Compósito de Luffa cylindrica e óxido de cobre para a dessalinização da água do mar

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dc.contributor.advisor-co1Bacelos, Marcelo Silveira
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-0838-6839
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3741207242086712
dc.contributor.advisor1Andrade, George Ricardo Santana
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1772-9477
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1419428893704446
dc.contributor.authorFlores Vasquez, Katherine Jisselle
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0002-3589-5118
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8713161231510324
dc.contributor.referee1Meireles, Carla da Silva
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-4450-5708
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9685470701740945
dc.contributor.referee2Barbosa, Cintya D' Angeles do Espirito Santo
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-2620-8240
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1197509333716425
dc.date.accessioned2024-12-26T20:07:05Z
dc.date.available2024-12-26T20:07:05Z
dc.date.issued2024-09-25
dc.description.abstractThe increasing demand for water requires more efficient, economical and sustainable desalination processes. Solar desalination is a promising solution, but its low energy efficiency limits large-scale production. Research indicates that the addition of photothermal absorbing materials (PTMs) can improve this technology. This study aims to develop PTMs by combining loofah (Luffa cylindrica) and Cu2O, to increase the efficiency of conventional solar desalination. Thus, the composites were prepared by adsorbing copper ions on loofah (in natura or after alkaline treatment) followed by a heat treatment at 220ºC. Characterization was performed using OM, XRD, UV-Vis, SEM, ZPC, and thermographic imaging techniques. The XRD results revealed the presence of peaks related to the graphitic phases and Cu2O with cubic structure. OM and SEM/EDS data showed that the loofah structure remained unchanged after heat treatment and that Cu2O particles were uniformly distributed on the surface of the loofah fibers. The composites presented high light absorption in the UV-vis region and, consequently, higher surface temperature after exposure to sunlight. Solar evaporation tests using the composite without alkaline treatment, chosen because it presented the highest surface temperature when exposed to direct solar radiation, resulted in conversion efficiencies between 76.9% and 98.6% for distilled water and 88.1% for seawater. These results indicate the direct influence of the amount and exposed surface of the composite on efficiency. In addition, a distiller with a glass body was designed and built, which, when incorporating the absorbing material, increased the average desalination efficiency by 94%. Physicochemical analyses of the water obtained, such as pH, chloride quantification and electrical conductivity, confirmed the desalination of seawater. The composite showed better conversion efficiency and a significant increase in the productivity of solar distillation than other similar materials in the literature. Therefore, this work innovates by developing a material with high potential for solar desalination, contributing to mitigate the effects of water scarcity
dc.description.resumoA crescente demanda por água exige processos de dessalinização mais eficientes, econômicos e sustentáveis. A dessalinização solar é uma solução promissora, mas sua baixa eficiência energética limita a produção em grande escala. Pesquisas indicam que a adição de materiais absorvedores fototérmicos (MAFs) pode melhorar essa tecnologia. Este estudo visa desenvolver MAFs combinando loofah (Luffa cylindrica) e Cu2O, para aumentar a eficiência da dessalinização solar convencional. Desta forma, os compósitos foram preparados através da adsorção de íons de cobre na loofah (in natura ou após tratamento alcalino) seguido por um tratamento térmico a 220ºC. Foi feita a caracterização por meio de técnicas de MOD, DRX, UV-Vis, MEV, PCZ, e imagens termográficas. Os resultados de DRX revelaram a presença de picos relacionados às fases grafítica e do Cu2O com estrutura cúbica. Dados de MOD e MEV/EDS mostraram que estrutura da loofah permanece inalterada após o tratamento térmico e que partículas de Cu2O estão uniformemente distribuídas na superfície das fibras da loofah. Os compósitos apresentaram alta absorção de luz na região do UV-vis e, consequentemente, maior temperatura superficial após exposição ao sol. Ensaios de evaporação solar utilizando o compósito sem o tratamento alcalino, escolhido por apresentar a maior temperatura superficial quando exposto a radiação solar direta, resultaram em eficiências de conversão entre 76,9% e 98,6% para água destilada e 88,1% para água do mar. Esses resultados revelam a influência direta da quantidade e superfície exposta do compósito sobre a eficiência. Além disso, foi projetado e construído um destilador com um corpo de vidro que, ao adicionar o material absorvedor, a eficiência média de dessalinização aumentou em 94%. Análises físico-químicas da água obtida, tais como pH, quantificação de cloretos e condutividade elétrica, comprovaram a dessalinização da água do mar. O compósito apresentou melhor eficiência de conversão e um aumento significativo na produtividade da destilação solar que outros materiais semelhantes da literatura. De forma que, este trabalho inova ao desenvolver um material com alto potencial para a dessalinização solar de água do mar, contribuindo para mitigar os efeitos da escassez hídrica
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/18249
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Energia
dc.publisher.departmentCentro Universitário Norte do Espírito Santo
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Energia
dc.rightsopen access
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectTratamento de água
dc.subjectAbsorvedor fototérmico
dc.subjectArmazenador de calor
dc.subjectDessalinização da água
dc.subjectEnergia solar
dc.subjectEnergia térmica
dc.subjectCompósitos nanoestruturados
dc.subjectMateriais porosos
dc.subjectWater treatment
dc.subjectPhotothermal absorber
dc.subjectHeat store
dc.subject.cnpqEngenharia/Tecnologia/Gestão
dc.titleCompósito de Luffa cylindrica e óxido de cobre para a dessalinização da água do mar
dc.typemasterThesis
foaf.mboxemail@ufes.br
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