desenvolvimento de filmes, com propriedades - PUC-Rio

Departamento de Engenharia de Materiais
DESENVOLVIMENTO DE FILMES, COM PROPRIEDADES
FOTOCATALÍTICAS, UTILIZANDO NANOPÓS DE TIO2 PARA
DEGRADAÇÃO DE CORANTES
Aluna: Melissa Santos Ferreira
Orientador: Bojan Marinkovic
Introdução
A produção industrial gera diversos passivos ambientais, como por exemplo, a produção têxtil,
que é uma das indústrias que mais contribui para a poluição das águas. Estudos comprovam que em
torno de 15% dos corantes do tipo azo reativos são perdidos na forma de efluentes durante o
tingimento. Com suas intensas colorações, os corantes restringem a passagem de radiação solar,
diminuindo a atividade fotossintética natural, provocando alterações na biota e causando toxicidade
aguda destes ecossistemas [1]. A contaminação ambiental de rios e lagos com estes compostos
promovem sérios danos à fauna e à flora destes locais. Portanto, devido aos problemas ambientais
citados, a remoção dessas substâncias mediante tratamento das águas de rejeito das indústrias têxteis
após o processo de tingimento se torna imprescindível.
Os processos de tratamento são fundamentados na operação de sistemas de precipitaçãocoagulação, seguidos de separação por sedimentação através de tratamento biológico via sistema de
lodos ativados, apresentando uma elevada eficiência na remoção de partículas. No entanto, existem
muitas dificuldades na remoção de cor dos efluentes e dos compostos orgânicos dissolvidos, e, além
disso, gera um grande volume de lodo ativado de difícil disposição. Os métodos alternativos de
abatimento de substâncias tóxicas são os Processos Oxidativos Avançados (POAs), divididos em
(foto) catálise homogênea e heterogênea.
O TiO2 tem recebido grande atenção por apresentar propriedades fotocatalíticas para
decomposição de materiais orgânicos, pois o TiO2 é quimicamente e biologicamente inerte. Esse
material versátil é utilizado para gerar energia elétrica em células solares de terceira geração, e,
também, para degradar a matéria orgânica ou inorgânica por meio dos processos foto-oxidativos
[2].
Metodologia
O processo de revestimento por imersão (“dip-coating”) está sendo desenvolvido com o intuito
de aplicar os nanopós à base de TiO2, sintetizados no Laboratório de Fotocatálise,sobre diferentes
superfícies, pois os materiais fotocatalíticos podem exercer da melhor maneira suas funções de
abatimento de compostos tóxicos quando fixados sobre as superfícies em contato com estes poluentes.
O método consiste na imersão e retirada, da superfície (ex.: vidro, azulejo, etc.) em uma solução
aquosa contendo fotocatalisador. O recobrimento será feito em um tubo de ensaio de vidro. O tubo
será mergulhado na solução por alguns segundos (Deposição). E em seguida ficará secando, à
temperatura ambiente, na capela, durante uma hora (Drenagem e Evaporação). Após a secagem, o
suporte (tubo de ensaio) com revestimento será levado ao forno, a uma temperatura de 650°C durante
30 minutos, visando eliminar o material orgânico usado na preparação da solução aquosa.
A solução aquosa é elaborada com apenas 1% em peso de nanopó de TiO2 , misturada com 5,24
g de polímero álcool polivinílico (PVA) em 150 ml de água .Serão utilizados dois nanopós, o P25 ,
um padrão internacional e o nanopó denominado TECNAN.
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A mistura será deixada no ultrassom por uma hora. E depois seguirá para chapa metálica, por
duas horas, onde será aquecida a 70°C e agitada. A solução aquosa deve ser deixada em repouso,
antes de ser feito o recobrimento, no intuito de adquirir uma viscosidade considerada adequada para o
processo de revestimento por imersão.
Após essas etapas, foram realizados testes de fotodegradação com corante aniônico, do tipo azo,
Alaranjado de Metila (MO).Assim, será realizada uma primeira medição, no espectrofotômetro UVVis modelo Agilent, com o corante antes da ação da radiação UV e, portanto, antes do início do
processo de foto-oxidação do corante.Em seguida, as lâmpadas UV são acesas, e retiradas alíquotas
de 4 ml, em intervalos de tempos distintos. Após totalizar nove medições da solução de corante no
intervalo de tempo de 6 h foi avaliado o desempenho de fotodegradação destes dois revestimentos
fotocalíticos para o abatimento do corante Alaranjado de Metila, conforme ilustrado na Figura 1.
Figura 1: Fotodegradação utilizando Alaranjado de Metila
Conclusões
Foram comparadas as degradações utilizando dois nanopóps de TiO2, TECNAN e P25,
utilizando-se o corante Alaranjado de Metila. A partir do gráfico, podemos observar o poder de
fotodegradação do filme, pois depois do período de 6h o filme utilizando o P25 apresentou uma
degradação de 45% do corante enquanto o filme com TECNAN reduziu apenas em 10% a
concentração do MO. Entretanto, ainda é necessário realizar testes com outros tipos de corantes
relevantes, como por exemplo, Azul de Metileno. Além disso, é necessário realizar as análises com
Microescopio Eletrônico de varredura por emissão de campo (MEV-FEG) para determinar
homogeneidade do filme.
Referências Bibliográficas
[1] DALLAGO, R. M.; SMANIOTTO, A. Resíduos sólidos de curtumes como adsorventes para a
remoção de corantes em meio aquoso. Química Nova, v. 28, n. 3, p. 433-437, 2005.
[2] LISENBIGLER, A.; YATES, J. T.; Photooxidation of CH3Cl on TiO2 (110): The Mechanism
Not Involving H2O, American Chemical Society, 1995.