Produção de fotocatalisadores de Nb2O5 imobilizado em suporte cerâmico para fotodegradação de corante sintético em efluentes líquidos

dc.contributor.advisorMoriyama, André Luís Lopes
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0001-7611-2074pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5552878900145656pt_BR
dc.contributor.authorFalcão Filho, Ronaldo dos Santos
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0194409207915854pt_BR
dc.contributor.referees1Souza, Carlson Pereira de
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1030834608582624pt_BR
dc.contributor.referees2Gomes, Yara Feliciano
dc.contributor.referees3Santiago Júnior, Aristides Felipe
dc.contributor.referees4Silva, Maitê Medeiros de Santana e
dc.date.accessioned2023-08-18T22:50:27Z
dc.date.available2023-08-18T22:50:27Z
dc.date.issued2023-06-26
dc.description.abstractWater pollution is a serious problem that affects the environment and human beings. Synthetic dyes make up an important class of contaminants that affect water quality, among which is methylene blue (MB). The objective of this work was to produce ceramic materials with photocatalytic property of Nb2O5 immobilized on a red ceramic support capable of removing micropollutants from synthetic effluents. For this purpose, two different types of ceramic materials were produced: in the first type, Nb2O5, in different proportions ranging from 10.8% to 19.2%, was incorporated into treated common clay and the mixture was homogenized with water to form a plastic mass that was moulded, dried and, finally, the materials were thermally treated at temperatures between 850°C and 1050°C; in the second type, the photocatalytic material was produced by applying a coating with 60% Nb2O5 on a red ceramic support, which was prepared similarly to the first type, but was only fired at 850° C. The materials were characterized by granulometric analysis, hygroscopic humidity, XRF, XRD, SEM, DRS, TGA, PCZ, technological properties. An experimental design of the CCD type with 22 factorial runs, 2.2 axial runs and 2 runs at the central point was used to choose the material with incorporated Nb2O5, using the removal of MB as a response variable, thus, the material produced with 15% of Nb2O5 and a firing temperature of 850°C was chosen because it removes 80.26% of the MB concentration. In the case of the material coated with 60% Nb2O5, as it was the only one, it was evaluated for MB removal as a function of the pH (5, 7 and 9) and [H2O2] (0, 50 and 100 mg/L) variables, in this case, a planning of the CCD-FC type was used with 22 factorial runs, 2.2 axial runs and 2 runs at the central point, the evaluation of the obtained model showed that the variable [H2O2] was not significant, in the range studied, and the Optimal pH for MB removal was 8.0. The material with incorporated Nb2O5 presented Eg = 1.95 eV and the one with 60% Nb2O5 coating presented Eg = 2.94 eV. In addition, both types of materials showed excellent regeneration capabilities after 5 cycles, maintaining removals close to 90%. The photocatalytic materials produced with Nb2O5 immobilized on red ceramic supports showed the ability to remove MB in synthetic effluent, with the material coated with Nb2O5 promising because it presents Eg close to that of the pure oxide, simplicity of obtaining, high removal and recovery capacities.pt_BR
dc.description.resumoA poluição das águas é um grave problema que afeta o meio ambiental e ser humano. Os corantes sintéticos compõem uma classe importante de contaminantes que afeta a qualidade das águas, entre esses está o azul de metileno (AM). O objetivo deste trabalho foi produzir materiais cerâmicos com propriedade fotocatalítica de Nb2O5 imobilizado em suporte de cerâmica vermelha capazes de remover micropoluentes de efluentes sintéticos. Para tanto, foram produzidos dois tipos de materiais cerâmicos: no primeiro tipo, o Nb2O5, em diferentes proporções variando de 10,8% a 19,2%, foi incorporado à argila comum tratada e a mistura foi homogeneizada com água para formar uma massa plástica que foi moldada, seca e, finalmente, os materiais foram tratados termicamente a temperaturas entre 850° C e 1050° C; já no segundo tipo, o material fotocatalítico foi produzido por aplicação de um revestimento com 60% Nb2O5 sobre um suporte de cerâmica vermelha, que foi preparado de forma semelhante ao primeiro tipo, porém foi queimado apenas a 850° C. Os materiais foram caracterizados por análise granulométrica, umidade higroscópica, FRX, DRX, MEV, ERD, ATG, PCZ, propriedades tecnológicas. Um planejamento experimental do tipo DCCR com 22 corridas fatoriais, 2.2 corridas axiais e 2 corridas no ponto central foi usado para escolher o material com Nb2O5 incorporado, usando a remoção do AM como variável de resposta. Dessa forma, o material produzido com 15% de Nb2O5 e temperatura de queima de 850° C foi escolhido por remover 80,26% da concentração de AM. O material revestido com 60% de Nb2O5 ele foi avaliado quanto à remoção de AM em função das variáveis pH (5, 7 e 9) e [H2O2] (0, 50 e 100 mg/L), nesse caso, utilizou-se um planejamento do tipo DCC-FC com 22 corridas fatoriais, 2.2 corridas axiais e 2 corridas no ponto central, a avaliação do modelo obtido mostrou que a variável [H2O2] não foi significativa, na faixa estudada, e o pH ótimo para remoção de AM foi 8,0. O material com Nb2O5 incorporado apresentou Eg = 1,95 eV e o com revestimento de 60% de Nb2O5 apresentou Eg = 2,94 eV. Além disso, os dois tipos de materiais apresentaram excelentes capacidades de regeneração após 5 ciclos mantendo remoções próximas a 90%. Os materiais fotocatalíticos produzidos com Nb2O5 imobilizado em suportes de cerâmica vermelha apresentaram capacidade de remover AM em efluente sintético, sendo o material com revestimento de Nb2O5 promissor por apresentar Eg próxima à do óxido puro, simplicidade de obtenção, elevadas capacidades de remoção e de recuperação.pt_BR
dc.identifier.citationFALCÃO FILHO, Ronaldo dos Santos. Produção de fotocatalisadores de Nb2O5 imobilizado em suporte cerâmico para fotodegradação de corante sintético em efluentes líquidos. Orientador: André Luís Lopes Moriyama. 2023. 120f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54550
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectFotocatálise heterogêneapt_BR
dc.subjectPoluição ambientalpt_BR
dc.subjectTratamento de efluentespt_BR
dc.subjectCerâmica vermelhapt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.titleProdução de fotocatalisadores de Nb2O5 imobilizado em suporte cerâmico para fotodegradação de corante sintético em efluentes líquidospt_BR
dc.title.alternativeProduction of Nb2O5 photocatalysts immobilized on ceramic support for photodegradation of synthetic dye in liquid effluentspt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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