ± 0,57) × 10-1 min-1} em comparação com uma opção comercial, TiO2-P25 (composto por uma mistura das fases rutilo e anatase) {k = (76,5 ± 2,3) × 10-3 min-1} e com simples fotólise {k = (126 ± 3,1) × 10-4 min-1}. A fotodegradação catalítica da SMZ foi feita usando diferentes catalisadores. Foi comparado o desempenho de nanofios de titanatos dopados com 1% de ruténio {Ru(1%) TNW} e não dopados (TNW), confirmando-se que a presença de ruténio aumenta a velocidade de fotodegradação de k = (8,49 ± 0,65) × 10-2 min-1 para k = (2,63 ± 0,38) × 10-1 min-1. O efeito da morfologia dos catalisadores também foi testado usando nanofios {Ru(1%) TNW} e nanotubos {Ru(1%) TNT} de titanatos dopados com ruténio, tendo-se obtido valores de constante de velocidade da fotodegradação catalítica da SMZ de k = (2,63 ± 0,38) ×10-1 min-1 e k = (2,89 ± 0,55) × 10-1 min-1, respetivamente. O método desenvolvido para calcular constantes cinéticas de primeira ordem e a incerteza associada diminuiu o tempo de processamento dos dados para medições complexas e mostrou-se um método versátil que pode ser implementado usando determinações espetroscópicas ou separações cromatográficas. |
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