3.3 Description of study areas
3.3.1 Participants
os resultados da análise de componentes prin rometria de massas obtidos com as amostras d ataliticamente em diferentes condições (difer
tras usadas para análise no espectrômetro aio de jar-test em que o corante azul de metil de 20h.
corante azul de metileno obtido com os espec itação em círculo mostra a formação de clu e as amostras.
mostram que as amostras irradiadas com lâm icando que possuem perfil químico semelhant luz fluorescente ficaram bastante destoantes, in
bora não seja conhecida a estrutura química d esmo é do tipo sulfonado, o que permite a sua nado) no espectrômetro de massas. Talvez ess ul HFRL obtidos no modo positivo não tenh ão.
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ria orgânica, abrindo
rincipais (PCA) feita s do corante azul de iferentes lâmpadas e o de massas foram tileno foi alimentado
ectros de massas no cluster, o que indica
âmpada UV (B e C) ante ao passo que, as , indicando um perfil a do corante azo azul sua fácil detecção no essa seja a razão pela nham mostrado uma
Figura 5.40 – PCA do cor modo negativo. A delimita semelhança química entre a
Figura 5.41 - PCA do coran positivo. A delimitação em química entre as amostras.
Por outro lado, a Figura 5. resulta em tendência clara independente se na presen apresenta semelhança do po do gráfico PC1 versus PC fluorescente, com ou sem c como pode-se observar pelo indicam que o uso de lâ
corante azul de metileno obtido com os espec itação em círculo mostra a formação de clu e as amostras.
rante azul HFRL obtido com os espectros de ma m círculo mostra a formação de cluster, o que in
5.42 mostra que o espectro de massas obtido lara. Percebe-se que a solução corante trata ença ou ausência dos catalisadores TiO2 e fe
ponto de vista químico uma vez que aparecem PC2 formando um cluster. Por outro lado, o catalisador, resultou em amostras com perfil elo distanciamento dos pontos no gráfico de PC lâmpadas UV leva à formação de interm
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pectros de massas no cluster, o que indica
massas no modo e indica semelhança
do no modo negativo atada com luz UV, ferrita encapsulada, em na mesma região , o uso de lâmpada fil químico diferente, PCA. Tais resultados rmediários químicos
semelhantes na presença ou diferentes dos compostos fo visível (lâmpada fluorescen
Figura 5.42 - PCA do cor negativo. A delimitação em química entre as amostras. Esses resultados confirmam formação de clusters quando intermediários são produzi catalisador; provavelmente As Figuras 5.43 e 5.44 ap (PCA) feita com os dados d (após tratamento biológico condições (diferentes lâmp espectrômetro de massas fo biologicamente foi alimenta completa (jar-test). Como conhecidas, os espectros principalmente por protonaç
ou ausência dos catalisadores testados; e que s formados pela fotodegradação do corante azu
ente).
orante azul HFRL obtido com os espectros d em círculo mostra a formação de cluster, o que
am o que foi observado para o azul de me ndo se irradia os corantes com luz UV. Isso ind uzidos com luz UV, independente da presenç
te devido a elevada dose energia fornecida com apresentam os resultados da análise de comp s de espectrometria de massas com as amostra co por lodos ativados) tratadas fotocataliticam mpadas e catalisadores). As amostras usada foram coletadas ao final do ensaio em que o efl ntado continuamente, com TDH de 20h, nos r o há, no efluente têxtil, vários corantes co s de massas foram obtidos nos modos p nação) e negativo (ionização por desprotonação
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e tais compostos são zul HFRL com a luz
de massas no modo ue indica semelhança
etileno, ou seja, há indica que os mesmos ença ou ausência de
m a radiação UV. mponentes principais tras do efluente têxtil amente em diferentes das para análise no efluente têxtil tratado s reatores de mistura com estruturas não positivo (ionização
Figura 5.43 - PCA obtido c após tratamento fotocatalític que indica semelhança quím
Figura 5.44 - PCA obtido c após tratamento fotocatalític que indica semelhança quím
A Figura 5.43 mostra que a fluorescente) apresentam p amostras irradiadas com lu mesmo comportamento foi espectrômetro de massas. Q dispersos e pouco semelhan com lâmpada fluorescente intermediários semelhantes.
o com os espectros de massas (modo positivo) d ítico. A delimitação em círculo mostra a formaç
ímica entre as amostras.
o com os espectros de massas (modo negativo) ítico. A delimitação em círculo mostra a formaç
ímica entre as amostras.
e a maior parte das amostras irradiadas com lu perfil químico semelhante (formação de luz UV ficaram mais dispersas (exceto as am foi observado para as amostras analisadas no . Quando as amostras são irradiadas com luz U antes (exceto amostras C e E), ao passo que qu nte há formação de cluster e, provavelme tes. Esse comportamento é oposto ao observad
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) do efluente têxtil ação de cluster, o
o) do efluente têxtil ação de cluster, o
luz branca (lâmpada e cluster) e que as amostras A e E). O o modo negativo do UV têm-se espectros quando a irradiação é mente, formação de ado para os corantes
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modelos e talvez possa ser explicado devido à natureza complexa do efluente que contém, além dos corantes, surfactantes e outros compostos orgânicos que competem pela radiação UV formando uma diversidade maior de metabólitos. Dessa forma, o efeito da radiação branca – luz fluorescente - no efluente têxtil seria muito pequena resultando na formação de intermediários semelhantes na presença e ausência dos diferentes catalisadores testados. Infelizmente não foi possível identificar os subprodutos da degradação fotocatalítica dos corantes modelos e dos compostos orgânicos presentes no efluente têxtil.
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6 – Conclusões
• Os resultados de caracterização das ferritas encapsuladas com dióxido de titânio mostraram que o material sintetizado apresentava área superficial de ~40 m2/g e ponto de carga zero de 6,3. Os difratogramas de raios X e as análises de MEV/EDS confirmaram que a maior parte das ferritas foi recoberta com TiO2 (anatase), de maior
atividade fotocatalítica, e que o recobrimento foi homogêneo.
• Os resultados no reator cilíndrico, tanto vertical quanto horizontal, indicaram que a cinética de degradação do azul de metileno na presença de ferritas encapsuladas com dióxido de titânio sob radiação UV, foi comparável àquela observada com apenas radiação UV, e menor se comparada àquela observada na presença de TiO2. Tais
resultados parecem ter ocorrido em função da deficiente agitação obtida com tal configuração de reator. Além disso, a cinética de degradação do corante modelo foi aumentada na presença de ar sendo que nessa configuração os catalisadores prejudicaram a remoção de cor, provavelmente por bloquearem a passagem da radiação UV, indicando que o processo de oxidação do corante ocorreu devido à formação de radicais livres (*OH) pela fotólise direta do oxigênio dissolvido na solução corante.
• Os testes em batelada realizados com o reator de mistura completa (jar-test) permitiram estabelecer como condição ótima para a fotocatálise o pH 12 para o azul de metileno e o pH 2 para o azul HFRL. Para o azul de metileno a presença das ferritas encapsuladas aumentou a remoção de corante de 20% para 98% com lâmpada de luz visível (fluorescente); de 10% para 80% com lâmpada de luz negra; e de 80% para 98% com lâmpada de luz UV. Por sua vez, para o azul HFRL o aumento na fotodegradação pela presença das ferritas encapsuladas foi de 5% para 22% com a lâmpada fluorescente; de 5% para 20% com a lâmpada de luz negra; e de 80% para 85% com a lâmpada de luz UV. Com ambos os corantes a maioria dos dados de fotodegradação seguiu cinética de 1ª ordem.
• Os ensaios de fotodegradação em batelada no reator de mistura completa feitos com o efluente industrial mostraram que a eficiência de remoção de cor foi de 10% com luz fluorescente ou negra e de 50% com luz UV no comprimento de onda (λ) de 470 nm.
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Para λ = 611 nm a eficiência de remoção foi de 65% com luz UV e de apenas 15% com luz fluorescente ou negra. Os testes mostraram ainda que não houve remoção significativa de DQO após a fotodegradação com lâmpadas UV, negra e fluorescente na presença das ferritas encapsuladas com dióxido de titânio.
• Os ensaios de fotodegradação com a alimentação contínua de corante azo azul HFRL no TDH de 20 horas confirmaram que tal corante é muito mais foto-recalcitrante que o azul de metileno, e que a presença de ferritas encapsuladas pouco afetou a eficiência de remoção de cor com ambas as lâmpadas usadas, diferentemente do que foi observado nos ensaios em batelada. Além disso, os ensaios contínuos mostraram que embora não tenha sido possível degradar o corante azo azul HFRL com lâmpadas UV e negra no TDH de 5 horas, o aumento do TDH para 20 horas permitiu a remoção de até 50% de cor com tais lâmpadas de baixa energia que simulam a radiação solar.
• A alimentação contínua do efluente têxtil (coletado após tratamento biológico por lodos ativados) mostrou que, para todos os comprimentos de onda monitorados, a remoção de cor foi maior quando se usava lâmpada UV (49 a 84%) quando comparada à lâmpada fluorescente (12 a 70%). Observou-se ainda que a eficiência de remoção de cor observada na presença de TiO2 (49 a 77%) foi menor do que na presença de ferrita
encapsulada (62 a 84%) ou na ausência de catalisador (60 a 82%). Os dados mostraram ainda que na presença da luz UV, o uso da ferrita encapsulada praticamente não afetou a eficiência de remoção de cor em todos os comprimentos de onda monitorados. Quando o sistema foi irradiado com luz visível (lâmpada fluorescente) observou-se, para todos os comprimentos de onda monitorados, exceto o 400 nm, que a presença de ferrita encapsulada resultou em menor eficiência de remoção (12 a 55%) quando comparado ao TiO2 (22 a 61%). Além disso, os resultados mostraram que o sistema
fotocatalítico, muito embora tenha resultado em remoção de cor, não promoveu redução de DQO do efluente têxtil.
• A análise por espectrometria de massas mostrou que, tanto no modo positivo como no modo negativo de ionização, as amostras de corante azul de metileno tratadas com luz fluorescente se destoaram daquelas tratadas com luz UV, indicando que os subprodutos formados na fotodegradação foram diferentes.
91 • A análise por espectrometria de massas mostrou que, no modo negativo de ionização, as amostras de corante HFRL tratadas com luz fluorescente se destoaram daquelas tratadas com luz UV, indicando que os subprodutos formados na fotodegradação foram diferentes. O mesmo comportamento foi observado, também no modo negativo, com o efluente têxtil (coletado após tratamento biológico por lodos ativados), indicando que a maior parte dos corantes usados na indústria são aniônicos e de difícil fotodegradação.
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7 – Recomendações
• Variar a concentração do catalisador CoFe2O4@TiO2 ou TiO2, com o objetivo de
verificar se o aumento da concentração resulta em um aumento na biodegradabilidade do efluente.
• Variar a potência de irradiação, correlacionando-a com a degradabilidade do efluente.
• Otimizar os parâmetros utilizados no tratamento fotocatalítico associando-os com a relação custo/benefício.
• Identificar os sub-produtos obtidos no tratamento fotocatalítico investigando a sua toxicidade.
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8 - Referências bibliográficas
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