Síntese e caracterização de ZnO puro e dopado com terras raras aplicado como adsorvente para tratamento de efluente industrial

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Mendonça, Gabryella Cerri
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: adsorção; adsorption; indústria têxtil; materiais com diferentes morfologias; materials with different morphologies; óxido de zinco; rare earth; terras-raras; textile industry; tratamento de efluentes; wastewater treatment; zinc oxide
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-03012024-105949/

 Os efluentes das indústrias têxteis são uma enorme preocupação ambiental, devido a mistura tão complexa de substâncias químicas, que são conhecidas pela sua toxicidade, alto potencial carcinogênico, e baixíssima biodegradabilidade. Entre essas substâncias estão os corantes, que são um grupo de contaminantes orgânicos e causam impacto direto aos ambientes aquáticos e aos seres humanos. A presença de corantes provenientes de indústrias têxteis em efluentes é considerado um grande problemas das indústrias, por isso estes efluentes exigem um tratamento adequado antes da sua descarga no meio ambiente, e os métodos tradicionais possuem diversas limitações, como custo, adição de maior quantidade de produtos químicos e eficiência de remoção de cor e substâncias perigosas muito limitada. Com o intuito de remediar estes impactos, estão sendo estudados métodos e técnicas que possam viabilizar o tratamento de efluentes têxteis, e a adsorção tem sido uma das metodologias mais aceitas. Esse processo baseia-se na afinidade que partículas sólidas possuem em reter determinadas substâncias em sua superfície através da transferência de massa. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo explorar a eficiência de materiais com diferentes morfologias de Óxido de Zinco puro e dopado com terras raras, como adsorventes na remoção do corante índigo de um efluente têxtil, e consequentemente na redução da sua toxicidade. O ZnO possui baixo custo, é atóxico, não higroscópico, possui habilidades de adsorção, antibacterianas e fungicidas. Neste trabalho as amostras foram sintetizadas por três diferentes métodos: co-precipitação, hidrotermal assistido por microondas e precursores poliméricos. Foram sintetizadas amostras com adição de terras raras (Cério e Neodímio) para avaliar a eficiência de adsorção. A caracterização se deu por análises de: Difração de Raios X, Área Superficial por BET, Espectroscopia Raman, Espectroscopia de Infravermelho, Espectroscopia de Ultravioleta Visível, Microscopia Eletrônica de Varredura, Potencial Zeta e Espalhamento Dinâmico de Luz. Após, as amostras foram testadas no processo de adsorção, em que foi usado 200mL de efluente para 0,20 ± 0,5g de nanoadsorvente, por 24 h no escuro e analisadas a concentração de índigo no Espectro UVVis. Os resultados encontrados a partir da caracterização dos nanoadsorventes indicaram que diferentes métodos de síntese resultam em diferentes morfologias. As análises de DRX, Raman e FTIR mostraram uma homogeneidade de todas as nanopartículas de ZnO puras e dopadas, com exceção das amostras Zn3CeMPP e Zn5CeMPP, mostrando que a estrutura hexagonal Wurtizita foi predominante. O band-gap e o potencial zeta ficaram muito próximos, variando de 3,0 a 3,29 eV e -19,17 a 38,83mV, respectivamente. A capacidade de remoção do corante índigo se manteve em média de 95,25% ± 0,81, demonstrando uma ótima e surpreendente eficiência no processo de adsorção, assim como uma tecnologia aplicável as indústrias têxteis no seu processo de tratamento de efluentes, comprovado pela análise de toxicidade com sementes de alface, que se obteve resultados excelentes, com elevado crescimento de radículas.