Obtenção de Nanopartículas de Ferro de Valência Zero Suportadas em Material Sólido para Aplicação em Processos Oxidativos Avançados
A atividade humana ao longo do tempo vem promovendo a degradação do ambiente de uma forma geral, devido aos diferentes tipos de processos conduzidos pela sociedade. Alguns setores, como os de tintas, têxtil, automotivo, informática, e construção, dentre outros, utilizam pigmentos de tintas, ao longo dos processos, para dar cor aos inúmeros objetos existentes. Todavia, esses pigmentos, geralmente de natureza orgânica, após o devido uso, necessitam ser descartados de forma adequada no ambiente. A estrutura molecular dos corantes, no caso dos orgânicos, apresenta cadeias grandes, tornando a degradação lenta e difícil. Esse trabalho buscou avaliar a utilização de nanopartículas de ferro de valência zero na degradação do corante reativo vermelho Drimaren X-6BN 150 e variáveis como pH, concentração de ferro total, concentração de peróxido de hidrogênio residual e tamanho de partícula. Além disso, foram levantados dados de caracterização e parâmetros cinéticos, como ordem de reação e a energia de ativação desse sistema, que foi de 25,8 kJ.mol-1, sugerindo um mecanismo difusional, para a degradação do corante. Nanosílica SBA-15 sintetizada junto às nanopartículas de ferro de valência zero também foi utilizada na degradação do corante, após caracterizada por diferentes técnicas. Foram avaliadas as concentrações do corante, do peróxido de hidrogênio residual e ferro total. Foi verificado que a condição ótima para degradação do corante foi em pH 3,0, [corante]0 = 100 mg.L-1, [H2O2]0 = 100 mg.L-1, [Fe0]0 = 107 mg.L-1, T = 25 °C, 150 rpm de agitação. Os resultados mostraram que a degradação obtida nessas condições foi aproximadamente 75%, enquanto que ao utilizar somente as nanopartículas de ferro, 99% do corante foi removido, após 120 minutos de reação em ambos os casos. Todavia, foi observado um aumento na concentração de ferro total na solução, após o experimento conduzido somente com as nanopartículas de ferro, obtendo-se 40 mg.L-1 de ferro total. Enquanto no ensaio conduzido com material sintetizado suportado, a concentração de ferro foi de 5 mg.L-1, minimizando assim a formação de lodo na reação de Fenton, e o possível tratamento necessário para adequar o efluente ao correto descarte nos corpos hídricos.
Obtenção de Nanopartículas de Ferro de Valência Zero Suportadas em Material Sólido para Aplicação em Processos Oxidativos Avançados
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DOI: 10.22533/at.ed.988200906
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Palavras-chave: nanopartículas, sílica SBA-15, ferro elementar, corante reativo vermelho Drimaren X-6BN 150
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Keywords: nanoparticles, silica SBA-15, zero iron, Drimaren X-6BN 150 red reactive dye
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Abstract:
Human activity over time has been promoting a degradation of the environment in general, to other types of processes conducted by society. Some activities, such as paints, textiles, automotive, computers, and construction, among others, use dye throughout the processes to give a color to the numerous existing objects. However, these pigments are organic in nature after use and need to be disposed of properly in the environment. The molecular structure of the dyes, in the case of organic, large chains, making a degradation slow and difficult. This work aimed to evaluate the use of zero valence iron nanoparticles in the color removal of the red reactive dye Drimaren X-6BN 150 and variables such as pH, total iron concentration, residual hydrogen peroxide concentration and particle size has evaluated. In addition, the characterization data and the kinetic effects, such as reaction order and an activation energy of the system, were 25.8 kJ.mol-1, suggesting a diffusional mechanism for a dye color removal. Nanosilica SBA-15 synthesized together with nanoparticles of zero valence iron was also used in the degradation of the dye, after characterized by different techniques. Concentrations of dye, residual hydrogen peroxide and total iron were evaluated, as presented: [dye] = 100 mg.L-1, [H2O2]0 = 100 mg.L-1, [Fe0]0 = 107 mg.L-1, T = 298 K, 150 rpm of stirring. The results showed that the degradation of the color obtained in these conditions was about 75%, while 99% of the cases were removed after 120 minutes of reaction in both cases. However, an increase in total iron concentration in the solution was observed after the experiment conducted with iron nanoparticles only, obtaining 40 mg.L-1 of total iron. However, the iron concentration was 5 mg.L-1, thus minimizing the formation of sludge in the Fenton reaction, and the further treatment necessary to adjust the effluent to the correct discharge in the water bodies.
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Número de páginas: 136
- Lidia Yokoyama
- Fabiana Valéria da Fonseca
- Felipe Sombra dos Santos
