Fotocatalisador a base de ZnO a partir de resíduos de pilhas alcalinas: síntese, caracterização e aplicação na remoção de corante têxtil

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Anholeti, Mariane Santos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Agroquímica
• Palavras-chave em Português: Corantes; Biodegradação; Metais - Reaproveitamento; Química Analítica
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/30404

Neste trabalho, um fotocatalisador à base de ZnO foi sintetizado a partir de resíduos de pilhas alcalinas (PAs), utilizando o método de calcinação nas temperaturas de: 600 (PA_600), 700 (PA_700) e 800 ºC (PA_800). Os materiais foram caracterizados por diferentes técnicas. Por Difração de Raios X (DRX), observou-se a predominância de ZnO com estrutura hexagonal de wurtzita nos três materiais. No PA_600, além de ZnO, foram observados picos de Zn metálico, fornecendo indícios da formação de uma heteroestrutura Zn/ZnO. Por Espectroscopia Raman, foi comprovada a formação de ZnO, sendo observado indício da existência de vacâncias de oxigênio no PA_600. Todos os materiais apresentaram estabilidade térmica por Análise termogravimétrica (TGA), com perda de aproximadamente 5% de massa entre 0-900 C. A energia de band gap ficou entre 3,14-3,19 eV, determinada por Espectroscopia de Reflectância Difusa (ERD). Devido às diferenças estruturais indicadas por DRX e Raman, a morfologia do PA_600 foi investigada por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), em que se observou um formato, predominantemente, de nanobastões e a presença de nanopartículas de Zn metálico. O Ponto de Carga Zero (PCZ) do PA_600 foi determinado em 6,53. Após caracterização, os materiais foram aplicados na remoção do corante Vermelho Direto 80 (VD80) via processo fotocatalítico. O PA_600 apresentou maior eficiência, apresentando 30% ± 3,6 de remoção frente a 20% ± 0,4 dos demais materiais. Estudos cinéticos empregando PA_600 foram realizados, nos quais se observou que a remoção é favorecida em pH 2, [VD80] inicial de 20 mg L -1 e 40 mg de PA_600 . Experimentos com inibidores de radicais mostrou que o mecanismo de remoção ocorre, principalmente, por oxidação direta nas vacâncias fotogeradas (h +BV ) e indireta por radicais •OH - . Remoções de aproximadamente 75% ± 4,2 e 60% ± 8,5 foram obtidas sob radiação UV e visível, respectivamente, em 48 h de reação, demonstrando a vantagem do material que pode ser ativado por radiação solar. O material foi submetido a ensaios de reuso, em que observou-se uma perda de 51% de eficiência a partir do 2 ciclo reacional. Palavras-Chave: Degradação. Corantes Têxteis. Processos Oxidativos Avançados.