Avaliação da performance fotocatalítica do óxido modificado SrZrxSn1-xO3 quanto a degradação da microcistina-LR em águas de abastecimento

• Autor(a) principal: Ramo, Luciano Bernardo
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPB
• Texto Completo: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/3569
• topic: Cianotoxinas; Processos Oxidativos Avançados; Método Box Behnken; Eutrofização; Cyanotoxin; Advanced Oxidation Processes; Box Behnken Method; Eutrophication; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA

A modificação de ambientes aquáticos pelo acúmulo de nutrientes produzidos nos diferentes processos antropogênicos é a principal causa de eutrofização em rios e lagos em todo o mundo. A eutrofização é apontada como sendo um dos principais fatores responsáveis pelo aumento das florações de cianobactérias. Essas florações promovem a deterioração da qualidade da água e constituem um sério risco à saúde. A presença de cianobactérias que produzem cianotoxinas, tais como a microcistina que tem efeitos negativos nos corpos hídricos destinados ao abastecimento público, uma vez que apresentam efeito nocivo à saúde humana e de animais. As microcistinas são hepatotoxinas que causam problemas principalmente no fígado e pode levar a morte dependendo da concentração ingerida. De maneira geral, os tratamentos convencionais realizados pelas estações de tratamento de água não têm sido suficientes, já que não conseguem eliminar as toxinas dissolvidas. Dessa forma, a presente pesquisa tem por objetivo avaliar a performance fotocatalítica dos óxidos modificados SrZrxSn1-xO3 quanto a degradação da microcistina-LR em águas de abastecimento utilizando planejamento do tipo Box Behnken. Os óxidos utilizados nesta pesquisa foram caracterizados por difração de raios X, espectroscopia Raman e espectrofotometria ultravioleta. A cepa microcystis aeruginosa, produtora da espécie de microcistina-LR utilizada neste trabalho é cultivada pelo LAQUISA/EXTRABES. Para avaliação da performance utilizou-se planejamento experimental variando-se 3 fatores em 3 níveis. As variáveis independentes avaliadas foram modificação estrutural, massa do óxido e tempo de contato do óxido com a solução. As variáveis dependentes foram a porcentagem de degradação e a porcentagem de hemólise após o processo fotocatalítico. A concentração da toxina antes e depois do experimento foi analisada utilizando a HPLC-MS e a toxicidade das soluções, por testes de atividade hemolítica. De acordo com os resultados, os padrões de DRX mostraram a presença de picos bem definidos, referente a fase principal da estrutura da perovskita ortorrômbica (Pbnm). Os gráficos de Raman revelaram que as amostras puras SrZrO3 e SrSnO3 apresentam modos ativos típicos de perovskitas do tipo ortorrômbicas com 24 modos ativos. O espectro de UV-Vis utilizados para calcular o band gap, mostrou que o aumento na quantidade do cátion A do sistema SrZrxSn1-xO3 levou a um aumento dessa energia. De acordo com a avaliação estatística dos resultados obtidos do planejamento experimental foi possível verificar a significância dos fatores estudados, bem como de suas interações. O gráfico de Pareto, a tabela dos efeitos e a ANOVA do planejamento experimental mostraram que para primeira resposta avaliada, porcentagem de degradação, os fatores individuais tempo quadrático e estequiometria quadrática, bem como a interação entre a massa linear e tempo quadrático e a massa linear e tempo linear foram significativos para a performance fotocatalítica dos óxidos modificados estudados. Para a segunda resposta, porcentagem de hemólise, os fatores individuais massa linear, tempo quadrático, estequiometria quadrática, bem como todas as interações lineares e quadráticas dos efeitos principais foram consideradas significativas para o modelo. Os dados ainda mostraram que uso de 0,2 g do óxido SrZr0,75Sn0,25O3 exposto a radiação de 2 lâmpadas UVC por 5 horas levou a uma degradação de 39,9% e uma hemólise de 13,89%. O óxido que apresentou melhor performance fotocatalítica foi o SrZr0,75Sn0,25O3, que possui o maior grau de assimetria. Os resultados obtidos são promissores e indicam que o uso dos óxidos estudados se mostra adequado para a remoção da toxina MC-LR de águas e que o subproduto da reação de fotodegradação não é tóxico já que apresenta porcentagem de hemólise inferior a 30%.