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Tipo: Tese
Título: Síntese e caracterização do filme compósito de óxido de ferro/nanotubo de carbono/quitosana e do nanocompósito óxido de ferro/nanotubo de carbono/TiO 2 -Ag e suas aplicações na remoção de cromo e de fenol
Synthesis and characterization of iron oxide/carbon nanotube/chitosan composite film and of the iron oxide/carbon nanotube/TiO 2 -Ag nanocomposite and its applications in the removal of chromium and phenol
Autor(es): Marques Neto, José de Oliveira
Abstract: Neste trabalho, foi preparado um novo adsorvente na forma de filme (Fe/MWCNT/QTR) utilizando nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) dopado com óxido de ferro magnético e depositado em quitosana reticulada (QTR), sendo aplicado na remoção de Cr(III) e Cr(VI). Este compósito foi modificado pela impregnação de dióxido de titânio dopado com prata (TiO 2 -Ag) produzindo dois novos catalisadores. O primeiro na forma de filme (Fe/MWCNT/TiO 2 -Ag/QTR) e o segundo na forma de nanocompósito (Fe/MWCNT/TiO 2 -Ag) utilizados para redução fotocatalítica de Cr(VI) e fotodegradação de fenol, respectivamente. O adsorvente e os catalisadores sintetizados são magneticamente recuperáveis devido às propriedades do óxido de ferro, o que facilita a sua reutilização. O filme adsorvente Fe/MWCNT/QTR, constitui-se da combinação das propriedades elétricas únicas dos MWCNTs e sua alta área superficial, a quitosana e seus grupos funcionais amino e hidroxilas e as características magnéticas do óxido de ferro (magnetita e maghemita). Nos estudos de adsorção em batelada, o Fe/MWCNT/QTR apresentou uma capacidade de adsorção máxima determinada pelo modelo de isoterma de Langmuir para o Cr(III) e Cr(VI) de 62,25 mg g -1 e 449,30 mg g -1 à 25 °C, respectivamente. O adsorvente foi aplicado na remoção de cromo total e dos metais Cu, Ni e Zn de um efluente real de galvanoplastia e mostrou-se eficiente em até 10 ciclos consecutivos de reutilização, apresentando-se promissor para aplicações práticas. Os catalisadores, Fe/MWCNT/TiO 2 - Ag/QTR e Fe/MWCNT/TiO 2 -Ag tiveram seu desempenho catalítico avaliado em um fotorreator equipado com uma lâmpada UV-vis (filtro de corte para λ > 300 nm). O filme catalisador Fe/MWCNT/TiO 2 -Ag/QTR apresentou uma eficiência de redução de Cr(VI) de 97% de soluções aquosas à 30 mg L -1 e uma capacidade máxima de adsorção do Cr(III) fotogerado de 63,56 mg g -1 . Este catalisador também foi aplicado na redução de Cr(VI) de um efluente real de galvanoplastia e apresentou-se estável em até 4 ciclos de reutilização. O nanocompósito Fe/MWCNT/TiO 2 -Ag, apresentou 98% de remoção de fenol em solução aquosa (50 mg L -1 ) e uma redução do carbono orgânico total (COT) de 85%, além disso, o catalisador mostrou-se eficiente em 10 ciclos consecutivos de reutilização.
In this work, a new adsorbent in the form of a Fe/MWCNT/CLCh film was synthetized using multiple walled carbon nanotubes (MWCNT) doped with magnetic iron oxide and deposited in crosslinked chitosan (CLCh) applied to the removal of Cr(III) and Cr(VI). This composite was modified by the impregnation of silver-doped titanium dioxide (TiO 2 -Ag) yielding two new catalysts. The first in film form (Fe/MWCNT/TiO 2 -Ag/CLCh) and the second in the form of nanocompsite (Fe/MWCNT/TiO 2 -Ag) used to the photocatalytic reduction of Cr(VI) and photodegradation of phenol, respectively. The adsorbent and the synthesized catalysts are magnetically recoverable due to the properties of the iron oxide, which facilitates its reuse. The adsorbent film Fe/MWCNT/CLCh is a combination of the unique electrical properties of MWCNTs and their high surface area, chitosan and its functional amino and hydroxyl groups and the magnetic characteristics of iron oxide (magnetite and maghemite). In the batch adsorption studies, Fe/MWCNT/CLCh showed a maximum adsorption capacity determined by the Langmuir isotherm model for Cr(III) and Cr(VI) of 62.25 mg g -1 and 449.30 mg g -1 at 25 °C, respectively. The adsorbent was applied in the removal of total chromium and Cu, Ni and Zn metals from a real electroplating effluent and proved to be efficient in up to 10 consecutive cycles of reuse, promising for practical applications. The catalysts, Fe/MWCNT/TiO 2 -Ag/CLCh and Fe/MWCNT/TiO 2 - Ag had their catalytic performance evaluated in a photoreactor equipped with a UV-vis lamp (cut filter for λ > 300 nm). The Fe/MWCNT/TiO 2 -Ag/CLCh catalyst showed a Cr(VI) reduction efficiency of 97% aqueous solutions at 30 mg L -1 and a maximum Cr(III) adsorption capacity of 63.56 mg g -1 . This catalyst was also applied in Cr(VI) reduction of a real electroplating effluent and was stable in up to 4 reuse cycles. The Fe/MWCNT/TiO 2 - Ag nanocomposite presented 98% removal of phenol in aqueous solution (50 mg L -1 ) and a reduction of the total organic carbon (TOC) of 85%, in addition, the catalyst was efficient In 10 consecutive cycles of reuse.
Palavras-chave: Adsorção
Nanocompósitos
Catalisadores
Tratamento de resíduos
Efluentes
CNPq: Química Analítica
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Citação: MARQUES NETO, José de Oliveira. Síntese e caracterização do filme compósito de óxido de ferro/nanotubo de carbono/quitosana e do nanocompósito óxido de ferro/nanotubo de carbono/TiO 2 -Ag e suas aplicações na remoção de cromo e de fenol. 2017. 125f. Tese (Doutorado em Agroquímica) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2017.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/18600
Data do documento: 30-Mai-2017
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