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Título [PT]: Degradação fotocatalítica de corantes têxteis reativos utilizando catalisadores suportados em zeólita
Título [EN]: Photocatalytic degradation of reactive textile dyes
Autor(es): Samira da Silva Mendes
Palavras-chave [PT]:

Fotocatálise heterogênea. Efluentes têxteis. Descoloração. Corantes reativos. Zeólita. Fotocatálise. Degradação. Brasil.
Área de concentração: Desenvolvimento de Processos
Titulação: Mestre em Engenharia Química
Banca:
Nádia Regina Camargo Fernandes Machado [Orientador] - UEM
Veronice Slusarski Santana - UNIOESTE
Giane Gonçalves Lenzi - Brazilian Archives of Biology and Technology
Resumo:
Resumo: A produção têxtil resulta em altos níveis de poluição devido ao grande volume de efluentes produzidos. Esta indústria consome grandes quantidades de água e de produtos químicos nos processos de tingimento e acabamento, incluindo os corantes têxteis que representam uma grande ameaça para o ambiente. Em função da dificuldade encontrada em degradar esses corantes, uma vez que eles são quimicamente estáveis, os processos de oxidação avançada (POAs), em particular a fotocatálise heterogênea, se mostraram métodos promissores para a remoção de poluentes orgânicos dos efluentes têxteis. Este trabalho objetivou a aplicação da fotocatálise heterogênea no tratamento de efluente têxtil sintético (solução de corante Azul Reativo 250 (RB250) e Azul Reativo 222 (RB222) a 10 e 100 mg.L-1, utilizando radiação artificial UV-VIS, potência de 250 W, durante 5 h. Os catalisadores utilizados foram preparados com 5% e 10% (mim) de ZnO e Nb205 suportados em zeólita NaA por impregnação úmida e por troca iônica. Os catalisadores foram primeiramente caracterizados para identificar as propriedades estruturais, texturais e morfológicas. Nos testes de degradação foram avaliados os seguintes parâmetros: tipo de catalisador e influência do suporte, influência da concentração inicial do corante e influência da estrutura molecular dos corantes. A eficiência do processo fotocatalítico na descoloração foi determinada em termos da redução de DQO e absorbância (espectrofotometria UV-VIS). Entre os catalisadores estudados, 10% ZnO/NaA foi o fotocatalisador mais eficiente, atingindo 93% de descoloração e 80% de redução de DQO, para a solução de 10 mg.L-1do corante Azul Reativo 250 (RB250) em 5 h de reação. O fotocatalisador com 10 % Nb205/NaA reduziu a cor em 92% e reduziu a DQO em 75%. As soluções diluídas foram mais facilmente degradadas, seguindo cinética de pseudo-primeira ordem, enquanto que a degradação das soluções concentradas foi menor, com aparente cinética de ordem zero. Com a solução de corante Azul Reativo 222, foram alcançados resultados inferiores ao tratamento com RB250, que apresentou uma taxa de degradação em tomo de 50% maior que para o corante RB222. Com os catalisadores ZnO e Nb205 em suspensão também foram obtidos resultados eficientes na degradação da solução dos corantes. Dentre eles, com ZnO houve descoloração de 98% para a solução de corante RB250 e 81% para a solução de corante RB222, enquanto que Nb205 descobriu 82 e 79%, respectivamente. Os testes com três zeólitas puras, NaA, NaX e NaY, mostraram que a zeólita auxilia o processo fotoquímico, provavelmente pela sua característica nucleofihica que estabiliza os radicais hidroxila formados. A utilização de catalisadores suportados mostrou-se eficiente com resultados ligeiramente melhores do que quando foram utilizados catalisadores mássicos em suspensão, o que viabiliza a aplicação do processo fotocatalítico comercialmente.

Abstract: Textile production results in high levels of poilution due to the large volume of effluent produced. These industries consume large amounts of water and chemicais in the processes of dyeing and finishing, including textile dyes that represent a major threat to the environment. Due to the difficulty found to degrade these dyes, since they are chemically stable, the advanced oxidation processes (AOPs), in particular heterogeneous photocatalysis, proved to be a promising method for the removal of organie pollutants from textile effluents. This work aims at the application of heterogeneous photocatalysis to treat textile effluent (synthetic dye solution of Reactive Blue 250 (RB250) and Reactive l3lue 222 (RB222), with concentration of 10 and 100 mg.L-1), using artificial UV-Vis radiation, power of 250 W for 5 h. The catalysts used were prepared with 5% and 10% (mim) of ZnO and Nb205 supported on NaA zeolite by wet impregnation and ion exchange. The catalysts were characterized to identify the structural, morphological and textural characteristics. In the degradation tests of the synthetic dye solution, the following parameters were evaluated: type of catalyst and the influence of the support, initial concentration of dye and the molecular structure of the dyes. The efficiency of the photocatalytic process in discoloration was evaluated in terms of reduction of COD and absorbance (UV-VIS spectrophotometry). Among the catalysts studied, 10% ZnO/NaA was the most efficient, reaching 93% of discoloration and 80% reduction of COD, for a 10 mg.L-1 solution of Reactive Blue 250 dye after 5 h of reaction. The photocatalyst with 10% Nb205/NaA reduced the color by 92% and the COD by 75%. The diluted solutions were more easily degraded following the kinetics of pseudo-fírst order, while degradation of concentrated solutions was lower, with apparent zero order kinetics. The solution of dye Reactive Blue 222 subjected to the treatment showed inferior resuits compared with treatment of RB250, which showed a degradation rate around 50% higher than for that RB222. ZnO and Nb205 catalysts in suspension also achieved good results in the degradation of the dye solution. ZnO achieved decolorization for the 98% RB250 solution and 81% for the RB222 solution, whiie the values for were Nb20582 and 79%, respectively. Tests with three pure zeolites showed that the zeolite helps the photochemical process, probably due to its nucleophilic feature that stabilizes the hydroxyl radicais. The use of supported catalysts was efficient with slightly better results than when used catalysts were suspended mass, which enables the application of photocatalytic process commercially.
Data da defesa: 19/04/2013
Código: vtls000207951
Informações adicionais:
Idioma: Português
Data de Publicação: 2013
Local de Publicação: Maringá, PR
Orientador: Prof.ª Dr.ª Nádia Regina Camargo Fernandes Machado
Instituição: Universidade Estadual de Maringá. Centro de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Nível: Dissertação (mestrado em Engenharia Química)/
UEM: Departamento de Engenharia Química

Responsavel: saletep
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: Dissertação corrigida 06-08-2013.4.1.pdf
Tamanho: 14136 Kb (14475274 bytes)
Criado: 03-04-2014 11:31
Atualizado: 03-04-2014 12:17
Visitas: 1241
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