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Title: Avaliação da efetividade de remoção de cor de soluções corantes e efluentes têxteis pelo tratamento fotocatalítico de óxidos de ferro recobertos com dióxido de titânio.
Authors: Lacerda, Carlúcio Antônio Mendes
metadata.dc.contributor.advisor: Aquino, Sergio Francisco de
Keywords: Efluentes industriais - tratamento
Indústria têxtil
Remoção de cor
Processos oxidativos avançados
Fotocatálise heterogênea
Issue Date: 2010
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: LACERDA, C. A. M. Avaliação da efetividade de remoção de cor de soluções corantes e efluentes têxteis pelo tratamento fotocatalítico de óxidos de ferro recobertos com dióxido de titânio. 2010. 114 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2010.
Abstract: Este trabalho foi realizado para avaliar a efetividade do uso de ferritas encapsuladas com titânio (CoFe2O4@TiO2) na remoção fotocatalítica de cor de soluções corantes (azul de metileno e azul HFRL) e de efluente têxtil. A síntese do CoFe2O4@TiO2 e do TiO2 foi realizada de acordo com o método dos precursores poliméricos, sendo os materiais obtidos caracterizados por difração de raios X, adsorção de nitrogênio (técnica BET), ponto de carga zero (PCZ), dentre outras técnicas. Ensaios fotocatalíticos realizados no reator cilíndrico com o corante azul de metileno mostraram que as propriedades fotocatalíticas do TiO2 e do CoFe2O4@TiO2 só foram evidenciadas com o uso da lâmpada UV quando o reator era usado na posição horizontal. Quando o reator cilíndrico foi utilizado na posição vertical, com injeção de ar para se manter o catalisador em suspensão, a eficiência de degradação do corante foi menor na presença do catalisador, provavelmente porque os catalisadores reduziram, por efeito de escudo ou blindagem, a formação de radicais (OH . ) a partir do oxigênio dissolvido. Os ensaios no reator de mistura completa (TDH de 5h) mostraram, para o azul de metileno, que a melhor remoção de cor ocorreu em pH =12, onde obteve-se eficiência de 100% de descoloração com as lâmpadas UV e fluorescente, e de 80% para a lâmpada de luz negra. Para o azul HFRL, a melhor remoção de cor ocorreu em pH = 2 onde se obteve aproximadamente 25% na redução da cor para as lâmpadas negra e fluorescente e 85% para a lâmpada UV. No caso do efluente têxtil (TDH de 20h) a remoção de cor foi observada apenas para a lâmpada UV em pH = 2, e a apesar da visível remoção da cor nessa condição, não foi observada qualquer variação significativa na DQO do efluente têxtil, indicando que a matéria orgânica não foi mineralizada. Ensaios de biodegradabilidade aeróbia, realizados com o efluente industrial bruto e tratado fotocataliticamente, mostraram que o tratamento com luz UV na presença do CoFe2O4@TiO2 aumentou a biodegradabilidade da matéria orgânica do efluente industrial. Os ensaios fotocatalíticos com alimentação contínua nos reatores de mistura completa mostraram que a remoção mediana de cor para o azul de metileno foi de 48% e 70% com o uso das lâmpadas UV e fluorescente, respectivamente, no TDH de 5h. No caso do corante azul HFRL a degradação foi observada apenas para a lâmpada UV obtendo-se uma eficiência de remoção mediana de 75%. O aumento do TDH de 5h para 20h resultou em aumento da eficiência de remoção de cor para os corantes usados em qualquer condição utilizada. Para o corante azul HFRL, diferentemente do que foi observado para os ensaios em batelada, a presença do CoFe2O4@TiO2 pouco afetou a eficiência de fotodegradação do corante azo. No caso do efluente têxtil, os resultados obtidos mostraram que para todos os comprimentos de onda monitorados (277 nm, 400 nm, 611 nm and 780 nm), a remoção de cor foi maior quando se usava lâmpada UV (40 a 72%) quando comparada à lâmpada fluorescente (8 a 43%), sendo que os catalisadores testados tiveram pequeno impacto na eficiência de descoloração.
metadata.dc.description.abstracten: This work evaluated the use of ferrites encapsuled with titanium dioxide (CoFe2O4@TiO2) for photocatalytic removal of color of dye (Methylene Blue and HRFL Drimaren Blue) solutions and textile effluents. The CoFe2O4@TiO2 and TiO2 used in the tests was synthesized according to the polymeric precursors method, and the solids obtained were characterized by X ray diffraction (XRD), nitrogen adsorption (BET), zero charge point (ZCP), amongst others. During all degradation tests the concentration of catalyst was kept at 140 mg/L. The batch tests were carried out in two reactors: cylindrical (vertical or horizontal) and completely stirred tank reactor (jartest). The experiments in the cylindrical reactor were carried out with methylene blue and showed that the photocatalytic properties of TiO2 and CoFe2O4@TiO2 were only evident with the use of UV lamps when the reactor was in a horizontal position. When the catalysts were kept suspended by the injection of air (vertical configuration) the color removal efficiency was reduced, probably due to the shielding effects which precluded the formation of hydroxyl radicals from dissolved oxygen. The experiments carried out in the CSTRs (5 h HRT) showed that methylene blue was better degraded at pH 12, where 100% of color removal was observed with the UV and fluorescent lamps and ~80% with black light lamp. For the HRFL Drimaren blue, the best results were obtained at pH 2, with 25% of color removal for black and fluorescent lamps and ~85% with UV lamp. As far as the textile effluent is concerned the tests (20 h HRT) showed the best results were obtained with UV lamp at pH 2. Although color removal was evident, it was not observed changes in the effluent chemical oxygen demand (COD), implying that the organic matter was not mineralized during the photocatalytic treatment. Aerobic biodegradability assays were carried out with both raw and photocatalytically treated textile effluent and the results showed that the use of CoFe2O4@TiO2 with UV radiation enhanced the biodegradability of the industrial effluent organic matter. Photocatalytic tests with continous feeding (CSTRs) showed that the color removal of methylene blue solution at 5h HRT was 48% and 70% with, respectively, UV and fluorescent lamps. When the HFRL Drimaren blue was used, a significant degradation (~75%) was observed only with UV lamp. The increase of HRT from 5h to 20h increased color removal for both dyes in any conditions employed. For the HFRL Drimaren blue the presence of CoFe2O4@TiO2 had little impact on color removal, with is at odds with the batch tests results. When the textile effluent was continuously fed to the CSTRs (20 h HRT), the color removal, assessed at 277 nm, 400 nm, 611 nm and 780 nm, was higher (40 to 72%) with UV lamp when compared to fluorescent lamp (8 to 43%) and the catalyst had little impact on color removal.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2195
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