Síntese verde de catalisadores nanoestruturados usando o suco e a casca da laranja lima : caracterização e estudo da atividade catalítica na degradação do antibiótico tetraciclina pela reação tipo fenton e fotocatálise
Resumo
Resumo: Ao longo dos anos é crescente a quantidade de agentes poluidores inseridos a classe global dos contaminantes de preocupação emergente. A capacidade recalcitrante e a toxicidade desses agentes podem ocasionar, ao longo prazo, impactos irreversíveis ao meio ambiente. A fim de, realizar o tratamento adequado e reduzir os danos gerados por esses compostos, novas tecnologias são desenvolvidas. Dentre elas destaca-se a utilização de Nanopartículas (Nps) associadas aos Processos Oxidativos Avançados (POA's) para o tratamento de água e efluentes. As Nps podem ser produzidas de forma atóxica e com baixo custo por meio da síntese verde que utiliza compostos orgânicos como folhas, vegetais, frutos e resíduos agroindustriais para auxiliar o processo de oxidação de metais à óxidos. Com base nessas informações o objetivo deste trabalho é realizar a síntese verde de catalisadores nanoestruturados de óxido de ferro e titânio a partir do extrato da casca e do suco de laranja Lima, caracterizá-los por meio das técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplada ao Detector de Energia Dispersiva (EDS), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Difração de Raio X (DRX), Determinação da Área Superficial (BET), Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia Raman (ER), Análise Termogravimétrica (TGA), Calorimetria de Varredura Diferencial (DSC) e Ponto de Carga Zero (PCZ), além de, aplicar as Nps na reação de Fenton e na fotocatálise, a fim de, degradar o antibiótico tetraciclina. O estudo obteve resultados satisfatórios para a produção e utilização dos nanoestruturados na degradação da tetraciclina. As Nps foram classificadas como mesoporosas impregnadas com compostos orgânicos e óxido metálico utilizado, com fases amorfas e cristalinas, tamanho variando de 1 a 200 nm e boa estabilidade térmica. As Nps produzidas com a casca da laranja apresentam resultados superiores as produzidas com o suco em ambos os POA’s. As Nps de ferro apresentaram melhores resultados que as Nps de titânio na fotocatálise. A tetraciclina (10 mg L-1) foi totalmente degradada pela reação de Fenton (45 min) e pela fotocatálise (60 min) com concentração de tetraciclina (50 mg L-1) as Nps de óxido de ferro. A fotocatálise utilizando as Nps de titânio conseguiram remover 63% (150 min) da tetraciclina (50 mg L-1). Abstract: Over the years, the number of polluting agents included in the global class of contaminants of emerging concern has increased. The recalcitrant capacity and toxicity of these agents can cause, in the long term, irreversible impacts on the environment. To conduct adequate treatment and reduce the damage caused by these compounds, new technologies are developed. Among them, the use of Nanoparticles (Nps) associated with Advanced Oxidative Processes (AOP) for water and effluent treatment stands out. Nps can be produced in a non-toxic and low-cost way through green synthesis, which uses organic compounds such as leaves, vegetables, fruits, and agro-industrial waste to assist the process of oxidizing metals to oxides. Based on this information, the objective of this work is to carry out the green synthesis of nanostructured iron and titanium oxide catalysts from Lima orange peel and juice extract, characterizing them using Scanning Electron Microscopy (SEM) techniques coupled to the Energy Dispersive (EDS), Transmission Electron Microscopy (TEM), X-ray Diffraction (XRD), Surface Area Determination (BET), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Raman Spectroscopy (ER), Analysis Thermogravimetry (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Zero Charge Point (PCZ), in addition to applying Nps in the Fenton reaction and photocatalysis, in order to degrade the tetracycline antibiotic. The study obtained satisfactory results for the production and use of nanostructured materials in the degradation of tetracycline. Nps were classified as mesoporous impregnated with organic compounds and metallic oxide used, with amorphous and crystalline phases, size ranging from 1 to 200 nm and good thermal stability. The Nps produced with the orange peel present superior results to those produced with the juice in both AOP. Iron Nps showed better results than titanium Nps in photocatalysis. Tetracycline (10 mg L-1) was completely degraded by the Fenton reaction (45 min) and photocatalysis (90 min) using (50 mg L-1 of tetracycline) and iron oxide Nps. Photocatalysis using titanium Nps managed to remove 63% (150 min) of tetracycline (50 mg L-1).
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