Obtenção de recheios cerâmicos biomórficos com atividade fotocatalítica para a degradação do Bisfenol A

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Cadan, Fellipe Magioli
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: batch with recirculation; batelada com reciclo; ceramic; cerâmica; fotocatálise; optimization; otimização; photocatalysis
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-11122023-115715/

Os processos oxidativos avançados (POAs) são alternativas para o tratamento e descontaminação de águas, valendo-se do alto potencial oxidante do radical hidroxila. Dentre as metodologias mais comuns, pode-se destacar a fotocatálise. Apesar de várias vantagens, a fotocatálise enfrenta uma série de fatores que dificultam seu aumento de escala, principalmente os relacionados ao seu caráter heterogêneo e à iluminação homogênea de reatores. Uma possível solução para estes problemas é a imobilização do fotocatalisador em superfícies porosas. Neste trabalho, avaliou-se a possibilidade da formação de cerâmicas de TiO2, fotoativas, porosas, a partir da metodologia da réplica, utilizando-se moldes sintéticos (poliuretano) e naturais (Luffa cylindrica). A partir de uma seleção cuidadosa dos materiais sólidos formadores de suspensão e do ciclo térmico utilizado para a sinterização, obteve-se sucesso na formação de estruturas cerâmicas porosas. Entretanto, em uma aplicação direta, as réplicas cerâmicas demonstraram baixa atividade fotocatalítica para a remoção do poluente-modelo bisfenol A (BPA), mesmo após 4 h de irradiação. Assim, otimizou-se o recobrimento daquelas estruturas com filmes de materiais reconhecidamente fotocatalíticos, como o nitreto de carbono grafítico e o trióxido de tungstênio. Ao final da otimização, obtiveram-se materiais capazes de remover 64% de BPA (CBPA = 100 µg L-1) em 30 min, no modo batelada, com radiação ultravioleta. Observou-se a perda de atividade fotocatalítica destes materiais após poucos ciclos de reação, o que foi minimizada pela incorporação de peróxido de hidrogênio no meio reacional. Estando os parâmetros reacionais ajustados, otimizou-se a operação de reator no modo batelada com reciclo. Ao término da otimização, foi possível a remoção de 99% de BPA, em 90 min sob radiação visível, tratando-se três vezes mais volume do que em batelada. Caracterizações do filme de recobrimento forneceram informações sobre a sua estrutura e composição. Por fim, a determinação dos produtos de degradação formados forneceu indícios tanto do mecanismo de reação, quanto da ecotoxicidade e lipofilicidade dos mesmos.