Estudo, preparo e caracterização de nanocompósitos mesoporosos de Diatomita/Nb2O5/TiO2 para o tratamento de águas contaminadas

• Autor(a) principal: Fernandes, Yuri Leandro Rodrigues Lopes
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47090
• topic: Diatomita; Dióxido de titânio; Pentóxido de nióbio; Filtração

A necessidade emergente de métodos para o tratamento de água mais eficientes tem se tornado uma problemática além do caráter científico: abrange questões éticas, econômicas e sociais. O avanço do entendimento sobre os mecanismos de filtração e tratamento de água contaminada pelos compósitos de matriz porosa, como a diatomita, estimulou o desenvolvimento deste trabalho. Neste estudo, o pó cerâmico de diatomita branca foi utilizado para a fabricação de compósitos porosos incorporados por partículas de Nb2O5 e TiO2, através da técnica de conformação Tape Casting. Quatro fitas cerâmico-poliméricas de composição de massa cerâmica (diatomita/TiO2/Nb2O5) foram obtidas: Fita a (1/0/0); Fita b (0,9/0,1/0); Fita c (0,9/0,05/0,05); e Fita d (0,9/0/0,1). Por fim, laminados de seis camadas foram arranjados, termoprensados, calcinados a 500 ºC e sinterizados em 1200 ºC, originando as Pastilhas cerâmicas A – E. O comportamento térmico das fitas foi determinado por análise termogravimétrica (TG). Almejando verificar o efeito da rota de processamento e composição nas características morfológicas, na composição de fases cristalinas, resistência à flexão, perfil de porosidade e na propriedade adsortiva e fotodegradante, as Pastilhas foram caracterizadas por difração de raios-x, microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo, ensaio de flexão de três pontos, fisissorção de N2, ensaio de fotodegradação e determinação do Egap auxiliados pelo espectrofotômetro UV-vis. Constataram-se Pastilhas cerâmicas resultantes com morfologias de alta porosidade e caráteres monolíticos. As fases cristalinas cristobalita, quartzo, anatase, rutilo e H-Nb2O5 foram identificadas; pelas quais foi notada uma evolução da estrutura cristalina, eliminação da zona amorfa, assim como a transformação parcial de fase anatase → rutilo nas Pastilhas B e C. O ensaio de flexão demonstrou um aumento de até 225% na resistência através da incorporação das partículas na matriz de diatomita, de 4,28 Mpa na Pastilha A para 13,90 Mpa na Pastilha C. As pastilhas exibiram uma estrutura mesoporosa, com estreitamento da distribuição de tamanho de poros e áreas superficiais entre 6,161 m²/g e 3,6 m²/g. Uma decomposição de até 87,3% do azul de metileno foi observada através das Pastilhas, cujos valores de Egap estão na faixa de 3,19 eV – 3,70 eV.