Catalisadores hierárquicos Fe2O3/ZSM-5: efeito da mesoporosidade do suporte na atividade de nanopartículas de óxido de ferro em reação foto-Fenton
Abstract
O presente trabalho avaliou a síntese de catalisadores Fe2O3/ZSM-5 hierárquicos e sua atividade catalítica na degradação do azo corante Amarelo Tartrazina em reação foto-Fenton. A quitina em pó foi aplicada como molde de mesoporos no gel da síntese da ZSM-5, sendo removida após sua cristalização por meio de tratamento térmico. A remoção da quitina gerou espaços vazios, resultando na formação de meso e macroporos na estrutura microporosa da ZSM-5. A deposição de nanoparticulas de óxido de ferro sobre as zeólitas foi realizada utilizando a técnica de impregnação. Por meio das análises de DRX, observou-se que as zeólitas obtidas apresentaram estrutura típica MFI e que, conforme maior a quantidade de quitina adicionada na preparação do gel de síntese, menor a cristalinidade do material. Além disso, o aumento dos teores de quitina promoveu uma ampla faixa de distribuição de meso e macroporos nas zeólitas, resultando num aumento no tamanho médio de poros, assim como num maior volume, constatados, por meio de análise de adsorção/dessorção de N2. Através das análises de micrografia dos catalisadores obtidos, se pode constatar melhor dispersão do óxido de ferro sobre a zeólita hierárquica, à qual foi atribuída a maior porosidade de sua superfície, resultando em maiores pontos de ancoragem para o óxido de ferro se depositar e, também, na formação de menores tamanhos de aglomerados sobre o suporte. Diferentemente do observado no suporte hierárquico, a dispersão do óxido de ferro ocorreu de forma menos homogênea na zeólita microporosa, resultando em um maior tamanho de aglomerados em sua superfície. Essas características na estrutura dos catalisadores tiveram forte influência na atividade catalítica de degradação do corante por processo foto-Fenton, onde os catalisadores hierárquicos apresentaram resultados bem superiores aos catalisadores com superfície microporosa, assim como para o óxido de ferro não suportado, sendo a remoção de 99%, 33%, 10% respectivamente. Essa melhoria na reação deve-se a maior quantidade de sítios ativos dispersos no catalisador hierárquico, disponíveis para decomposição do H2O2 e formação dos radicais hidroxila, aumentando, assim, a velocidade de degradação do corante. As condições ótimas para maior remoção do corante Amarelo Tartrazina, utilizado como poluente modelo neste trabalho foram determinadas por meio de metodologia de superfície de resposta, as quais foram de pH 2,7, quantidade de catalisador de 0,4 g/L e 2 vezes a quantidade estequiométrica de H2O2 necessário para a mineralização completa do corante, promovendo remoção de 99 % da cor da solução em 30 minutos de reação.
Collections
The following license files are associated with this item: