Avaliação da fotodegradação catalítica do corante amaranto com uso de TiO2 disperso e imobilizado em microesferas de vidro

Abstract

Resumo: O presente estudo teve como objetivo avaliar a eficiência da fotocatálise heterogênea na degradação do azo-corante amaranto (vermelho), amplamente utilizado na indústria de alimentos e presente nos efluentes indústriais. O experimento foi realizado no Laboratório de Engenharia de Processos em Sistemas Particulados da Universidade Federal do Paraná, em um reator iluminado com lâmpada de vapor de mercúrio alta pressão Philips de 125 W como fonte de irradiação e sendo utilizado como catalisador o dióxido de titânio (TiO2) em suspensão e suportado em microesferas de vidro. A técnica de impregnação do catalisador em suspensão aquosa foi utilizada para imobilização do TiO2 nas microesferas. Após a obtenção das amostras, as mesmas foram caracterizadas através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) com associação de espectrometria de energia dispersa (EDS). A comparação entre as micrografias da microscopia eletrônica de varredura possibilitaram visualizar que as microesferas apresentaram na sua superfície o TiO2 imobilizado e a análise de EDS confirmou a presença de titânio nas amostras. A degradação da solução de corante foi avaliada pela absorbância através da obtenção de dados em um espectrofotômetro e da análise de carbono orgânico dissolvido (COD). Posteriormente, os parâmetros de reação: pH, concentração de corante e concentração de TiO2 e sua interação foram analisados estatisticamente. Os experimentos apresentaram resultados de degradação entre 14,5 e 94,3%, onde a maior porcentagem de degradação obtida foi com o uso de uma solução de corante de 50 mg.L-1 com pH 5,0 e microesferas de vidro imobilizadas na solução com 2,5 gL- 1 de TiO2. As taxas de degradação do corante observadas seguiram uma cinética de pseudo-primeira ordem em relação à concentração do substrato nas condições experimentais utilizadas. Este trabalho contribui para a discussão da possibilidade de reutilizar o catalisador e sobre o papel dos processos avançados de oxidação no tratamento de efluentes.

Abstract: The present study aimed to evaluate the efficiency of heterogeneous photocatalysis in degradation of azo-dye amaranth (red), widely used in the food industry and in industrial effluents. The experiment was conducted in the laboratory of Particulate systems process engineering of the Federal University of Paraná, in a reactor lit with mercury vapor lamp Philips 125 W high pressure as a source of irradiation and being used as a catalyst for the titanium dioxide (TiO2) in suspension and supported on glass microspheres. The impregnation technique of catalyst in aqueous suspension was used for immobilization of TiO2 in microspheres. After obtaining the samples, they were characterized by scanning electron microscopy (SEM) with membership scattered energy spectrometry (EDS). The comparison between the micrographs of the scanning electron microscopy has allowed to show that the microspheres showed on your surface immobilized TiO2 and EDS analysis confirmed the presence of titanium in the samples. Dye solution degradation was evaluated for absorbance by obtaining data in a spectrophotometer and the analysis of dissolved organic carbon (DOC). Later, the reaction parameters: pH, concentration of dye and concentration of TiO2 and your interaction were analyzed statistically. The experiments showed degradation results between 14.5 and 94.3%, where the highest percentage of degradation was obtained with the use of a dye solution 50 mg. L-1 at pH 5.0 and immobilized in glass bead 2.5 gL-1 solution of TiO2. The degradation rate of the dye observed followed pseudo-first order kinetics with respect to substrate concentration in the experimental conditions used. This work contributes to the discussion of the possibility of reusing the catalyst and on the role of advanced oxidation processes in water treatment.