dc.creator | Leichtweis, Jandira | |
dc.date.accessioned | 2023-08-23T13:16:01Z | |
dc.date.available | 2023-08-23T13:16:01Z | |
dc.date.issued | 2023-07-17 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/30052 | |
dc.description.abstract | Rhodamine 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.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Resíduos de biomassa | por |
dc.subject | Ferritas | por |
dc.subject | Poluentes orgânicos | por |
dc.subject | Processo oxidativo avançado | por |
dc.subject | Biomass waste | eng |
dc.subject | Ferrites | eng |
dc.subject | Organic pollutants | eng |
dc.subject | Advanced oxidative process | eng |
dc.title | Biochar como suporte de fotocatalisadores a base de ferro para degradação de corantes via processo foto-fenton heterogêneo | por |
dc.title.alternative | Biochar as a support for iron-based photocatalysts for dye degradation via heterogeneous photo-fenton process | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Os 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.advisor1 | Carissimi, Elvis | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4642912749433316 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Silvestri, Siara | |
dc.contributor.referee1 | Fajardo, André Ricardo | |
dc.contributor.referee2 | Sirtori, Carla | |
dc.contributor.referee3 | Oliveira, Jivago Schumacher de | |
dc.contributor.referee4 | Souza, Darliana Mello | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/7454250004513877 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Ambiental | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |