Degradação fotocatalítica de NH3 em manta de poliéster com carvão ativado nanoestruturada com TiO2

Abstract

O gás amônia (NH3) é um composto odorífico apontado como um dos principais compostos nitrogenados reativos (NR). Quando presente na atmosfera afeta negativamente a qualidade ambiental. Os malefícios à saúde humana e animal, somados aos impactos odoríficos causados por este composto, fomentam o desenvolvimento de técnicas eficazes para sua remoção. A oxidação fotocatálitica representa uma nova geração de tecnologia de tratamento destrutivo. A sua aplicação na degradação de NH3 se mostra interessante, uma vez que o principal produto gerado da reação é o N2, um composto inerte ao ambiente. O objetivo deste trabalho é a degradação fotocatalítica do gás amônia em manta de poliéster com carvão ativado, impregnada com TiO2 em um reator tubular de leito fixo, com fluxo ascendente e contínuo de 30 l.h-1 e lâmpada UV-A 365 nm. A eficiência do tratamento foi avaliada segundo a porcentagem de conversão do NH3 nas seguintes condições: volumes de 9,8 cm3 e 19,6 cm3 de manta de poliéster com carvão ativado impregnadas com 2,5 g·m-2 de nanopartículas de TiO2 na fase cristalina anatase; concentrações de entrada de amônia no reator de 20 e 60 ppm; e, a influência da variação da umidade relativa, de 0% e 75%. As mantas contendo carvão ativado, com e sem deposição de TiO2, foram caracterizadas por MEV, EDS e DRX. A oxidação fotocatalítica, atingiu 100% de eficiência de degração de NH3 durante todo o perído de reação avaliado, 160 minutos, quando o sistema operou com a seguinte configuração: volume de manta de poliéster com carvão ativado e TiO2 de 9,8 cm3, concentração de entrada no reator de 20 ppm de NH3, e em regime seco.<br>

Abstract : The gas ammonia (NH3) is an odorous compound identified as one of the main reactive nitrogen compounds (NR). When volatilized into the atmosphere, it affects negatively the air quality. Hazards to human and animal health added to environmental impacts caused by ammonia promote the development of techniques and efficient odor control systems to remove this component. The photocatalytic oxidation represents a new generation of destructive treatment technologies. Its application in the NH3 degradation is interesting, once the main product generated by the reaction is N2, a compound inert to the environment. This work touches on the study of photocatalytic degradation of the gas ammonia NH3 in a polyester coat with activated charcoal impregnated with TiO2 nanoparticles (MPcadt) in a fixed bed reactor void with continuous up flow of 30 l.h-1 and UV-A light 365 nm. The treatment efficiency has been validated according to the percentage of conversion of NH3 in following conditions: volumes of 9,8 cm3 and 19,6 cm3 of polyester coat with activated charcoal impregnated with 2,5 g·m-2 of TiO2 nanoparticles in the crystalline anatase phase; ammonia inlet concentrations of 20 and 60 ppm; influence of the relative humidity variation of 0 and 75 %. Coats containing activated charcoal, with and without TiO2 deposites, have been characterized by scanning electron microscopy - energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS) and x-ray diffraction (XRD). The photocatalytic oxidation reached 100% of NH3 degradation efficiency during the entire reaction period measured, 160 minutes, when the system was operating with the following configuration: polyester coat volume with activated charcoal and TiO2 of 9,8 cm3, inlet NH3 concentration in the reactor of 20 ppm , in dry conditions.