dissertação
Fotocatalisador magnético obtido a partir de resíduos industriais para degradação de contaminantes orgânicos
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
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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
Neste trabalho, foi sintetizado um fotocatalisador magnético utilizando os resíduos industriais,
pó de aciaria elétrica (PAE), resíduo da decapagem ácida (RDA) e alcatrão (AC), que são ricos
em ZnO, Fe2O3 e matéria orgânica, respectivamente. A eficiência do fotocatalisador obtido
(PAE/C/Fe) foi investigada para degradar o contaminante orgânico modelo Preto Remazol
(PR). Foram investigados os seguintes parâmetros: massa de fotocatalisador (75, 150 e 300
mg), potência da lâmpada UV-C (15, 36 e 51W), tipo de radiação (UV e solar) e área de
incidência da radiação (44 e 133 cm2
). Resultados das análises de Difração por Raios – X
mostraram que as principais fases presentes no PAE são ZnO e MgO, e no fotocatalisador
PAE/C/Fe são ZnO, MgO, Fe3O4 e carvão amorfo. Os resultados obtidos por análise
termogravimétrica, mostraram que o fotocatalisador possui cerca de 23% de PAE e que o teste
de lixiviação do PAE resultou na separação de uma fração magnética, rica em carvão e ferro e
outra não magnética, rica em PAE. As imagens de MEV e mapeamento indicaram que o
fotocatalisador magnético possui morfologia distinta do PAE, com a presença de partículas de
maior dimensão, que indicam a presença de carvão contendo zinco e ferro em sua superfície.
Os resultados das reações fotocatalíticas mostram que a eficiência do PAE/C/Fe para descolorir
o corante PR (81%) é muito semelhante à obtida para o PAE puro (73%). Entre as diferentes
condições experimentais utilizadas para realizar as reações, os melhores resultados foram
obtidos quando se utilizou: lâmpada de potência de 51W, área de incidência de 133 cm2 e 300
mg de fotocatalisador, mostrando que a definição dessas condições é de extrema importância.
De acordo com a cinética de sedimentação, notou-se redução na turbidez de 81 e 62% para
PAE/C/Fe e PAE, respectivamente, mostrando que as propriedades magnéticas do
fotocatalisador favoreceu sua separação do meio aquoso na presença de campo magnético. As
reações realizadas com as frações magnética e não magnética, evidenciou que houve baixa
eficiência fotocatalítica da FM (10%) devido à lixiviação de PAE do fotocatalisador e boa
atividade fotocatalítica da FNM, indicando a presença majoritária de PAE em sua composição.
Diante do exposto, pode-se dizer que a obtenção do fotocatalisador magnético PAE/C/Fe foi
bem sucedida, porém é necessário realizar adequações no processo para melhorar a fixação do
PAE no suporte C/Fe.
Abstract
In this study, a magnetic photocatalyst was obtained using the following industrial wastes:
electric arc furnace dust (PAE), waste pickling acid and tar, which are rich in ZnO, Fe2O3 and
organic matter, respectively. Efficiency of the obtained photocatalyst (PAE/C/Fe) was
investigated to degrade Remazol Black dye (PR). The following parameters were investigated:
catalyst mass (75, 150 and 300 mg), lamp power (15, 36 and 51W), radiation type (UV and
solar) and radiation incidence area (44 and 133 cm2
). X-Ray Diffraction analysis showed that
the main phases present in PAE are ZnO and MgO. As for PAE/C/Fe, ZnO, MgO, Fe3O4 and
amorphous carbon were found. The results obtained by thermogravimetric analysis showed that
the photocatalyst has about 23% of PAE. Results of leaching experiments of PAE resulted in
the separation of the magnetic fraction rich in coal and iron and a non-magnetic fraction rich in
PAE. The SEM images and mapping indicated that the magnetic photocatalyst has a distinct
morphology from PAE, with larger particles, which indicate the presence of coal containing
zinc and iron on its surface. Results of photocatalytic reactions showed that the efficiencies of
PAE/C/Fe (81%) and PAE (73%) regarding Remazol Black dye discoloration are similar. The
best results obtained for the photocatalytic reactions were under the following conditions: 51W
of UV lamp power, 133 cm2
of radiation incidence area and 300 mg of photocatalyst, which
showed the importance of choosing these conditions. Sedimentation kinetics showed a
reduction in turbidity of 81 and 62% for PAE/C/Fe and PAE, respectively, showing that the
photocatalyst magnetic properties favor the separation from the aqueous medium when a
magnetic field is used. The reactions performed with the magnetic and non-magnetic fractions
showed that there was low photocatalytic efficiency of FM (10%) due to leaching of PAE from
the photocatalyst and good photocatalytic activity of FNM, indicating the majority presence of
PAE in its composition. Therefore, it can be concluded that the obtention of the PAE/C/Fe
photocatalyst was successful, with further need of adjustments in the process aiming at
improving the fixation of the PAE on the C/Fe support.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
VALÉRIO, S. H. Fotocatalisador magnético obtido a partir de resíduos industriais para degradação de contaminantes orgânicos. 2022. 70 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.