Desenvolvimento de fotocatalisadores solares à base de ferro e nióbio para remoção de compostos orgânicos em águas e efluentes

• Autor(a) principal: Marilia Cleto Meirelles Ribeiro
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BBAK8H
• topic: Fotocatálise solar; Síntese e caracterização; Melhoramento fotocatalítico; Novos fotocatalisadores; Contaminantes de preocupação emergente; Carbendazim; Meio ambiente; Fotocatalise; Engenharia sanitária; Carbendazim

O presente trabalho teve como objetivo o estudo e desenvolvimento de rotas de síntese para a produção de fotocatalisadores solares à base de Fe/Nb, visando a sua aplicação em larga escala na fotodegradação de contaminantes de preocupação emergente em águas e efluentes. Na primeira parte, 10 fotocatalisadores foram produzidos por diferentes rotas e um em especial (R2-A) se destacou por uma inovação no método convencional de co-precipitação. Considerado candidato para aplicação em fotocatálise solar, o material exibiu eficiência global no processo combinado (adsorção + fotólise + fotocatálise) de 55% nos testes com o composto modelo (azul de metileno) e radiação UVA-Vis. Sob luz solar, o desempenho do fotocatalisador aumentou para 95%. As diferenças do espectro de irradiância da lâmpada e do sol explicaram as variações obtidas nos ensaios. A associação entre a síntese, a caracterização e os testes de fotodegradação foi capaz de demonstrar intensa correlação entre as propriedades obtidas em decorrência das diferentes rotas aplicadas e o desempenho fotocatalítico dos materiais produzidos. Na segunda parte do trabalho, a proposta de melhoramento dos fotocatalisadores a partir da pelotização com boehmita gel para degradação de um contaminante de preocupação emergente (carbendazim) foi confirmada. Entretanto, um novo cenário se abriu diante da mudança do composto alvo e das condições do processo. Dentre os cinco fotocatalisadores pelotizados, um dos que a princípio havia apresentado menor eficiência (C4-B) despontou com melhor desempenho, na dosagem ótima de 1 g/L e remoção de carbendazim superior a 40% ocorrendo logo nos primeiros 15 minutos de reação. Foi demonstrada predominância da fotodegradação por mecanismo clássico (via radicais HO) e baixa influência da adsorção, que não foi favorecida pelo pH reacional. O fotocatalisador apresentou resistência mecânica e eficiência por três ciclos seguidos, porém com redução de desempenho a cada reutilização. O teste de repetibilidade da rota de síntese produziu pellets com 100% de aproveitamento e variação de massa desprezível após o teste de resistência; no entanto, foram observadas alterações em suas propriedades que provocaram redução de seu desempenho. A abordagem do conceito de rendimento fotocatalítico no espaço-tempo se mostrou adequada como referência para comparação dos diferentes reatores utilizados e demonstrou maior rendimento para o processo solar em escala semi-piloto, seguido pelo simulador solar, e pelo reator de bancada com radiação UVA-Vis. A partir dos resultados, uma série de considerações puderam ser levantadas diante dos desafios da fotocatálise