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http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/4787
Tipo: | Dissertação |
Título: | Avaliação da propriedade fotocatalítica de nanopartículas de hidroxiapatita dopadas com Fe3O4@W6+/γ-Fe2O3@W6+ aplicadas na degradação de corantes |
Título(s) alternativo(s): | Evaluation of the photocatalytic property of hydroxyapatite nanoparticles doped with Fe3O4@W6+/γ-Fe2O3@W6+ applied to the degradation of dyes |
Autor(es): | Bimbi Junior, Fausto Eduardo |
Primeiro Orientador: | Barros, Willyam Róger Padilha |
metadata.dc.contributor.referee1: | Sequinel, Thiago |
metadata.dc.contributor.referee2: | Lanza, Marcos Roberto de Vasconcelos |
Resumo: | Neste trabalho foram sintetizadas nanopartículas (NPs) de hidroxiapatita (HAP) dopadas com Fe3O4/γFe2O3 e íons W6+, as quais foram aplicadas como catalisadores heterogêneos a fim de potencializar a cinética de degradação dos corantes azul de metileno (AM) e verde rápido FCF (VR) 100 mg L-1 em pH 2,5; 7,0 e 9,0. Todas as NPs foram caracterizadas por DRX, SEM/EDS, FTIR, Espectroscopia Raman, Análise Termogravimétrica, Espectrometria de Fluorescência e Ponto de Carga Zero (pHPCZ). Quando as NPs de HAP não modificadas foram usadas no processo com 1,33 mL de peróxido de hidrogênio (H2O2) 30% (v/v) e radiação UVC 125 W na degradação do corante AM foi obtida a remoção de cor de 88,44; 44,81 e 58,14% em meio ácido, neutro e alcalino, respectivamente. Ao modificar as NPs de HAP com Fe3O4/γ-Fe2O3 usando a proporção 25, 50 e 25% de Fe2+ , Fe3+ e Ca2+ , respectivamente (Ca2.5FeII 2.5FeIII 5(PO4)6(OH)2), no processo baseado em foto-Fenton, foi obtido 100% de remoção de cor no meio ácido e neutro e 95,2% para o meio alcalino após 120 min de reação. Para a modificação na proporção 21% (Fe2+ ), 4% (W6+), 50% (Fe3+ ) e 25% (Ca2+ ) (Ca4FeII 1.92W0.08FeIII 4(PO4)6(OH)2) foram obtidos os melhores resultados, alcançando ~ 100% de remoção de cor em pH 2,5 e 9,0 em 90 min, e para o meio neutro em 120 min Para o estudo de degradação do VR, foram obtidos resultados de remoção de cor de 36,4; 69,8 e 95,5% quando utilizadas as NPs de HAP não modificadas e 100; 45,9 e 89,4% quando utilizadas a NP Ca4FeII 1.92W0.08FeIII 4(PO4)6(OH)2 em pH 2,5; 7,0 e 9,0 respectivamente. Este aumento na remoção de cor pela utilização das NPs de HAP modificadas em relação as NPs não modificadas se deve à inserção do processo foto-Fenton e ao efeito co-catalítico dos íons W6+, ou seja, ocorre um aumento na produção de radicais hidroxila (●OH) e, consequentemente, um ataque ao grupo cromóforo. Para confirmar a eficácia das NPs Ca2.5FeII 2.5FeIII 5(PO4)6(OH)2 e Ca4FeII 1.92W0.08FeIII 4(PO4)6(OH)2 no processo de degradação do corante AM, foram realizados teste de carbono orgânico total (COT), efeito de toxicidade usando Lactuca Sativa L. e teste de reprodutibilidade das NPs em pH 2,5. Houve remoção de ~90% de COT para ambas NPs, e nos experimentos de toxicidade houve uma redução total na toxicidade do corante após 120 min de reação. No teste de reprodutibilidade dos catalisadores, foi possível reciclar as NPs do tipo Ca2.5FeII 2.5FeIII 5(PO4)6(OH)2 por 11 experimentos consecutivos de degradação, estando ao final do processo fisicamente estáveis diante dos testes realizados. |
Abstract: | In this work, the synthesis of hydroxyapatite (HA) nanoparticles (NPs) doped with Fe3O4/γ-Fe2O3 and/or W6+ ions was carried out, in order to potentiate the kinetics of the unmodified HA NPs for the degradation of 100 mg L-1 methylene blue (MB) and fast green FCF (FG) dye at pH 2.5, 7.0 and 9.0. All NPs were characterized by XRD, SEM/EDS, FTIR, Raman Spectroscopy, Thermogravimetry analysis, Fluorescence spectrometry and Point of Zero Charge (pHPZC). When the unmodified HAP NPs were used in the process with 1.33 mL of hydrogen peroxide (H2O2) 30% (v/v) and UVC radiation of 125 W, the discoloration value of 88.44, 44.81 and 58.14% was observed in the acid, neutral and alkaline media, respectively. By modifying HAP NPs with Fe3O4/γ-Fe2O3 using the proportion of 25, 50 and 25% of Fe2+, Fe3+ and Ca2+ (Ca2.5FeII 2.5FeIII 5(PO4)6(OH)2), respectively in the photo-Fenton based process, showed 100% of discoloration for acid and neutral pH and 95.2% for alkaline pH after 120 min. For the change in proportion of 21% (Fe2+ ), 4% (W6+), 50% (Fe3+ ) and 25% of (Ca2+ ) (Ca4FeII 1.92W0.08FeIII 4(PO4)6(OH)2), was obtained the best results, with ~100% of discoloration at pH 2.5 and 9.0 in 90 min. For the study of FG dye degradation, the results of discoloration of 36.4; 69.8 and 95.5% when used unmodified HAP NPs and 100; 45.9 and 89.4% when used NPs Ca4FeII 1.92W0.08FeIII 4(PO4)6(OH)2 was obtained at pH 2.5; 7.0 and 9.0, respectively. This increase in discoloration for unmodified against modified HA NPs, is due to the insertion of the photo-Fenton process and the co-catalytic effect of tungsten ions, i.e., occurs an increase in the production of hydroxyl radicals ( ●OH) and, consequently, an attack on the chromophore group. In order to confirm the effectiveness of Ca2.5FeII 2.5FeIII 5(PO4)6(OH)2 and Ca4FeII 1.92W0.08FeIII 4(PO4)6(OH)2 NPs in the degradation process, total organic carbon (TOC), toxicity effect using Lactuca Sativa L. and reproducibility test at pH 2.5 were performed. Study of TOC obtained ~ 90% of removal, and in the toxicity experiments there was a total reduction in the toxicity of the MB dye after 120 min. of reaction for the both NPs. In the reproducibility test of the catalyst using Ca2.5FeII 2.5FeIII 5(PO4)6(OH)2, NP, it was possible to reuse the NPs for 11 consecutive degradation experiments, being physically stable in the face of the tests carried out. |
Palavras-chave: | Magnetita Magnetite Maghemita Maghemite Fotocatálise Photocatalysis |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTAL |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Grande Dourados |
Sigla da Instituição: | UFGD |
metadata.dc.publisher.department: | Faculdade de Ciências Exatas e Tecnologia |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de pós-graduação em Química |
Citação: | BIMBI JUNIOR, Fausto Eduardo. Avaliação da propriedade fotocatalítica de nanopartículas de hidroxiapatita dopadas com Fe3O4@W6+/γ-Fe2O3@W6+ aplicadas na degradação de corantes. 2021. 90 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Faculdade de Ciências Exatas e Tecnologia, Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados, MS, 2021. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/4787 |
Data do documento: | 12-Jul-2021 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Química |
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