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dc.creatorLeichtweis, Jandira
dc.date.accessioned2023-08-23T13:16:01Z
dc.date.available2023-08-23T13:16:01Z
dc.date.issued2023-07-17
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/30052
dc.description.abstractRhodamine B, ponceau, methylene blue and tartrazine dyes are among the most commonly used dyes in the textile and food industries. One of the main techniques studied to remove these pollutants from wastewater are the Advanced Oxidative Processes, with emphasis on the heterogeneous photo-Fenton process, which consists of the combination of an iron-based photocatalyst, an oxidizing agent and UV-Vis radiation. Due to recombination between electron/hole pairs, particle agglomeration and higher band gap value of pure photocatalysts, an advantage is to support them in another material and to circumvent this problem. Thus, in the present study, the ferrites CuFe2O4, CoFe2O4, ZnFe2O4 and MgFe2O4 were synthesized and supported in biochar from malt bagasse, chitin and coffee grounds, respectively. The composites were characterized by XRD, FT-IR, SEM-EDS and UV-Vis. The results of the characterizations showed that the synthesis was effective, as well as the support. The band gap energies of the supported photocatalysts were lower than those of the pure ferrites. Pure ferrites CuFe2O4, CoFe2O4, ZnFe2O4 and MgFe2O4 obtained efficiencies of 39, 78, 38 and 52% for color removal of rhodamine B, ponceau, methylene blue and tartrazine dyes, respectively. On the other hand, the composites obtained better efficiencies: 88% for Rhodamine B (CFO1BM3) and 100% for ponceau, methylene blue and tartrazine (CFO1BQ1, ZFO1BC1 and MFO1BC1, respectively) in the same period of time. When the new supported photocatalysts were applied to the photo-Fenton process, there was greater degradation using the materials supported on biochar compared to pure ferrites. Proving that the support helps to reduce the recombination of electron/hole pairs, it prevents the agglomeration of ferrites, which tend to agglomerate due to their magnetic properties, in addition to having a lower band gap, being more efficient in the visible light region. These results were obtained using the best experimental conditions found: pH 3, 100 µL of H2O2 and 1 g L-1 of photocatalyst. The recycling of composites indicated that they can be used in eight cycles without major efficiency losses (less than 20%). In the proposed mechanism, it was verified that the radicals •OH and •O2 -were the predominant reactive species involved in the removal of dyes. LC-MS/MS analyzes showed that rhodamine B and tartrazine dyes were reduced to low m/z intermediates and toxicity tests using Danio rerio fish indicated that ponceau and methylene blue dyes showed less toxicity after treatment. The results showed that the new composites formed (CuFe2O4/Biochar, CoFe2O4/Biochar, ZnFe2O4/Biochar and MgFe2O4/Biochar) are promising photocatalysts for the removal of organic pollutants present in water.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectResíduos de biomassapor
dc.subjectFerritaspor
dc.subjectPoluentes orgânicospor
dc.subjectProcesso oxidativo avançadopor
dc.subjectBiomass wasteeng
dc.subjectFerriteseng
dc.subjectOrganic pollutantseng
dc.subjectAdvanced oxidative processeng
dc.titleBiochar como suporte de fotocatalisadores a base de ferro para degradação de corantes via processo foto-fenton heterogêneopor
dc.title.alternativeBiochar as a support for iron-based photocatalysts for dye degradation via heterogeneous photo-fenton processeng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoOs corantes rodamina B, ponceau, azul de metileno e tartrazina estão entre os corantes mais utilizados principalmente nas indústrias têxtil e alimentícia. Uma das principais técnicas estudadas para remover esses poluentes das águas residuárias são os Processos Oxidativos Avançados com destaque para o processo foto-Fenton heterogêneo, que consiste na combinação de um fotocatalisador à base de ferro, um agente oxidante e radiação UV-Vis. Devido a recombinação entre os pares elétron/lacuna, aglomeração das partículas e maior valor de band gap dos fotocatalisadores quando puros, uma vantagem é suportá-los em outro material e, assim contornar esse problema. Dessa forma, no presente estudo, as ferritas CuFe2O4, CoFe2O4, ZnFe2O4 e MgFe2O4 foram sintetizadas e suportadas em biochar de bagaço de malte, quitina e borra de café, respectivamente. Os compósitos foram caracterizados por DRX, FT-IR, MEVEDS e UV-Vis. Os resultados das caracterizações mostraram que a síntese foi efetiva, assim como o suporte. As energias de band gap dos fotocatalisadores suportados foram inferiores aos das ferritas puras. As ferritas CuFe2O4, CoFe2O4, ZnFe2O4 e MgFe2O4 puras, obtiveram eficiências de 39, 78, 38 e 52% para a remoção da cor dos corantes rodamina B, ponceau, azul de metileno e tartrazina, respectivamente. Por outro lado, os compósitos obtiveram melhores eficiências: 88% para rodamina B (CFO1BM3) e 100% para ponceau, azul de metileno e tartrazina (CFO1BQ1, ZFO1BC1 e MFO1BC1, respectivamente) no mesmo período de tempo. Quando os novos fotocatalisadores suportados foram aplicados ao processo foto-Fenton, houve maior degradação utilizando os materiais suportados em biochar em comparação as ferritas puras. Comprovando que o suporte auxilia na diminuição da recombinação dos pares elétron/lacuna, evita a aglomeração das ferritas, que tendem a se aglomerar devido a suas propriedades magnéticas, além de possuírem band gap inferior, sendo mais eficientes na região da luz visível. Esses resultados foram obtidos utilizando as melhores condições experimentais encontradas: pH 3, 100 µL de H2O2 e 1 g L-1 de fotocatalisador. O reciclo dos compósitos indicou que eles podem ser utilizados em oito ciclos sem grandes perdas de eficiência (inferior a 20%). No mecanismo proposto, verificou-se que os radicais •OH e •O2 - foram as espécies reativas predominantes envolvidas na remoção dos corantes. Análises de LC-MS/MS mostraram que os corantes rodamina B e tartrazina foram reduzidos a intermediários de baixa m/z e testes de toxicidade utilizando o peixe Danio rerio indicaram que os corantes ponceau e azul de metileno apresentaram menor toxicidade após o tratamento. Os resultados mostraram que os novos compósitos formados (CuFe2O4/Biochar, CoFe2O4/Biochar, ZnFe2O4/Biochar e MgFe2O4/Biochar) são fotocatalisadores promissores para a remoção de poluentes orgânicos presentes na água.por
dc.contributor.advisor1Carissimi, Elvis
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4642912749433316por
dc.contributor.advisor-co1Silvestri, Siara
dc.contributor.referee1Fajardo, André Ricardo
dc.contributor.referee2Sirtori, Carla
dc.contributor.referee3Oliveira, Jivago Schumacher de
dc.contributor.referee4Souza, Darliana Mello
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7454250004513877por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Ambientalpor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambientalpor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIASpor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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