Preparo e avaliação compósito magnético Tio 2-hidróxido duplo lamelar-óxido de ferro na degradação fotocatalítica de fenol

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Oliveira, Claudinéia Rosa Da Silva
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Agroquímica
• Palavras-chave em Português: Hidróxidos duplos lamelares; Fotocatálise; Óxido de ferro; Fenóis; Nanopartículas; Química Analítica
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/29325

Neste trabalho foi preparado o HDL magnético calcinado 1,0-Fe/0,5-TiO 2 /MgZnAl-5 constituído a partir do hidróxido duplo lamelar ternário (Mg, Zn e Al) impregnado com nanopartículas de TiO 2 e óxido de ferro. O TiO 2 é um dos materiais semicondutores mais apropriado para ser utilizado como um fotocatalisador no processo de fotocatálise heterogênea. No entanto, a eficiência na degradação de contaminantes orgânicos em água com o TiO 2 pode ser melhorada através da síntese de compósitos. Estudos recentes têm mostrado que a formação de compósitos de argilas aniônicas conhecidas como hidróxidos duplos lamelares (HDLs) com TiO 2 , proporciona um aumento significativo na degradação de contaminantes orgânicos. Assim o objetivo deste trabalho foi sintetizar o Hidróxido Duplo Lamelar de MgZnAl com diferentes proporções de zinco (Zn) que compõe o HDL de MgZnAl, de TiO 2 (TiO 2 /MgZnAl) e a incorporado do óxido de ferro (Fe/TiO 2 /MgZnAl), o que o torna paramagnético. O compósito de Fe/TiO 2 /MgZnAl na sua forma calcinada teve sua eficiência avaliada na fotodegradação do fenol. A síntese do compósito Fe/TiO 2 /MgZnAl foi feita com o HDL numa razão molar (Zn+Mg):Al:Ti igual a 2:1:1 em presença de NaOH e Na 2 CO 3 , utilizando o método de coprecipitação a pH variável. O material sintetizado foi calcinado a 500 ºC por 4 horas em forno mufla. O estudo de fotodegradação do fenol foi feito em um reator fotoquímico anular, constituído por uma lâmpada de vapor de mercúrio de 125W (sem o bulbo protetor), envolvido por um cilindro de vidro. O compósito fotocatalisador calcinado foi designado pela fórmula TiO 2 /MgZnAl-R, onde R representa o valor aproximado dá razão molar em porcentagem de Zn 2+ em substituição a Mg 2+ de 0, 1, 5, 10 ou 15%. A melhor proporção de TiO 2 incorporado ao HDL (TiO 2 /MgZnAl-5) foi avaliada em mols de Ti (0,5; 1,0; 1,5; 2,0 e 3,0), sendo o produto designado como Y-TiO 2 /MgZnAl-5, no qual Y indica o conteúdo de Ti. O magneticamente recuperado fotocatalisador foi rotulado de Z-Fe/TiO 2 /MgZnAl-5, onde Z = 0,25; 0,5; 0,75 e 1,0 mol de Fe. O fotocatalisador foi avaliado na fotodegradação de 300 mL de solução de fenol 50 mg L -1 , pH = 5,2 (natural da solução), na presença de 300 mg do fotocatalisador, sendo inicialmente mantido sob agitação por 60 min para atingir o equilíbrio de adsorção e posteriormente por mais 360 min sob irradiação. Em intervalos de tempos de 60 mim foram retiradas alíquotas de 3 mL da solução do fenol e analisada por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. O fotocatalisador 0,5-TiO 2 /MgZnAl-5 apresentou após 360 min de reação uma eficiência na remoção de fenol de 83,71%. A incorporação de óxido de ferro (Fe) no compósito melhorou seu desempenho fotocatalítico, sendo que o 1,0-Fe/0,5-TiO 2 /MgZnAl-5 removeu 99% do fenol. Os estudos de reutilização do 1,0-Fe/0,5-TiO 2 /MgZnAl-5 mostraram uma eficiência fotocatalítica de 99%, 90%, 89%, 86% e 74%, do primeiro ao quinto ciclo de reutilização, respectivamente. O fotocatalisador pode ser facilmente separado da solução aquosa para reutilização por simples aplicação de um campo magnético externo. Além disso o 1,0-Fe/0,5-TiO 2 /MgZnAl-5 foi aplicado no tratamento de um efluente de indústria de papel e celulose que contém naturalmente fenol, p-nitrofenol e p-cresol. O fotocatalisador (1,0-Fe/0,5- TiO 2 /MgZnAl-5) permite a remoção de 74% dos compostos fenólicos naturalmente contidos (2,4 mg L -1 ) no efluente. No efluente fortificado de 12,0 e 52,8 mg L -1 foram removidos 61 e 90%, respectivamente. O carbono orgânico total (COT) foi realizado na amostra de efluente fortificados de 52,8 mg L -1 , onde obteve-se a mineralização de 77%. Portanto, o 1,0-Fe/0,5- TiO 2 /MgZnAl-5 demostrou resultados satisfatório quando aplicado no tratamento de efluente de indústria de papel e celulose. Palavras-chave: HDL. Fotodegradação. Óxido de ferro. Fenol.