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Autor(es): Souza, Renata Padilha de
Orientador: Juliana Carla Garcia Moraes [Orientador] - UEM
Prof.ª Dr.ª Juliana Carla Garcia Moraes
Título: Fotodegradação artificial e solar de efluente têxtil : avaliação da atividade fotocatalítica dos catalisadores TiO2, ZnO e Nb2O5
Banca: Vitor de Cinque Almeida - UEM
Banca: Jesuí Vergilio Visentainer - UEM
Banca: Leda Maria Saragiotto Colpini - UFPR
Banca: Giane Gonçalves Lenzi - UTFPR
Palavras-chave: Química analítica;Efluente têxtil - Degradação artificial e solar;Fotodegradação;Fotocatálise heterogênea;Toxicidade
Data do documento: 2014
Editor: Universidade Estadual de Maringá
Citação: SOUZA, Renata Padilha de. Fotodegradação artificial e solar de efluente têxtil : avaliação da atividade fotocatalítica dos catalisadores TiO2, ZnO e Nb2O5. 2014. vii, 113 f. Tese (doutorado em Química) - Universidade Estadual de Maringá, Maringá, 2014.
Resumo: A contaminação ambiental tem sido apontada como um dos maiores problemas da sociedade moderna, sendo a contaminação das águas o maior deles. A indústria têxtil constitui uma das maiores fontes de poluição aquática devido à geração de grandes volumes de efluentes. Os efluentes têxteis são altamente coloridos e possuem elevados valores de pH, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO) e outros compostos químicos tóxicos ao homem e ao meio ambiente. Neste trabalho, a fotocatálise heterogênea foi empregada no tratamento do efluente têxtil, proveniente de lavanderia industrial de jeans, a fim de reduzir sua carga orgânica tóxica. Foram utilizados os catalisadores TiO2, TiO2 P25 (comercial), ZnO e Nb2O5, sob irradiação artificial e solar. Os parâmetros investigados, sob irradiação artificial, foram: pH da solução; concentração de catalisador e o efeito da mistura dos óxidos (TiO2/Nb2O5 e ZnO/Nb2O5). A partir da condição ótima realizou-se a fotodegradação sob irradiação solar. A atividade fotocatalítica foi avaliada por meio da eficiência cinética (constante de velocidade e tempo de meia vida), termodinâmica (redução de absorbância em: 228, 254, 284, 310, 350, 500 e 660 nm), redução de DQO, mineralização em termos de formação de íons inorgânicos (NH4+, NO3-, NO2-, SO42- e Cl-) e redução da toxicidade por meio de bioensaios com Artemia salina. Os resultados indicaram que a eficiência cinética e termodinâmica são afetados pelo pH da solução e pela concentração de catalisador. Verificou-se que a degradação fotocatalítica do efluente têxtil em pH 3,0 e concentração de catalisador 0,250 g L-1 obteve os melhores resultados, sendo encontrado 95,91%; 87,35%; 86,95% e 59,18% de redução de absorbância em 660 nm (?máx), após 300 min de irradiação artificial, para TiO2 P25, Nb2O5; TiO2 e ZnO, respectivamente. O ZnO apresentou a menor velocidade de degradação, tanto sob luz artificial quanto sob luz solar. A mistura ZnO/Nb2O5 melhorou significativamente a fotoatividade do ZnO, obtendo cerca de 27% de aumento na redução de DQO. TiO2 e Nb2O5 foram responsáveis pela redução de aproximadamente 70 e 66% de DQO sob luz artificial e 68 e 60% sob luz solar, respectivamente. A atividade fotocatalítica foi muito próxima à do TiO2 P25, fato confirmado pela eficiência na redução de DQO, absorbância e formação de íons inorgânicos, devido a isso, Nb2O5 torna-se uma alternativa promissora em substituição ao TiO2 P25 comercial. Os bioensaios com Artemia salina confirmaram a eficácia do tratamento, indicando que após a fotodegradação houve expressiva diminuição dos compostos tóxicos no efluente, levando a uma redução da toxicidade de 27,59% (in natura) para 77,52% e 131,95% na presença de Nb2O5 sob irradiação artificial e solar, respectivamente. A fotocatálise reduziu a toxicidade do efluente por até 5 vezes, indicando que os intermediários e produtos formados não apresentaram-se tóxicos
Abstract: Environmental contamination has been pointed as one of the greatest problem of modern society, being the contamination of waters the biggest one. The textile industry is a major source of water pollution due to the generation of large volumes of wastewater. Textile effluents are highly colored and have high values of pH, biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD) and other toxic chemicals to humans and the environment. In this work, heterogeneous photocatalysis was employed in the treatment of textile effluent from industrial laundry of jeans, in order to reduce their toxic organic load. The TiO2, TiO2 P25 (commercial), ZnO and Nb2O5 catalysts under artificial and solar irradiation were used. The parameters investigated under artificial irradiation, were: solution pH; catalyst concentration and the effect of mixed oxides (TiO2/Nb2O5 e ZnO/Nb2O5). From the optimal condition was performed the photodegradation under solar irradiation. The photocatalytic activity was evaluated by means of the kinetic efficiency (rate constant and half-life time), thermodynamic (decrease in absorbance: 228, 254, 284, 310, 350, 500 and 660 nm), reduction of COD, mineralization in terms of inorganic ions formation (NH4+, NO3-, NO2-, SO42- and Cl-) and toxicity reduction through bioassays with Artemia salina. The results indicated that kinetic and thermodynamic efficiency are affected by solution pH and catalyst concentration. It was found that the photocatalytic degradation of textile effluent at pH 3.0 and catalyst concentration of 0.250 g L-1 gave the best results, being found 95.91%; 87.35%; 86.95% and 59.18% of absorbance reduction at 660 nm (?max), after 300 min of artificial irradiation, for P25 TiO2, Nb2O5; TiO2 and ZnO, respectively. ZnO showed the lowest degradation rate, both under artificial light as in sunlight. The ZnO/Nb2O5 mixed significantly improved the photoactivity of ZnO, yielding approximately 27% of increase in the COD reduction. TiO2 and Nb2O5 were responsible for the reduction of approximately 70 and 66% of COD under artificial light and, 68 and 60% under sunlight, respectively. The photocatalytic activity was very close to TiO2 P25, confirmed by the efficiency in COD reduction, absorbance and inorganic ions formation, due to this, Nb2O5 becomes a promising alternative to replace the commercial TiO2 P25. The Artemia salina bioassays confirmed the efficacy of the treatment indicating that after the photodegradation there was a significant decrease of toxic compounds in wastewater, leading to a reduction in toxicity of 27.59% (in natura) to 77.52% and 131.95% in the presence of Nb2O5 under artificial and solar irradiation, respectively. The photocatalysis reduced the effluent toxicity up to 5 times, indicating that the intermediate and products formed showed no toxic
URI: http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/4721
Aparece nas coleções:3.5 Tese - Ciências Exatas (CCE)

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