Impregnação de TiO2 em biochar derivado de resíduo de café para fotodegradação de diclofenaco em soluções aquosas
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/23330 |
Resumo: | In this work, a novel composite based on coffee grounds biochar was prepared with immobilized titanium dioxide (TiO2) and used for photodegradation of diclofenac in aqueous solution. Composites with different mass proportions between biochar and TiO2 were prepared by mechanical mixing and subsequent pyrolysis in an inert atmosphere of N2 at 650 ºC. The composites were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, dispersive energy spectroscopy, Fourier-transform infrared spectrometry, specific surface area, pore size and volume. The composite with a 1:1 ratio of biochar-TiO2 (B1T1) showed a degradation efficiency of 90% in just 120 min UV radiation, while the composite with a 2:1 ratio of biochar-TiO2 (B2T1) showed a degradation efficiency of 55 % in 120 min, being higher than bare TiO2, with 40% of degradation efficiency. This fact is associated with a set of intrinsic characteristics obtained during the formation of composites, such as: larger pore size, reduction of the recombination rate of the pair electron (ē)/hole (h+), reduction of the band gap energy and the promotion of reactive species of oxygen due to phenolic groups present on the surface of the biochar. The dominant reactive species involved during the photocatalytic degradation of diclofenac were h+ and •OH. Diclofenac's degradation pathways were determined based on the identification of the intermediates and the analysis of non-purgable organic carbon (NPOC). The novel biochar-TiO2 composite prepared in this work showed high physical-chemical stability and efficiency in five consecutive reuse cycles, proving to be a highly promising photocatalyst to degrade diclofenac in water, in addition to being a sustainable alternative, since it reuses and enhances a waste for the production of biochar. |
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2021-12-15T18:47:24Z2021-12-15T18:47:24Z2020-10-07http://repositorio.ufsm.br/handle/1/23330In this work, a novel composite based on coffee grounds biochar was prepared with immobilized titanium dioxide (TiO2) and used for photodegradation of diclofenac in aqueous solution. Composites with different mass proportions between biochar and TiO2 were prepared by mechanical mixing and subsequent pyrolysis in an inert atmosphere of N2 at 650 ºC. The composites were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, dispersive energy spectroscopy, Fourier-transform infrared spectrometry, specific surface area, pore size and volume. The composite with a 1:1 ratio of biochar-TiO2 (B1T1) showed a degradation efficiency of 90% in just 120 min UV radiation, while the composite with a 2:1 ratio of biochar-TiO2 (B2T1) showed a degradation efficiency of 55 % in 120 min, being higher than bare TiO2, with 40% of degradation efficiency. This fact is associated with a set of intrinsic characteristics obtained during the formation of composites, such as: larger pore size, reduction of the recombination rate of the pair electron (ē)/hole (h+), reduction of the band gap energy and the promotion of reactive species of oxygen due to phenolic groups present on the surface of the biochar. The dominant reactive species involved during the photocatalytic degradation of diclofenac were h+ and •OH. Diclofenac's degradation pathways were determined based on the identification of the intermediates and the analysis of non-purgable organic carbon (NPOC). The novel biochar-TiO2 composite prepared in this work showed high physical-chemical stability and efficiency in five consecutive reuse cycles, proving to be a highly promising photocatalyst to degrade diclofenac in water, in addition to being a sustainable alternative, since it reuses and enhances a waste for the production of biochar.Neste trabalho, foi preparado um novo compósito a base de biocarvão de resíduo de café com dióxido de titânio (TiO2) imobilizado, e usado para fotodegradação de diclofenaco em solução aquosa. Compósitos com diferentes proporções de massa entre biocarvão e TiO2 foram preparados por mistura mecânica e subsequente pirólise em atmosfera inerte de N2 a 650 ºC. Os compósitos foram caracterizados por difração de raio-X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva, espectrometria de infravermelho com transformada de Fourier, área superficial específica, tamanho e volume de poros. O compósito com proporção 1:1 de biocarvão-TiO2 (B1T1) apresentou uma eficiência de degradação de 90% em apenas 120 min de radiação UV, enquanto que o compósito com relação 2:1 de biocarvão-TiO2 (B2T1) apresentou uma eficiência de degradação de 55% em 120 min, sendo superiores ao TiO2 puro, com 40% de degradação. Este fato está associado a um conjunto de características intrínsecas obtidas durante a formação dos compósitos tais como: maior tamanho de poro, redução da taxa de recombinação do par elétron (ē)/lacuna (h+), redução da energia de band gap e a promoção de espécies reativas de oxigênio devido a grupos fenólicos presentes na superfície do biocarvão. As espécies reativas dominantes envolvidas durante a degradação fotocatalítica do diclofenaco foram h+ e •OH. As vias de degradação do diclofenaco foram determinadas com base na identificação dos intermediários e na análise de carbono orgânico não purgavél (NPOC). O novo compósito biochar-TiO2 preparado neste trabalho mostrou alta estabilidade físico-química e eficiência em cinco ciclos consecutivos de reutilização, provando ser um fotocatalisador altamente promissor para degradar o diclofenaco na água, além de ser uma alternativa sustentável, uma vez que reutiliza e valoriza um resíduo para produção do biocarvão.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESporUniversidade Federal de Santa MariaCentro de TecnologiaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFSMBrasilEngenharia QuímicaAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessBiocarvãoDiclofenacoTiO2FotocatáliseCompósitoBiocharCompositeDiclofenacPhotocatalysisCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAImpregnação de TiO2 em biochar derivado de resíduo de café para fotodegradação de diclofenaco em soluções aquosasTiO2 impregnation in biochar derived from coffee residue for photodegradation of diclofenac in aqueous solutioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisFoletto, Edson Luizhttp://lattes.cnpq.br/6550340290019699Silvestri, Siarahttp://lattes.cnpq.br/0252646900260147Salla, Julia da SilveiraChiavone Filho, Osvaldohttp://lattes.cnpq.br/6165900692541530Lazarotto, Joseane Sarmento3006000000066006006006006006007aa8fe58-3c70-4a11-ab62-f8c72e2118cbb6a6bac2-83e7-4661-91d6-18e7e5dc7e76b67d4275-8fbe-4df5-a183-154c18ad8e2eb66a7d2f-52ba-427e-8864-fda9021ef906edc5a961-c070-4f7b-8f6a-385340a11e26reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMORIGINALDIS_PPGEQ_2020_LAZAROTTO_JOSEANE.pdfDIS_PPGEQ_2020_LAZAROTTO_JOSEANE.pdfDissertação de Mestradoapplication/pdf2067020http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/23330/1/DIS_PPGEQ_2020_LAZAROTTO_JOSEANE.pdff1cd3709cc6dbbf17f24b1eb76ffa8dfMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8805http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/23330/2/license_rdf4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-816http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/23330/3/license.txtf8fcb28efb1c8cf0dc096bec902bf4c4MD53TEXTDIS_PPGEQ_2020_LAZAROTTO_JOSEANE.pdf.txtDIS_PPGEQ_2020_LAZAROTTO_JOSEANE.pdf.txtExtracted texttext/plain132920http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/23330/4/DIS_PPGEQ_2020_LAZAROTTO_JOSEANE.pdf.txt2e4bcd30442b06ef7e7a844bfb95667fMD54THUMBNAILDIS_PPGEQ_2020_LAZAROTTO_JOSEANE.pdf.jpgDIS_PPGEQ_2020_LAZAROTTO_JOSEANE.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4406http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/23330/5/DIS_PPGEQ_2020_LAZAROTTO_JOSEANE.pdf.jpgf725eb538f302960db059a9a562938f6MD551/233302021-12-16 03:01:57.386oai:repositorio.ufsm.br:1/23330Q3JlYXRpdmUgQ29tbW9ucw==Repositório Institucionalhttp://repositorio.ufsm.br/PUBhttp://repositorio.ufsm.br/oai/requestopendoar:39132021-12-16T06:01:57Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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