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Tipo do documento: Dissertação
Título: Síntese de filmes compósitos de TiO2 e quitosana para aplicação em processos de fotodegradação
Título(s) alternativo(s): Synthesis of composite films of TiO2 and chitosan for photodegradation processes
Autor: Etshindo, Lourdes Akaho 
Primeiro orientador: Araujo, Lucia Regina Raddi de
Segundo orientador: Rocha, Angela Sanches
Primeiro membro da banca: Cesar, Deborah Vargas
Segundo membro da banca: Lima, Juliana Fonseca de
Terceiro membro da banca: Rodrigues, Victor de Oliveira
Resumo: Algumas reações fotodegradativas, que são propostas como alternativa aos processos convencionais para o abatimento de corantes, podem ser mais eficientes nos chamados processos híbridos, como a fotoeletrocatálise. Quando o fotocatalisador está na forma de filme imobilizado em uma superfície condutora (substrato), formando o eletrodo de trabalho, dispensa etapas de separação, o que facilita sua remoção e reaproveitamento. A titânia (TiO2) é um dos semicondutores mais utilizados na fotodegradação de corantes têxteis, devido às suas propriedades físico-químicas e eficiência catalítica. Por outro lado, a quitosana apresenta características adequadas para obtenção de filmes compósitos, além de ser obtida a partir de rejeito, o que agrega interesse ambiental e baixo custo às suas qualidades. Deste modo, no presente trabalho, filmes compósitos de TiO2 e quitosana com diferentes proporções foram preparados e imobilizados em placas de aço e vidro para uso em processos fotodegradativos do corante têxtil Preto Reativo 5 (PR5). As reações de fotocatálise foram conduzidas por 2 h, a 25 °C, sob radiação UV, agitação e borbulhamento de ar. O filme com o melhor desempenho foi testado na fotoeletrocatálise, nas mesmas condições, mas sob um potencial de 0,75 V. A eficiência dos processos foi avaliada a partir da remoção de cor (por espectrofotometria UV/Vis) e de matéria orgânica (por carbono orgânico total, COT). Os filmes foram caracterizados quanto à morfologia, por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), ao comportamento térmico por TG/DTG, à absorção de radiação UV/Vis para determinação de band gap, por DRS, quanto à estrutura, por espectroscopia de absorção de radiação no infravermelho e para estudo do comportamento eletroquímico, por voltametria cíclica. Os resultados mostraram que os filmes ficam bem aderidos ao vidro, como substrato, mas sobre inox é necessário a aplicação de primer. Realizou-se reticulação da quitosana com glutaraldeído antes da obtenção dos filmes, pois ocorria solubilização parcial com aumento de COT. Os filmes compósitos têm boa condutividade sobre o aço, são eletricamente reprodutíveis e possuem elevada atividade fotocatalítica nas condições estudadas. Nestas mesmas condições, a aplicação do potencial ao sistema não causou uma mudança significativa na degradação do corante PR5 em 2 h de reação, mas abre possibilidades de novas investigações do sinergismo desse processo fotodegradativo, uma vez que a partir do sistema proposto o corante foi degradado, mesmo fazendo uso de uma massa muito pequena de catalisador e de um potencial relativamente baixo. Os melhores resultados de descoramento foram de 41 e 35% para a fotocatálise e fotoeletrocatálise, respectivamente.
Abstract: Some photodegradative reactions, which are proposed as an alternative to conventional processes for the reduction of dyes, may be more efficient in so-called hybrid processes, such as photoelectrocatalysis. When the photocatalyst is immobilized in the form of fixed film on a conductive surface (substrate), forming the working electrode, dispenses separation steps, which facilitates its removal and reuse. Titania (TiO2) is one of the most used semiconductors for photodegradation of textile dyes, due to its physicochemical properties and catalytic efficiency. On the other hand, chitosan has adequate characteristics for preparation of composite films, besides being obtained from the reject, which adds environmental interest and low cost to its qualities. Thus, in the present work, composite films of TiO2 and chitosan with different proportions were prepared and immobilized in steel and glass plates for use in photodegradative processes of the textile dye Reactive Black 5 (RB5). The photocatalysis reactions were conducted for 2 h at 25 °C under UV radiation, agitation and air bubbling. The film with the best performance was tested in photoelectrocatalysis, under the same conditions, but under a potential of 0.75 V. The efficiency of the processes was evaluated by removal of color (by UV/Vis spectrophotometry) and organic matter content (by total organic carbon, TOC). The films were characterized to the morphology, by scanning electron microscopy (SEM), to the thermal behavior by TG/DTG, to the absorption of UV/Vis radiation for determination of band gap, by DRS, regarding the structure, by absorption spectroscopy of Infrared radiation and for the study of electrochemical behavior by cyclic voltammetry. The results showed that the films are well adhered to the glass, as substrate, but on stainless steel it is necessary to apply primer. A crosslinking of chitosan with glutaraldehyde was performed before obtaining the films, because partial solubilization with increase of TOC occurred. The composite films have good conductivity on the steel, are electrically reproducible and have high photocatalytic activity in the conditions studied. Under same conditions, the application of the potential to the system did not cause a significant change in the degradation of RB5 dye for 2 h of reaction, but opens possibilities for further investigations of the synergism of this photodegradative process, since from the proposed system, the dye was degraded, even making use of a small mass of catalyst and a relatively low potential. The best bleaching results were 41 and 35% for photocatalysis and photoelectrocatalysis, respectively.
Palavras-chave: Photoelectrocatalysis
Composite films
Chitosan
Reactive Black Dye 5
Dióxido de titânio
Fotocatálise
Quitosana
Corantes
Fotoeletrocatálise
Filmes compósitos
TiO2
Quitosana
Corante Preto Reativo 5
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: ETSHINDO, Lourdes Akaho. Síntese de filmes compósitos de TiO2 e quitosana para aplicação em processos de fotodegradação. 2019. 137 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Faculdade de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18855
Data de defesa: 25-Jul-2019
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Química

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