Eletrodos de nanotubos de TiO2 modificados com B e Sb2S3 e desenvolvimento de novos métodos de tratamento para corantes e efluente de tintura de cabelo usando fotoeletrocatálise e combinação com ozonização

Autor(es)

Guilherme Garcia Bessegato

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Araraquara. 2017-03-06.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Instituto de Química. Araraquara
• Data de defesa: 2017-02-17
• Orientador: Maria Valnice Boldrin Zanoni

Resumo

O esforço de tratar efluentes e águas superficiais contaminados por corantes tem sido intenso e uma das alternativas de interesse é a fotoeletrocatálise (FEC), baseada no uso de processos capazes de gerar radicais •OH, com grande potencial oxidante. O presente trabalho investiga a preparação, caracterização e aplicação de nanotubos de TiO2 (TiO2NTs) dopados com boro e modificados com Sb2S3 como ânodos no tratamento fotoeletrocatalítico de corantes de cabelo do tipo temporário. Tais modificações podem contornar limitações de filmes de óxido de titânio convencionais. Os eletrodos de nanotubos de TiO2 foram preparados por meio de anodização eletroquímica de placas de titânio metálico em eletrólitos contendo íon fluoreto. A deposição de nanopartículas de Sb2S3 foi realizada por meio da técnica de deposição por banho químico e a dopagem com boro por meio da adição de um precursor no eletrólito de anodização. Tais eletrodos foram caracterizados e aplicados na degradação fotoeletrocatalítica dos corantes Básico Vermelho 51 (BV51), Básico Azul 99 (BA99) e Ácido Amarelo 1 (AA1), escolhidos como modelos de corantes de cabelo para tal tratamento. Ambos os eletrodos mostraram eficiência de degradação significativamente superior à obtida para eletrodos não modificados, além de fotoativação na região do visível. Para contornar a limitação da FEC, que é a baixa eficiência em soluções altamente coloridas, foi investigada a combinação da FEC com ozonização no intuito de melhorar a eficiência de tratamento do corante AA1 em maior concentração e no tratamento de efluentes resultantes de tintura de cabelo. O método combinado foi o mais eficiente dentre os testados e a simples aplicação de uma voltagem (O3+FEC) aumenta consideravelmente a taxa de descoloração (2×), diminui o tempo necessário para mineralização e o consumo de ‘energia elétrica por ordem’, em comparação com um sistema de ozonização+fotocatálise. Por fim, investigou-se as características de um efluente de tintura de cabelo e aplicou-se o método combinado para seu tratamento. Esses efluentes apresentaram alto conteúdo de carbono orgânico e demanda química de oxigênio, cor intensa e alta turbidez, presença dos precursores p-fenilenodiamina e resorcinol, usados em tinturas permanentes, bem como a ocorrência da base de Bandrowski, subproduto mutagênico indesejável. Diferentes combinações de POAs foram aplicadas no tratamento desse efluente: ozonização (O3), ozônio/UV-C (O3/UV), ozônio/fotoeletrocatálise (O3/FEC), O3/UV-C/H2O2 e O3/FEC/H2O2. O sistema O3/FEC/H2O2 apresentou o menor consumo energético e a maior taxa de mineralização, podendo degradar completamente p-fenilenodiamina, resorcinol e base de Bandrowski em menos de 5 min de tratamento. Considerando o amplo uso de corantes capilares, uma grande quantidade de contaminantes pode chegar a águas superficiais ou estações de esgoto, portanto nossos resultados são um passo importante na avaliação de um método eficiente e simples para o tratamento de águas residuárias complexas. (AU)