Degradação do corante têxtil RB5 em efluente modelo via processo de fotocatálise heterogênea e foto-Fenton visando o reuso de água

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: SANTOS, Fernanda Lima dos
Orientador(a): BARBOSA, Celmy Maria Bezerra de Menezes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Engenharia Quimica
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/34033
Resumo: As indústrias têxteis no Agreste de Pernambuco estão gerando efluentes com elevada carga de corantes que contaminam os recursos hídricos da região. Essas indústrias necessitam descartar esses efluentes de forma correta atendendo as legislações vigentes, sendo assim fundamental o tratamento desses efluentes antes do descarte. O tratamento dos efluentes para a degradação desses corantes não é um processo fácil, porém possível. Os Processo Oxidativo Avançado (POA) têm se destacado nas pesquisas de tratamento de efluentes têxteis, pois eles conseguem converter (mineralizar) os contaminantes promovendo sua degradação. Este trabalho teve como objetivo a degradação do corante RB5 através dos processos fotocatálise heterogênea e foto-Fenton. Três óxidos mistos à base de ferro, foram obtidos através de hidróxidos duplos lamelares (HDL) sintetizados pelo método de co-precipitação com pH variável, para serem utilizados como catalisadores em um sistema de reação fotocatalítica com o reator em batelada. Os catalisadores foram caracterizados por difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (ATG), adsorção/dessorção de nitrogênio a -196ºC (BET), dessorção termoprogramada (TPD) de CO₂ e NH₃ e espectroscopia na região de infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), a fim de obter informações sobre as características estruturais de cada catalisador. Utilizando o planejamento fatorial 2² com o ponto central em triplicata, foi possível verificar qual é a melhor condição de catalisador e de peróxido de hidrogênio (H₂O₂) a ser utilizada no processo de foto-Fenton. Sendo assim, os valores escolhidos foram de 12 mmol.L⁻¹ de H₂O₂ e 1,8 g.L⁻¹ para o catalisador com cobalto, 10 mmol.L⁻¹ de H₂O₂ e 1,8 g.L⁻¹ para o com níquel e 7,5 mmol.L⁻¹ de H₂O₂ e 1,125 g.L⁻¹ para o com zinco. A partir desses valores, experimentos em triplicata para a degradação foram realizados. Assim, os catalisadores apresentaram uma ótima degradação em 30 minutos, sendo elas de 91,81% para o catalisador com cobalto, de 97,44% para com o de níquel e de 91,49% para com o de zinco. Para o processo de fotocatálise heterogênea, os catalisadores apresentaram uma baixa degradação, 49,51% para o catalisador com cobalto, de 55,33% para com o de níquel e de 32,42% para com o de zinco também no tempo de 30 minutos. Diante disso, é possível observar a melhor eficiência do método foto-Fenton. Os catalisadores foram reutilizados quadro vezes com uma boa taxa de degradação para todos os catalisadores. O teste de toxicidade foi realizado com sementes de Lactuca sativa tendo sido obtida uma baixa taxa de toxicidade dos efluentes tratados. Com o modelo cinético adequado o de pseudo-primeira ordem.
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Este trabalho teve como objetivo a degradação do corante RB5 através dos processos fotocatálise heterogênea e foto-Fenton. Três óxidos mistos à base de ferro, foram obtidos através de hidróxidos duplos lamelares (HDL) sintetizados pelo método de co-precipitação com pH variável, para serem utilizados como catalisadores em um sistema de reação fotocatalítica com o reator em batelada. Os catalisadores foram caracterizados por difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (ATG), adsorção/dessorção de nitrogênio a -196ºC (BET), dessorção termoprogramada (TPD) de CO₂ e NH₃ e espectroscopia na região de infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), a fim de obter informações sobre as características estruturais de cada catalisador. Utilizando o planejamento fatorial 2² com o ponto central em triplicata, foi possível verificar qual é a melhor condição de catalisador e de peróxido de hidrogênio (H₂O₂) a ser utilizada no processo de foto-Fenton. Sendo assim, os valores escolhidos foram de 12 mmol.L⁻¹ de H₂O₂ e 1,8 g.L⁻¹ para o catalisador com cobalto, 10 mmol.L⁻¹ de H₂O₂ e 1,8 g.L⁻¹ para o com níquel e 7,5 mmol.L⁻¹ de H₂O₂ e 1,125 g.L⁻¹ para o com zinco. A partir desses valores, experimentos em triplicata para a degradação foram realizados. Assim, os catalisadores apresentaram uma ótima degradação em 30 minutos, sendo elas de 91,81% para o catalisador com cobalto, de 97,44% para com o de níquel e de 91,49% para com o de zinco. Para o processo de fotocatálise heterogênea, os catalisadores apresentaram uma baixa degradação, 49,51% para o catalisador com cobalto, de 55,33% para com o de níquel e de 32,42% para com o de zinco também no tempo de 30 minutos. Diante disso, é possível observar a melhor eficiência do método foto-Fenton. Os catalisadores foram reutilizados quadro vezes com uma boa taxa de degradação para todos os catalisadores. O teste de toxicidade foi realizado com sementes de Lactuca sativa tendo sido obtida uma baixa taxa de toxicidade dos efluentes tratados. Com o modelo cinético adequado o de pseudo-primeira ordem.FACEPEThe textile industries in Pernambuco’s Agreste region are generating effluents, with high dye loading which contaminate the water resources of the region. Those industries need to discard these effluents correctly complying with the current legislation, thus being fundamental the treatment of those effluents prior to disposal. The treatment of these effluents for the degradation of these dyes is not an easy process, but it is possible. The Advanced Oxidation Process (AOP) method has been highlighted on the effluent treatment researches, because they are able to destroy the contaminants, promoting their degradation. This work had as objective the degradation of the RB5 dye through the heterogeneous photocatalysis and the photo-Fenton processes. Three mixed iron oxides were obtained through lamellar double hydroxides (LDHs) synthesized by the varied pH coprecipitation method, so they can be used as catalysts in a photocatalytic reaction system in a batch reactor. The catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), thermogravimetry analysis (TGA), adsorption/desorption of nitrogen at -196°C (BET), thermoprogrammed desorption (TPD) of CO₂ and NH₃ and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), to obtain information about each catalyst’s structural characteristics. Using the factorial design 2² performed in triplicate at the center point, it was possible to check what is the best catalyst and hydrogen peroxide (H₂O₂) condition to be used on the photo-Fenton process. Therefore, the chosen values were of 12 mmol.L⁻¹ of H₂O₂ and 1,8 g.L⁻¹ for the catalyst with cobalt, 10 mmol.L⁻¹ of H₂O₂ e 1,8 g.L⁻¹ for the catalyst with nickel and 7,5 mmol.L⁻¹ of H₂O₂ and 1,125 g.L⁻¹ for the one with zinc. With those values, experiments for the degradation were performed in triplicate. The catalysts showed great degradation in 30 minutes, them being of 91,81% for the catalyst with cobalt, 97,44% for the one with nickel and 91,49% for the one with zinc. For the heterogeneous photocatalysis process, the catalysts displayed low degradation. 49,51% for the one with cobalt, 55,33% for the one with nickel and 32,42% for the one with zinc also within 30 minutes. Therefore, it is possible to observe that the photo-Fenton process is more efficient. The catalysts were reused four times with a good degradation rate for all of them. The toxicity test was performed with Lactuca sativa seeds, obtaining a low toxicity ratio on the treated effluents. With the kinetic model adjusted from pseudo-first order.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia QuimicaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia QuímicaCorante têxtilEfluenteFotocatáliseFoto-FentonHidrotalcitaDegradação do corante têxtil RB5 em efluente modelo via processo de fotocatálise heterogênea e foto-Fenton visando o reuso de águainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETHUMBNAILDISSERTAÇÃO Fernanda Lima dos Santos.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Fernanda Lima dos Santos.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1214https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/34033/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Fernanda%20Lima%20dos%20Santos.pdf.jpg50828466f41ffbe1309af06ecbc159d5MD55ORIGINALDISSERTAÇÃO Fernanda Lima dos Santos.pdfDISSERTAÇÃO Fernanda Lima dos Santos.pdfapplication/pdf2974285https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/34033/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Fernanda%20Lima%20dos%20Santos.pdf76290878f31beb564688cc5b55921c8cMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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