Catalisador de cobre metálico obtido via tratamento térmico de sal básico lamelar: oxidação de azul de metileno e fenol por reações tipo Fenton
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Departamento de Química
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Agroquímica
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Os sais básicos lamelares (SBL) são uma classe de compostos argilosos
promissores quando se trata do desenvolvimento de materiais multifuncionais.
Apresentam características estruturais intrínsecas, que aliadas ao baixo custo e métodos
de síntese simples, permitem a aplicação em diversas áreas. Diante do exposto e da
necessidade de desenvolvimento de tratamentos eficientes de águas residuais, que tem
se mostrado um problema eminente para o meio ambiente, os SBL tornam-se uma
alternativa para obtenção de catalisadores estáveis capazes de atuarem na degradação de
compostos orgânicos com alto potencial poluente. Assim, neste trabalho, o hidróxido
acetato de cobre (II), Cu
2
(OH)
3Ac.H2
O, foi sintetizado pelo método de precipitação
simples e utilizado como precursor de catalisador metálico, SBL-Cu700, obtido por
meio de tratamento térmico em atmosfera inerte. Aplicou-se o SBL-Cu700 como
catalisador de reação tipo Fenton para degradação de azul de metileno e fenol, ambos
compostos orgânicos que causam danos ao ecossistema e à saúde humana. Além disso,
foi avaliado o efeito do tratamento térmico sobre o material original e também as
melhores condições de reação por meio de estudos da influência da concentração inicial
dos contaminantes, quantidade de catalisador, dosagem de H
2O2
e temperatura do meio
reacional. O Cu2
(OH)
3Ac.H2
O apresentou elevada cristalinidade, sendo comprovada a
intercalação dos ânions acetato entre as lamelas planas do material. Os estudos também
indicaram que o tratamento térmico em temperatura máxima de 700ºC e atmosfera de
N2
, promoveu a redução de forma gradual do Cu
2+
da estrutural do sal básico a Cu
0
,
durante o processo de aquecimento, o que levou a um colapso na estrutura lamelar no
catalisador. Além disso, os testes catalíticos se mostraram eficientes para ambos
compostos orgânicos, sendo que a 35ºC obteve-se a maior porcentagem de remoção do
corante, enquanto que para o fenol a total remoção é alcançado em todas as condições
reacionais. Dessa forma, o trabalho visou promover, de maneira geral, uma melhor
compreensão sobre a estrutura do material argiloso em questão, dando enfoque na sua
aplicação como precursor de catalisador, bem como no processo de obtenção e
composição deste. Além disso, os testes catalíticos indicaram a eficiência do
SBL-Cu700 para remoção dos compostos orgânicos poluentes, o que evidencia as
promissoras habilidades do Cu2
(OH)
3Ac).H2
O na produção de materiais metálicos que
podem ser aplicados na remediação ambiental.
Abstract
The layered hydroxide salts (LHS) are a class of promising clay compounds
when it comes to the development of multifunctional materials. They present intrinsic
structural characteristics, which, combined with low cost and simple synthesis methods,
allow application in several areas. Considering the above and the need to develop
efficient wastewater treatment, which has proved to be an eminent problem for the
environment, LHSs become an alternative to obtain stable catalysts capable of acting on
the degradation of organic compounds with high potential pollutant. In this work,
copper(II) hydroxy acetate, Cu
2
(OH)
3Ac.H2
O, was synthesized by the simple
precipitation method and used as a metal catalyst precursor, LHS-Cu700, obtained by
thermal treatment in inert atmosphere. LHS-Cu700 was applied as a Fenton-like
reaction catalyst for the degradation of methylene blue and phenol, both organic
compounds that cause damage to the ecosystem and to human health. In addition, the
effect of the heat treatment on the original material and the best reaction conditions
were evaluated by studying the influence of the initial concentration of the
contaminants, the amount of catalyst, the H
2O2
dosage and the temperature of the
reaction medium. Cu2
(OH)
3Ac.H2
O showed high crystallinity, and the intercalation of
the acetate anions between the flat lamellae of the material was confirmed. The studies
also indicated that the thermal treatment at maximum temperature of 700ºC and N
2
atmosphere promoted the gradual reduction of Cu
2+
from the structural of the basic salt
to Cu
0
during the heating process, which led to a collapse in the lamellar structure in the
catalyst. In addition, the catalytic tests proved to be efficient for both organic
compounds, and at 35ºC the highest percentage of dye removal was obtained, while for
phenol the total removal was achieved in all reaction conditions. In this way, the work
aimed to promote, in a general way, a better understanding on the structure of the clayey
material in question, focusing on its application as catalyst precursor, as well as in the
process of obtaining and composition of this. In addition, the catalytic tests indicated the
efficiency of the LHS-Cu700 for the removal of organic pollutants, which shows the
promising abilities of Cu2
(OH)
3Ac.H2O in the production of metallic materials that can
be applied in environmental remediation.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
BASTOS, S. L. et al. Catalisador de cobre metálico obtido via tratamento térmico de sal básico lamelar: oxidação de azul de metileno e fenol por reações tipo Fenton. 2019. 68 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.