Produção de nanocompósitos de celulose bacteriana/Fe para degradação de solução de corantes têxteis por processos oxidativos avançados

• Autor(a) principal: SILVA, Marina Gomes
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
• dARK ID: ark:/64986/001300000shbk
• Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/45653
• topic: Engenharia química; Azul reativo 21; Preto direto 22; Processo foto-Fenton; Toxidade

As indústrias têxteis são responsáveis por gerar grande volume de efluente contaminado com diversos compostos que são utilizados em seu processo produtivo, como os corantes sintéticos. Estes contaminantes apresentam estruturas moleculares complexas, de difícil degradação, que quando despejados, sem um tratamento adequado, causam diversos impactos ao ambiente aquático. Assim, devido à eficiência limitada dos tratamentos de efluentes convencionais, faz-se necessário o emprego de meios alternativos como os processos oxidativos avançados (POA), que se baseiam na degradação de compostos orgânicos, transformando-as em moléculas inorgânicas mais simples. Logo, o presente trabalho buscou promover a degradação da mistura dos corantes têxteis azul reativo 21 (AR21) e preto direto 22 (PD22) via POA. Dentre os vários tipos de POA, avaliou-se os processos Fenton e foto-Fenton homogêneos para degradação da solução aquosa da mistura de corantes citados. O segundo processo apresentou melhor eficiência de degradação, quando comparado ao primeiro, utilizando 1 mg∙L-1 de ferro e empregando radiação sunlight. Em seguida, o biopolímero celulose bacteriana (CB) foi produzido pela bactéria Gluconacetobacter hansenii, no meio de cultura alternativo (meio de sais), para serem aplicados como matriz polimérica na obtenção de nanocompósitos (NC) contendo de CB e ferro (CB/Fe). O custo de produção de cada unidade de CB foi de cerca de R$ 0,18 e a produtividade alcançada foi de 0,39 g∙L-1∙d-1. Após estas análises, foram produzidos diferentes tipos de NC, à base de CB e reforçadas com íons de ferro, pelos métodos in-situ e ex-situ para serem aplicados como catalisador no processo foto-Fenton. Observou-se que o NC de CB/Fe produzidos pelo método ex-situ, imergido por 4 vezes na solução de sulfato ferroso por 2 h, apresentou melhor eficiência catalítica para promover a degradação de cerca de 84 e 95% para os grupamentos dos cromóforos (acompanhados respectivamente nos comprimentos de onda (λ) de 337 e 664 nm) e 77% para os grupos dos aromáticos (λ = 266 nm), após 60 min de tratamento. A CB e o NC de CB/Fe, com maior atividade fotocatalítica, foram caracterizados pelas análises de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), termogravimétrica (TG), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de difração de raios-x (DRX). Posteriormente, verificou-se que não houve o contributo da adsorção dos corantes AR21 e PD22, empregando o NC de CB/Fe, durante o processo foto-Fenton. Além disso, notou- se que a melhor eficiência de degradação da mistura dos corantes foi obtida ao utilizar a concentração de 100 mg∙L-1 de peróxido de hidrogênio. Foi realizado também um estudo de recuperação do nanocompósito para manter sua eficiência catalítica na degradação após o primeiro ciclo de uso. Como resultado, atingiu-se 97, 99 e 95% de degradação, após 5 ciclos, para os respectivos grupos dos cromóforos (acompanhado nos λ = 337 e 664 nm) e dos aromáticos (λ = 266 nm).Já o estudo cinético de degradação atingiu o equilíbrio após 120 min de experimento e seguiu um perfil de pseudo primeira-ordem, ajustando-se bem aos modelos de Chan e Chu e He et al. Ao analisar a toxicidade da solução da mistura de corantes após o tratamento via processo foto-Fenton, empregando o nanocompósito CB/Fe como catalisador, observou-se que este proporcionou melhores índices de crescimento radicular para as espécies de sementes e manteve os índices de crescimento para as bactérias analisadas quando comparado as amostras antes do tratamento selecionado. Por fim, os resultados demonstraram que o uso de NC de CB/Fe como catalisador do processo foto-Fenton, sob radiação sunlight, é promissor, uma vez que a estrutura deste material pode ser reutilizada por pelo menos 5 ciclos como catalisador do processo de degradação da solução aquosa da mistura de corantes têxteis.