Grafeno multicamadas (MLG) na ozonização: um processo oxidativo avançado para degradação de melanoidina e substâncias húmicas

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: MATEUS, Marcos Vinicius
• Orientador(a): LUZ, Mario Sergio da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Triângulo Mineiro
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais
• Departamento: Instituto de Ciências Exatas, Naturais e Educação - ICENE
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Nanomateriais.; Poluentes persistentes.; Técnicas avançadas de tratamento de águas.; Transformação de materiais.; Esfoliação de grafite.; Nanomaterials.; Persistent pollutants.; Advanced water treatment.; Transformation of materials.; Graphite exfoliation.
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA
• Link de acesso: http://bdtd.uftm.edu.br/handle/123456789/1801

O presente estudo mostra como o grafeno multi-camadas (MLG) pode ser aplicado em processos de remoção de poluentes para melhoria da qualidade da água. As etapas do estudo estão representadas em diferentes capítulos, sendo primeiramente apresentada uma exploração bibliográfica dos trabalhos que compõe o estado da arte sobre a participação de nanomateriais, como o grafeno, no tratamento de água e águas residuárias e também sobre as técnicas empregadas na produção deste material. Posteriormente, é apresentada uma etapa que compara a atividade catalítica do grafeno multicamadas com outros dois catalisadores (óxido de molibdênio e ferrita de manganês) no processo de ozonização para degradação e descoloração de melanoidina. Os resultados mostram que a constante de velocidade de reação (K) do processo de descoloração da melanoidina por ozonização catalítica é 1,7 vezes maior do que a do processo de ozonização não catalítica. O MLG foi o catalisador mais eficiente na remoção de carbono orgânico total (TOC). A eficiência de remoção foi de 32% para o processo de ozonização não catalítica e 63% para a ozonização catalítica usando MLG. Esse aumento de eficiência é atribuído a uma melhor produção de radicais hidroxila na presença de MLG, o que foi confirmado com o uso de propanol como eliminador de radicais. Por fim, a etapa final avalia o grafeno multicamadas como catalisador da reação de ozonização de substâncias húmicas (SH) em diferentes pHs e após ter recebido diferentes pré-tratamentos. A reação de ozonização não-catalítica de SH em pH 9,5 possibilitou remoção de 90,9% de cor, em apenas 15 min. Com a adição do MLG ao processo, a eficiência de remoção saltou para 95,2% (MLG sem tratamento); 96,7% (MLG ozonizado) e 97,3% (MLG moído). As taxas de remoção de TOC em 60 min utilizando apenas ozônio foram de de 38,3% na ozonização não-catalítica; 40,9% com o MLG sem tratamento; 66,0% com o MLG ozonizado e 56,7% com o MLG moído. Conclui-se que o processo de ozonização utilizando MLG como catalisador é capaz de remover melanoidina e SH de soluções aquosas e, consequentemente, aumentar a eficiência dos sistemas de tratamento de água e águas residuárias.