Degradação de corantes alimentícios utilizando processos oxidativos avançados

Autor: BARBOSA, Ada Azevedo
Přispěvatelé: ROCHA, Otidene Rossiter Sá da, DUARTE, Marta Maria Menezes Bezerra, MATOS LALE, Juan
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFPE
Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)
instacron:UFPE
Popis: CAPES As indústrias alimentícias, a partir dos seus processos produtivos, geram um elevado volume de água residual, contendo diferentes produtos químicos, dentre estes, os corantes. Assim, o efluente industrial para ser descartado em corpos receptores ou ser reutilizado pela própria indústria deve passar por processos de tratamento que sejam capazes de remover ou degradar estes compostos. O objetivo deste trabalho foi degradar os corantes vermelho bordeaux (VB) e amarelo tartrazina (AT), utilizados na indústria alimentícia, por processos oxidativos avançados. Esse trabalho foi realizado em duas etapas, a primeira sintetizando catalisadores de dióxidos de titânio (TiO₂) dopado com carbono (C) e nitrogênio (N) pelo método solvatermal. Os catalisadores sintetizados (C/N/TiO₂, C/N/TiO₂-350-O₂, e C/N/TiO₂- 800-N₂) foram comparados com TiO₂ P25 e utilizados na degradação dos corantes separadamente. Na segunda etapa, o TiO₂ P25 foi suportado em politereftalato de etileno (PET) e em uma malha de alumínio construída com lacres de lata pós-consumo que foram utilizados no processo de fotocatálise para degradação da mistura de corantes AT e VB. A malha de alumínio passou por três processos de tratamento (acidificação (ac); calcinação (cal) e ac+cal) antes da impregnação do TiO₂, a fim de avaliar o melhor processo. Foram realizadas análises de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier para caracterizar os catalisadores sintetizados e TiO₂ nos suportes. Dentre os catalisadores sintetizados o C/N/TiO₂-350-O₂ apresentou maior atividade fotocatalítica, degradando 100% do corante VB e 82,71%, do AT, em 300 min de tratamento com radiação sunlight. O modelo de pseudo-primeira ordem apresentou bom ajuste aos dados cinéticos com coeficiente de regressão linear de 0,99. Na segunda etapa deste trabalho, para os sistemas TiO₂ imobilizado no PET (TiO₂Sup) e na malha de alumínio, as condições operacionais foram definidas através de planejamento fatorial 2ᵏ. Para os sistemas UVC/H2O2/TiO₂Sup e solar/H₂O₂/TiO₂Sup as degradações das misturas dos corantes foram de 99,47% e 99,14%, respectivamente, em 180 min. Em relação aos sistemas UVC/H2O2/TiO₂Sup.ac+cal e solar/H2O₂/TiO₂Sup.ac+cal as degradações foram de 94,96% e 68,69%, respectivamente, no tempo de 120 min. O modelo de pseudo-primeira ordem apresentou bom ajuste com coeficientes de correlação linear superiores a 0,99 para os quatro sistemas. Após os experimentos, verificou-se que TiO₂Sup e TiO₂Sup.ac+cal permaneceram com degradação superior a 98%, mesmo após o reuso de 5 ciclos, indicando a estabilidade do fotocatalisador nos suportes. Na determinação das propriedades físico-químicas da mistura de corantes, antes e após o tratamento para os quatro sistemas pôde-se observar uma diminuição, aproximadamente, de 98% teor de carbono orgânico total, 95% de cor aparente e 99% de turbidez. Em relação ao bioensaio de fitotoxicidade com Lactuca sativa, o resultado, para os quatro tratamentos, apresentou uma baixa toxicidade, indicando a eficiência dos processos. Os sistemas que utilizaram TiO₂ suportado apresentaram maior eficiência de degradação dentre os POA avaliados. Desta forma, pode-se concluir que o método de impregnação do TiO₂ em ambos suportes foi eficiente para degradar a mistura de corantes AT e VB. Além disso, o sinergismo entre H₂O₂ e TiO₂ contribuiu para aumentar a eficácia dos processos. The food industry, due to its productive processes, generates a large volume of residual polluted water because of the presence of chemical products, such as dyes. Hence, the industrial effluent to be discharged in receptor waters or reused by the own plant must pass through treatment processes able to remove or degrade those compounds. The objective of this work was to degrade the dyes red bordeaux (VB) and yellow tartrazine (AT), used by the food industry, through advanced oxidative processes. This work was carried out in two stages, the first was the synthesis of titanium dioxide catalyst (TiO₂) doped with carbon (C) and nitrogen (N) by the solvothermal method. The synthetized catalysts (C/N/TiO₂, C/N/TiO₂- 350-O₂, and C/N/TiO₂-800-N₂) were compared with TiO₂ P25 (Degussa). In the second stage TiO₂ P25 was supported on ethylene polyterephthalate (PET) and an aluminum net built of post-consumer soda can seals, that were used in the photocatalysis process for degradation of the dye mixture. The aluminum net was submitted to three treatment processes (acidification (ac), calcination (cal), and ac+cal) before the TiO₂ impregnation, in order to evaluate the best process. Scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Fourier-transform infrared spectroscopy analyses were carried out to characterize the synthetized catalysts and to confirm the TiO₂ presence on the supports. Among the synthetized catalysts, the C/N/TiO₂- 350-O₂ presented the higher photocatalystic activity, with 100% degradation of VB and 82.71% of AT, in 300 minutes under sunlight radiation. The pseudo first order model displayed good adjustment to kinetic data with linear regression coefficient of 0.99. On the second stage of this work, for the system TiO₂ immobilized in PET (TiO₂Sup) and in the aluminum net, the operational conditions were defined through an experimental design 2ᵏ. For the systems UVC/H₂O₂/TiO₂Sup and Solar/H₂O₂/TiO₂Sup the dyes mixture degradation were 99,47% and 99,14%, respectively, in 180min. Related to the systems UVC/H₂O₂/TiO₂Sup.ac+cal and Solar/H₂O₂/TiO₂Sup.ac+cal the degradations reached 94,96% e 68,69%, respectively, in 120 min. The pseudo first order model presented good adjustment with linear regression coefficients above 0.99 for the four systems. After experiments, it was noticed that TiO₂Sup and TiO₂Sup.ac+cal remained with degradation above 98%, even after 5 cycles reuse, what indicates the catalyst stability in the supports. In the dye solutions physical and chemical properties determination, before and after the treatments for the four systems, it was possible to perceive a decreasing, approximately, of 98% of total organic carbon content, 95% of apparent color and 99% of turbidity. Related to the phytotoxicity bioassay with Lactuca sativa, the result, for the four treatments, presented a lesser toxicity, what demonstrates the processes efficiency. The systems that used supported TiO₂ P25 presented higher degradation efficiency among the other POA. Therefore it is possible to conclude that the method of TiO₂ impregnation in both supports was efficient to degrade the dye mixture of AT and VB. Furthermore the synergism between H₂O₂ and TiO₂ contributed to increase the processes effectiveness.
Databáze: OpenAIRE
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