Imobilização de dióxido de titâno em telas para utilização em processo fotocatalíticos

Abstract

RESUMO: Os Processos Oxidativos Avançados (POAs) tornaram-se uma alternativa promissora para o tratamento de efluentes, em particular a fotocatálise. A utilização de dióxido de titânio (TiO2) como fotocatalisador principal, já é muito conhecida de todos os pesquisadores da área, principalmente em suspensão, porém devido à dificuldade de retirar esse pó do efluente tratado, vem se consagrando a ideia de utilizar catalisador imobilizado. Com o catalisador imobilizado, pode-se reutilizá-lo com uma maior facilidade, sem a necessidade de tratamentos adicionais para remover o catalisador da solução final, porém encontrar um modo de imobilização que seja aderente ao suporte e que permita utilizá-lo por diversas vezes sem perda de catalisador para o meio é uma grande dificuldade desse tipo de pesquisa, sendo ainda fotocataliticamente ativo. O objetivo foi encontrar uma metodologia de imobilização de TiO2 em telas que serão utilizadas em reações fotocatalíticas. A síntese foi realizada pelo método sol-gel, onde avaliou-se o melhor método de imobilização, suporte, natureza do catalisador e ainda o tempo de tempo de secagem final, com a finalidade de produzir um revestimento uniforme, liso e sem rachaduras que possibilite a sua reutilização em diversas reações de fotocatálise. A imobilização foi confirmada por espectroscopia eletrônica dispersiva (EDS), fluorescência de raios X (FRX) e Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e refletância total atenuada (ATR) e ainda conseguiu-se encontrar a energia de band-gap da tela imobilizada. O melhor resultado dentre os catalisadores analisados foi TiO2 P25 imobilizado em tela de serigrafia, pelo método de imersão e com tempo de secagem final de 36h. Esta tela foi utilizada em reações de fotocatálise com o corante azul de metileno e alaranjado de metila, avaliaram-se as condições iniciais ideais de concentração e pH para a reação, onde obteve-se resultados de descoloração quase sempre superiores a 90% e por fim confirmou-se a diminuição a toxicidade dessas soluções usando a Lactuca sativa e Artemia salina, como bioindicadores

ABSTRACT: The advanced oxidative processes are a promising alternative to be used in effluent treatment. Photocatalysis would be a particular example. The use of titanium dioxide (TiO2) as the main photocatalyst, especially when used as a suspension, is already well known to all researchers in the area. However due to the difficulty in removing it from the treated effluent, an idea to use it as an immobilized catalyst has emerged. Using such catalyst, lets us reuse it with greater ease, without the need of additional treatments for its removal from the final product. The biggest problem for this type of catalyst is finding an immobilization methodology that allows for an adherent support, with a resulting product which can be used several times with no catalyst loss to the medium and remains photocatalytically active. Our goal was to find a methodology for the immobilization of TiO2 in screens which will be used in photocatalytic reactions. The synthesis was made using the sol-gel method, in which evaluated the best: method for immobilization, support, catalyst's nature and time under thermal treatment; with the purpose of producing a slim and uniform coating, without cracks which could allow its reuse in further photocatalytic reactions. The immobilization was confirmed by energy dispersive x-ray detector (EDX), X-Rays Fluorescence (XRF) and Fourier Transform InfraRed (FTIR) and Attenuated total reflectance (ATR); band gap energy was also found on the immobilized screen. The best result among the analyzed ones was TiO2 P25 immobilized with a serigraphy screen , by the method of immersion and final thermal treatment of 36h. This screen was used in photocatalytic reactions with methylene blue and methyl orange dyes, in which evaluated the ideal initial conditions of dye concentration and pH values were evaluated for reactions which resulted in a discoloration almost always greater than 90%. The decrease in toxicity of the dye solutions was confirmed using Lactuca sativa and Artemia salina as bioindicators