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

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Guerra, Wilson Nunes de Almeida
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; BR; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
• Palavras-chave em Português: Photocatalysis; photo-fenton; pesticides; dye; TiO2; Fotocatálise; foto-fenton; pesticidas; corante; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11885

Neste 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 corantes