Desenvolvimento de fotocatalisador à base de grafeno funcionalizado para a degradação de corante têxtil

• Autor(a) principal: SILVA, Maryne Patrícia da
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
• Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/41826
• topic: Engenharia química; Adsorção; Efluente têxtil; Fitotoxicidade; Óxido de grafeno; Óxido de grafeno funcionalizado; Reativo preto 5; Processos oxidativos avançados

A indústria têxtil causa grandes preocupações ambientais devido à grande quantidade de água requerida em seu processo produtivo, bem como o volume e as características do efluente descartado. O efluente têxtil se não tratado e descartado de forma adequada, pode causar sérios danos ambientais devido à elevada quantidade de corante presente. Processos oxidativos avançados (POA) vêm sendo testados como forma alternativa de tratamento deste tipo de efluente. Nesse sentido, o presente trabalho estudou a síntese de um novo catalisador à base de grafeno para ser aplicado na degradação do corante têxtil Reativo Preto B (RP5), e sua posterior utilização em efluente real. Assim, o óxido de grafeno (OGm) foi sintetizado via método de Hummers modificado e funcionalizado via método de coprecipitação para a formação de OG-Fe3O4 (MmOG). Os materiais foram caracterizados via microscopia eletrônica de varredura (MEV), dispersão de luz dinâmica (DLS), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração de raio-X (DRX), teste de magnetização e ponto de carga zero (pHPCZ) onde foi comprovado a funcionalização do OGm e formação do MmOG. Estudos preliminares foram realizados a fim de avaliar as melhores condições de trabalho para a degradação do RP5. Assim, foram testadas variações na dosagem do MmOG, na concentração de H2O2 e do pH do meio. Desse estudo, viu-se que a melhor condição de trabalho seria para 0,05 g de MmOG, 0,5 mL de H2O2 com meio em pH 6. Foi realizada uma cinética de adsorção e os dados experimentais foram testados para os modelos de pseudo-primeira ordem (PPO), pseudo-segunda ordem (PSO), modelo de difusão intrapartícula (IPD) e modelo de Elovich. O melhor ajuste encontrado foi para o modelo de Elovich (R² = 0,99). A cinética de fotodegradação do RP5 foi realizada e os dados experimentais foram ajustados para os modelos de PPO, PSO e modelo proposto por Chan e Chu. Os dados experimentais tiveram melhor ajuste para o modelo de PPO (R² =0,96). A fitotoxicidade da amostra de RP5 após tratamento foi testada para sementes de cebola (Allium cepa L.) onde foi obtido um ICR > 0,80 e um IG > 80% concluindo que a amostra não apresentava toxicidade para estas sementes. Testes de reutilização comprovaram a estabilidade catalítica do MmOG que apresentou percentual de degradação de 94,96% no 5 ciclo. Também foi investigada a utilização do MmOG no tratamento de um efluente real. Um planejamento fatorial 2² foi realizado tendo como variáveis independentes a dosagem do MmOG e concentração do H2O2, e variáveis dependentes a degradação de cor e turbidez. Uma cinética tendo como base os dados da demanda química de oxigênio (DQO), obtidos para a adsorção e fotodegradação do efluente real foi realizada. Para adsorção, o modelo de PSO foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais (R² = 0,84), enquanto que para a cinética de fotodegradação o melhor ajuste foi obtido para o modelo de Chan e Chu (R² = 0,97), obtendo-se uma taxa de remoção inicial (1/) de 0,01 min-1 e capacidade oxidativa máxima (1/) de 0,46.