Fotocatálise solar heterogênea para degradação do contaminante azul de metileno usando nanoferritas

• Autor(a) principal: Bezerra, Fabiana Costa
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPB
• Texto Completo: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/26173
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Fotocatálise; Fotocatálise solar heterogênea; Efluentes têxteis - Degradação; Corante azul de metileno; Nanoferritas - Reutilização; Photocatalysis; Heterogeneous solar photocatalysis; Textile effluents - Degradation; Methylene blue dye; Nanoferrites - Reuse

Os problemas de poluição ambiental tornaram-se cada vez mais graves com o avanço das atividades humanas, gerando degradação dos recursos naturais, comprometimento da qualidade de vida e, ocasionando, inevitáveis prejuízos econômicos com os passivos ambientais. Normas e legislações, cada vez mais restritivas, resultado de uma crescente conscientização dos males trazidos pela poluição das águas, têm sido adotadas a fim de mitigar os impactos ambientais gerados. Do ponto de vista ambiental, social e econômico, é grande o interesse no tratamento dos efluentes industriais devido ao potencial da carga poluidora e sua difícil degradação pelos métodos de tratamento convencionais, que ocorrem muitas vezes de forma ineficiente. Com vistas em oferecer solução alternativa que contribua para resolver os grandes problemas de poluição dos efluentes, objetivou-se neste trabalho adotar uma linha de pesquisa voltada para uma tecnologia que degrade efluentes industriais têxteis como o corante azul de metileno (AM), sob energia solar, a partir do uso de nanocerâmicas avançadas (ferritas) como fotocatalisador. Para tanto, foram utilizadas ferritas de Ni0,5Zn0,5Fe2O4 pura e dopada com íons de cobre (Cu) variando entre 0 ≤ x ≤ 0,3 mol, conhecidas como materiais proeminentes em virtude de sua estrutura de espinélio invertido que resulta em excelentes propriedades, as quais foram sintetizadas de forma simples e rápida mediante o método químico da reação de combustão. As caracterizações realizadas por DRX, TG/DTG, BET/BJH, EDX e UV-Vis, confirmaram as boas propriedades estruturais, térmicas, texturais e ópticas das ferritas. Os testes fotocatalíticos foram divididos em 03 fases distintas, sendo iniciada a fase preliminar a partir de testes exploratórios em jar test para analisar e comparar o desempenho da ferrita Ni-Zn pura em relação as dopadas com mol de Cu2+. Posteriormente, levando em consideração àquelas amostras dopadas que após 2 horas de exposição solar apresentaram melhor desempenho para a degradação do corante AM, a saber, as ferritas Ni-Zn dopadas com 0,2 e 0,3 de Cu2+, cujas eficiências analisadas por aparelho espectrofotômetro UV-Vis foram de 79,3% e 97,4%, respectivamente. A segunda fase consistiu na utilização de uma mesa agitadora, juntamente com um planejamento fatorial completo 23, adotando as ferritas Ni-Zn pura e a dopada com 0,3 de Cu2+ a fim de encontrar o ponto ótimo para aprimorar o processo de fotocatálise heterogênea solar. As principais variáveis interferentes foram a concentração do fotocatalisador (0,1 a 0,5 g/L), a concentração do peróxido de hidrogênio (H2O2) (90 a 110 mg/L) e o pH (3 a 5) das amostras. A ferrita dopada com 0,3 mol de Cu2+ se destacou com 93,03% de eficiência no planejamento, sendo que a concentração do fotocatalisador e do H2O2 foram as variáveis mais significativas. Finalmente, numa terceira fase, esta mesma ferrita foi testada nas condições ótimas, em jar test, sendo obtida 97,8% de eficiência, além disso, após a sua recuperação magnética, foram realizados testes de reuso, em que ao fim de 04 ciclos consecutivos ainda foi possível obter eficiência de até 94,7%, o que demonstrou significativa estabilidade para reinserção em novos processos fotocatalíticos, sendo então uma alternativa comprovadamente relevante e que contribui de forma expressiva para o avanço das pesquisas na área do aproveitamento de efluentes contaminados.