Desempenho de dióxido de titânio dopado com ferro na fotodegradação de pesticidas ou corante em meio aquoso

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Guerra, Wilson Nunes de Almeida
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Texto Completo: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11885
Resumo: In this work, the degradation of Indigo Carmine (IC) dye and commercial pesticides Tamaron (active ingredient methamidophos) and Lannate (active ingredient methomyl) were evaluated using Fe/TiO2 in a photocatalytic process under visible and/or solar radiation. Fe/TiO2 catalysts were prepared by impregnation of uncalcined (Ti), or calcined (Ti500), commercial TiO2 P25 using Fe(NO3)3.9H2O and FeCl3.6H2O salts. The materials were treated by drying at 100°C, some samples being subjected to calcination at 500°C, the latter being named by TiFe(X)500 or Ti500Fe(X)500, where X = N or Cl, depending on the precursor iron salt used. The IC dye was used preliminarily in different experimental conditions, aiming at the selection of the most promising catalysts. In addition to photocatalysis, other treatments, such as photolysis and adsorption, as well as H2O2/Vis, catalyst/H2O2 (in the dark) and photo-Fenton processes (catalyst/H2O2/Vis), were also tested with the IC dye. The toxicity of the dye solution was evaluated by the use of lettuce seeds (Lactuca sativa). The best results of discolouration of the IC dye by photocatalysis were obtained with the highest concentration of catalyst tested (0.1 g L-1) and for a total visible light irradiation time of 300 min, in the following order: TiFe(Cl) > Ti = TiFe(N) > TiFe(Cl)500 > TiFe(N)500. For the photo-Fenton process, and the same catalyst concentration, the most promising results were obtained with the TiFe(N) and TiFe(Cl) catalysts and with irradiation for less than 50 minutes. However, after photo-Fenton process, the solutions of the dye showed high toxicity even proceeding for up to 300 minutes, unlike the photocatalytic process that was shown to produce products with very low toxicity. For both pesticides, the optimum concentration of catalyst was 1 g L-1. After 300 min exposure to visible radiation, the methamidophos photodegradation efficiency follows the following order: Ti > TiFe(N) > TiFe(Cl) > TiFe(N)500 > TiFe(Cl)500. Superior results were achieved under sunlight after 180 min of reaction. Using the catalysts treated at 100°C, the degradation of methomyl was almost complete after 180 min of visible radiation exposure, and fairly effective (about 50% degradation) with rapid (60 minutes) results were achieved by using sunlight. The best catalysts were characterized using X-ray diffraction, adsorption/desorption of N2, atomic absorption spectroscopy, UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy and zeta potential. The diffractograms of the iron-impregnated samples did not indicate significant structural changes in relation to Ti. Iron doping reduced the specific area values in relation to Ti. The DRS results showed that the energy band gap of the Fe doped samples were lower than Ti undoped. Therefore, impregnation with iron ions contributed to photocatalysts band gap change to the visible region. There was a correlation between the zeta potential and the degradability of the compounds tested. The results showed that Fe/TiO2 catalysts treated at low temperature (100°C) are efficient in the photodegradation of recalcitrant compounds, such as pesticides and dyes
id UERJ_09e601210455e344ec6a23bd5def6bfc
oai_identifier_str oai:www.bdtd.uerj.br:1/11885
network_acronym_str UERJ
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
repository_id_str 2903
spelling Araujo, Lucia Regina Raddi dehttp://lattes.cnpq.br/1592062469734844Ziolli, Roberta Lourençohttp://lattes.cnpq.br/1755140611499739Costa, Antonio Carlos Augusto dahttp://lattes.cnpq.br/9898276573670920Gaspar, Alexandre Barroshttp://lattes.cnpq.br/1049735133222758Scofield, Cynthia Fragahttp://lattes.cnpq.br/9610997998735820Tôrres, Elaine FerreiraSaggioro, Enrico Mendeshttp://lattes.cnpq.br/7030669291025101http://lattes.cnpq.br/3467968500733793Guerra, Wilson Nunes de Almeida2021-01-06T19:26:13Z2018-05-252017-02-17GUERRA, Wilson Nunes de Almeida. Desempenho de dióxido de titânio dopado com ferro na fotodegradação de pesticidas ou corante em meio aquoso. 2017. 143 f. Tese (Doutorado em Processos Químicos e Meio Ambiente) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2017.http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11885In this work, the degradation of Indigo Carmine (IC) dye and commercial pesticides Tamaron (active ingredient methamidophos) and Lannate (active ingredient methomyl) were evaluated using Fe/TiO2 in a photocatalytic process under visible and/or solar radiation. Fe/TiO2 catalysts were prepared by impregnation of uncalcined (Ti), or calcined (Ti500), commercial TiO2 P25 using Fe(NO3)3.9H2O and FeCl3.6H2O salts. The materials were treated by drying at 100°C, some samples being subjected to calcination at 500°C, the latter being named by TiFe(X)500 or Ti500Fe(X)500, where X = N or Cl, depending on the precursor iron salt used. The IC dye was used preliminarily in different experimental conditions, aiming at the selection of the most promising catalysts. In addition to photocatalysis, other treatments, such as photolysis and adsorption, as well as H2O2/Vis, catalyst/H2O2 (in the dark) and photo-Fenton processes (catalyst/H2O2/Vis), were also tested with the IC dye. The toxicity of the dye solution was evaluated by the use of lettuce seeds (Lactuca sativa). The best results of discolouration of the IC dye by photocatalysis were obtained with the highest concentration of catalyst tested (0.1 g L-1) and for a total visible light irradiation time of 300 min, in the following order: TiFe(Cl) > Ti = TiFe(N) > TiFe(Cl)500 > TiFe(N)500. For the photo-Fenton process, and the same catalyst concentration, the most promising results were obtained with the TiFe(N) and TiFe(Cl) catalysts and with irradiation for less than 50 minutes. However, after photo-Fenton process, the solutions of the dye showed high toxicity even proceeding for up to 300 minutes, unlike the photocatalytic process that was shown to produce products with very low toxicity. For both pesticides, the optimum concentration of catalyst was 1 g L-1. After 300 min exposure to visible radiation, the methamidophos photodegradation efficiency follows the following order: Ti > TiFe(N) > TiFe(Cl) > TiFe(N)500 > TiFe(Cl)500. Superior results were achieved under sunlight after 180 min of reaction. Using the catalysts treated at 100°C, the degradation of methomyl was almost complete after 180 min of visible radiation exposure, and fairly effective (about 50% degradation) with rapid (60 minutes) results were achieved by using sunlight. The best catalysts were characterized using X-ray diffraction, adsorption/desorption of N2, atomic absorption spectroscopy, UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy and zeta potential. The diffractograms of the iron-impregnated samples did not indicate significant structural changes in relation to Ti. Iron doping reduced the specific area values in relation to Ti. The DRS results showed that the energy band gap of the Fe doped samples were lower than Ti undoped. Therefore, impregnation with iron ions contributed to photocatalysts band gap change to the visible region. There was a correlation between the zeta potential and the degradability of the compounds tested. The results showed that Fe/TiO2 catalysts treated at low temperature (100°C) are efficient in the photodegradation of recalcitrant compounds, such as pesticides and dyesNeste trabalho, foram avaliadas as degradações do corante Índigo Carmim (IC) e dos pesticidas comerciais Tamaron (princípio ativo metamidofós) e Lannate (princípio ativo metomil), utilizando Fe/TiO2 em processo fotocatalítico sob a radiação visível e/ou solar. Catalisadores de Fe/TiO2 foram preparados pela impregnação do TiO2 P25 comercial não calcinado (Ti) ou calcinado a 500oC (Ti500) utilizando os sais Fe(NO3)3.9H2O e FeCl3.6H2O. Os materiais obtidos foram tratados por secagem a 100ºC, e algumas amostras submetidas à calcinação a 500ºC, sendo estas últimas denominadas por TiFe(X)500 ou Ti500Fe(X)500, em que X = N ou Cl, dependendo do sal precursor de ferro utilizado. O corante IC foi utilizado preliminarmente em diferentes condições experimentais, visando à seleção dos catalisadores mais promissores. Além da fotocatálise, outros tratamentos como fotólise e adsorção, além das associações H2O2/Vis, catalisador/H2O2 (no escuro) e o processo foto-Fenton (catalisador/H2O2/Vis) também foram testados com o corante IC. A toxicidade da solução do corante foi avaliada por uso de sementes de alface (Lactuca sativa). Os melhores resultados de descoloração do corante IC por fotocatálise foram obtidos com a maior concentração de catalisador testada (0,1 g L-1) e por um tempo total de irradiação de luz visível de 300 min, na seguinte ordem: TiFe(Cl) > Ti = TiFe(N) > TiFe(Cl)500 > TiFe(N)500. Para o processo foto-Fenton e com a mesma concentração de catalisador, os resultados mais promissores foram com os catalisadores TiFe(N) e TiFe(Cl) e por um tempo bem menor de 50 minutos. No entanto, as soluções do corante após processo foto-Fenton apresentaram elevada toxicidade mesmo por continuação do processo por até 300 minutos, ao contrário do processo fotocatalítico que demonstrou gerar produto com baixa toxicidade. Para ambos os pesticidas, a concentração ótima de catalisador foi 1 g L-1. A eficiência de fotodegradação do metamidofós seguiu a seguinte ordem: Ti > TiFe(N) > TiFe(Cl) > TiFe(N)500 > TiFe(Cl)500 após 300 min de exposição à radiação visível. Resultados superiores foram alcançados sob a luz solar após 180 min de reação. A degradação do metomil foi quase completa para os catalisadores tratados a 100ºC e após 180 min de exposição à radiação visível e resultados bastante eficazes (cerca de 50% de degradação) e rápidos foram alcançados através do uso da luz solar por 60 min. Os melhores catalisadores foram caracterizados pelas técnicas de difração de raios-X, adsorção/dessorção de N2, espectroscopia por absorção atômica, espectroscopia de refletância difusa UV-Vis e potencial zeta. Os difratogramas das amostras impregnadas com ferro não indicaram mudanças estruturais significativas em relação ao Ti. As dopagens com Fe provocaram a redução dos valores de área específica em relação ao Ti. Os resultados de DRS mostraram que as energias de band gap das amostras dopadas com ferro foram inferiores ao Ti. Portanto, a impregnação com íons ferro contribuiu para a mudança da band gap do fotocatalisador para a região do visível. Verificou-se uma correlação entre o potencial zeta e a capacidade de degradação dos compostos testados. Os resultados mostraram que os catalisadores Fe/TiO2 tratados a baixa temperatura (100ºC) são eficientes na fotodegradação de compostos recalcitrantes, como pesticidas e corantesSubmitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:26:13Z No. of bitstreams: 1 Wilson Nunes de Almeida Guerra.pdf: 3237523 bytes, checksum: d8aed19e2faf14c5b924704019c044eb (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-06T19:26:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Wilson Nunes de Almeida Guerra.pdf: 3237523 bytes, checksum: d8aed19e2faf14c5b924704019c044eb (MD5) Previous issue date: 2017-02-17Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicoapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto de QuímicaPhotocatalysisphoto-fentonpesticidesdyeTiO2Fotocatálisefoto-fentonpesticidascoranteTiO2CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICADesempenho de dióxido de titânio dopado com ferro na fotodegradação de pesticidas ou corante em meio aquosoPerformance of iron doped titanium dioxide in photodegradation of pesticides or dye in aqueous mediuminfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALWilson Nunes de Almeida Guerra.pdfapplication/pdf3237523http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/11885/1/Wilson+Nunes+de+Almeida+Guerra.pdfd8aed19e2faf14c5b924704019c044ebMD511/118852024-02-27 15:35:55.805oai:www.bdtd.uerj.br:1/11885Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T18:35:55Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false
dc.title.por.fl_str_mv Desempenho de dióxido de titânio dopado com ferro na fotodegradação de pesticidas ou corante em meio aquoso
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Performance of iron doped titanium dioxide in photodegradation of pesticides or dye in aqueous medium
title Desempenho de dióxido de titânio dopado com ferro na fotodegradação de pesticidas ou corante em meio aquoso
spellingShingle Desempenho de dióxido de titânio dopado com ferro na fotodegradação de pesticidas ou corante em meio aquoso
Guerra, Wilson Nunes de Almeida
Photocatalysis
photo-fenton
pesticides
dye
TiO2
Fotocatálise
foto-fenton
pesticidas
corante
TiO2
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
title_short Desempenho de dióxido de titânio dopado com ferro na fotodegradação de pesticidas ou corante em meio aquoso
title_full Desempenho de dióxido de titânio dopado com ferro na fotodegradação de pesticidas ou corante em meio aquoso
title_fullStr Desempenho de dióxido de titânio dopado com ferro na fotodegradação de pesticidas ou corante em meio aquoso
title_full_unstemmed Desempenho de dióxido de titânio dopado com ferro na fotodegradação de pesticidas ou corante em meio aquoso
title_sort Desempenho de dióxido de titânio dopado com ferro na fotodegradação de pesticidas ou corante em meio aquoso
author Guerra, Wilson Nunes de Almeida
author_facet Guerra, Wilson Nunes de Almeida
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Araujo, Lucia Regina Raddi de
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1592062469734844
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Ziolli, Roberta Lourenço
dc.contributor.advisor-co1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1755140611499739
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Costa, Antonio Carlos Augusto da
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/9898276573670920
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Gaspar, Alexandre Barros
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1049735133222758
dc.contributor.referee3.fl_str_mv Scofield, Cynthia Fraga
dc.contributor.referee3Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/9610997998735820
dc.contributor.referee4.fl_str_mv Tôrres, Elaine Ferreira
dc.contributor.referee5.fl_str_mv Saggioro, Enrico Mendes
dc.contributor.referee5Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7030669291025101
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3467968500733793
dc.contributor.author.fl_str_mv Guerra, Wilson Nunes de Almeida
contributor_str_mv Araujo, Lucia Regina Raddi de
Ziolli, Roberta Lourenço
Costa, Antonio Carlos Augusto da
Gaspar, Alexandre Barros
Scofield, Cynthia Fraga
Tôrres, Elaine Ferreira
Saggioro, Enrico Mendes
dc.subject.eng.fl_str_mv Photocatalysis
photo-fenton
pesticides
dye
TiO2
topic Photocatalysis
photo-fenton
pesticides
dye
TiO2
Fotocatálise
foto-fenton
pesticidas
corante
TiO2
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
dc.subject.por.fl_str_mv Fotocatálise
foto-fenton
pesticidas
corante
TiO2
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
description In this work, the degradation of Indigo Carmine (IC) dye and commercial pesticides Tamaron (active ingredient methamidophos) and Lannate (active ingredient methomyl) were evaluated using Fe/TiO2 in a photocatalytic process under visible and/or solar radiation. Fe/TiO2 catalysts were prepared by impregnation of uncalcined (Ti), or calcined (Ti500), commercial TiO2 P25 using Fe(NO3)3.9H2O and FeCl3.6H2O salts. The materials were treated by drying at 100°C, some samples being subjected to calcination at 500°C, the latter being named by TiFe(X)500 or Ti500Fe(X)500, where X = N or Cl, depending on the precursor iron salt used. The IC dye was used preliminarily in different experimental conditions, aiming at the selection of the most promising catalysts. In addition to photocatalysis, other treatments, such as photolysis and adsorption, as well as H2O2/Vis, catalyst/H2O2 (in the dark) and photo-Fenton processes (catalyst/H2O2/Vis), were also tested with the IC dye. The toxicity of the dye solution was evaluated by the use of lettuce seeds (Lactuca sativa). The best results of discolouration of the IC dye by photocatalysis were obtained with the highest concentration of catalyst tested (0.1 g L-1) and for a total visible light irradiation time of 300 min, in the following order: TiFe(Cl) > Ti = TiFe(N) > TiFe(Cl)500 > TiFe(N)500. For the photo-Fenton process, and the same catalyst concentration, the most promising results were obtained with the TiFe(N) and TiFe(Cl) catalysts and with irradiation for less than 50 minutes. However, after photo-Fenton process, the solutions of the dye showed high toxicity even proceeding for up to 300 minutes, unlike the photocatalytic process that was shown to produce products with very low toxicity. For both pesticides, the optimum concentration of catalyst was 1 g L-1. After 300 min exposure to visible radiation, the methamidophos photodegradation efficiency follows the following order: Ti > TiFe(N) > TiFe(Cl) > TiFe(N)500 > TiFe(Cl)500. Superior results were achieved under sunlight after 180 min of reaction. Using the catalysts treated at 100°C, the degradation of methomyl was almost complete after 180 min of visible radiation exposure, and fairly effective (about 50% degradation) with rapid (60 minutes) results were achieved by using sunlight. The best catalysts were characterized using X-ray diffraction, adsorption/desorption of N2, atomic absorption spectroscopy, UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy and zeta potential. The diffractograms of the iron-impregnated samples did not indicate significant structural changes in relation to Ti. Iron doping reduced the specific area values in relation to Ti. The DRS results showed that the energy band gap of the Fe doped samples were lower than Ti undoped. Therefore, impregnation with iron ions contributed to photocatalysts band gap change to the visible region. There was a correlation between the zeta potential and the degradability of the compounds tested. The results showed that Fe/TiO2 catalysts treated at low temperature (100°C) are efficient in the photodegradation of recalcitrant compounds, such as pesticides and dyes
publishDate 2017
dc.date.issued.fl_str_mv 2017-02-17
dc.date.available.fl_str_mv 2018-05-25
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-01-06T19:26:13Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv GUERRA, Wilson Nunes de Almeida. Desempenho de dióxido de titânio dopado com ferro na fotodegradação de pesticidas ou corante em meio aquoso. 2017. 143 f. Tese (Doutorado em Processos Químicos e Meio Ambiente) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2017.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11885
identifier_str_mv GUERRA, Wilson Nunes de Almeida. Desempenho de dióxido de titânio dopado com ferro na fotodegradação de pesticidas ou corante em meio aquoso. 2017. 143 f. Tese (Doutorado em Processos Químicos e Meio Ambiente) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2017.
url http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11885
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
dc.publisher.initials.fl_str_mv UERJ
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron:UERJ
instname_str Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron_str UERJ
institution UERJ
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
bitstream.url.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/11885/1/Wilson+Nunes+de+Almeida+Guerra.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv d8aed19e2faf14c5b924704019c044eb
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
repository.mail.fl_str_mv bdtd.suporte@uerj.br
_version_ 1792352310274293760