|
Abstract:
|
A crescente industrialização e crescimento populacional resultam em contaminações de diversos recursos hídricos pelos chamados contaminantes emergentes, sendo um deles as tetraciclinas. A remoção destes poluentes requer métodos avançados de tratamento de efluentes que, além de eficientes, precisam ser de baixo impacto ambiental. A fotocatálise, um processo de oxidação avançada, é uma técnica que consiste na geração de espécies reativas de oxigênio capazes de degradar moléculas complexas quando em contato com o material fotocatalisador. Semicondutores, como o óxido de zinco (ZnO), são materiais capazes de serem utilizados como materiais fotocatalisadores por conta da sua capacidade de gerar tais espécies quando irradiados por uma fonte luminosa. A síntese de combustão em solução (SCS) é um processo rápido e versátil capaz de produzir semicondutores nanoestruturados, a partir da reação de combustão gerada ao misturar um reagente oxidante e percursor do cátion metálico com combustíveis orgânicos em temperaturas relativamente altas. As características dos combustíveis utilizados, como composição e estrutura química, são responsáveis por impactar diretamente tanto na reação de combustão quanto nas propriedades finais do pó nanoestruturado. Neste contexto, este trabalho buscou avaliar o efeito da utilização de diferentes combustíveis na SCS do ZnO, quanto às suas propriedades físico-químicas e o seu potencial fotocatalítico frente à fotocatálise heterogênea do cloridrato de tetraciclina (TC-HCl). O oxidante utilizado foi o nitrato de zinco hexahidratado (N) e os combustíveis utilizados foram: sacarose (S), ureia (U), glicina (G) e acetato de zinco diidratado (A). Foram criadas 5 amostras com diferentes combinações destes combustíveis: NSU, NASU, NG, NAG e NA. A estrutura cristalina dos pós foi analisada por difratometria de raios-X (DRX). O tamanho de partícula foi medido manualmente a partir de imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e comparados com resultados de tamanho hidrodinâmico em número analisados via espalhamento de luz dinâmico. A energia de band gap (Eg) foi obtida pela conversão de Tauc a partir de análise de absorbância de um espectrômetro UV-Vis. Os ensaios de atividade fotocatalítica foram conduzidos em uma solução 10 ppm de TC-HCl com 0,5 g/L de ZnO durante 120 min, sendo os primeiros 20 min no escuro. Foi identificado um aumento de 6,6% na eficiência do processo quando adicionado acetato de zinco na formulação do sistema de combustíveis com sacarose e ureia. Todas as amostras apresentaram a estrutura wurzita hexagonal, correspondente ao ZnO. Todas as amostras ficaram na escala nanométrica (de 41 à 333 nm) e apresentaram característica bastante porosa, com exceção da NA que apresentou baixa porosidade. A Eg das amostras variou entre 3,22 e 3,28 eV. A condição NSU apresentou a maior remoção do poluente durante os ensaios de fotocatálise, atingindo 90,75% de remoção final. As amostras NASU, NG e NAG chegaram a valores muito próximos de remoção: 83,23%, 83,71% e 81,40%, respectivamente, após os 120 min de ensaio.A amostra NG alcançou este resultado de remoção nos primeiros 20 min com a lâmpada acesa. Por fim, a amostra NA apresentou o pior resultado com uma adsorção de apenas 37,36% e uma remoção total de 65,81%. |
