Preparação do compósito CoFe2O4/TiO2 altamente eficiente na degradação de poluente orgânico através de foto-Fenton sob irradiação solar e visível
DOI:
https://doi.org/10.5902/2179460X88164Palavras-chave:
Desenvolvimento de catalisadores, Rota solvotérmica, Reação fotocatalíticaResumo
Devido à globalização e crescimento da sociedade, os corantes passaram a ser utilizados diariamente em diversos setores industriais. Estes sendo muitas vezes despejados diretamente em corpos hídricos sem nenhum tratamento prévio. Uma solução para remoção/degradação de corantes é através do foto-Fenton, na qual seu avanço tecnológico está ligado ao desenvolvimento e melhoria de catalisadores. Neste trabalho, ferrita de cobalto (CoFe2O4) foi sintetizada sobre dióxido de titânio (TiO2) e sua atividade catalítica foi avaliada na reação foto-Fenton visando a decomposição de um poluente orgânico em solução aquosa. Ferrita de cobalto foi sintetizada sobre o suporte pela rota solvotérmica. Os materiais magnéticos foram caracterizados por difração de raios-X (XRD) e adsorção/dessorção de nitrogênio. Os padrões de difração indicaram que a ferrita de cobalto foi adicionada a superfície do dióxido de titânio de maneira esparsa. Em relação a área superficial foi determinado um valor de 149.4 m² g-1 e um volume de poros equivalente a 0.291 cm³ g-1. Os catalisadores foram avaliados na degradação de corante amaranto, sob luz visível artificial e irradiação solar. O compósito produzido CoFe2O4/TiO2 apresentou satisfatória atividade catalítica, sendo superior comparado a ferrita de cobalto pura. As atividades catalíticas para ambos os materiais foram superiores, quando do uso de irradiação solar, atingindo 89% (CoFe2O4) e 100% (CoFe2O4/TiO2) de descoloração em 30 min de reação, respectivamente. Portanto, o compósito CoFe2O4/TiO2 apresenta-se como material promissor para a degradação de poluentes orgânicos em soluções aquosas por meio da reação foto-Fenton heterogênea, sob irradiação solar.
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Referências
Casbeer, E., Sharma, V. K., & Li, X. Z. (2012). Synthesis and photocatalytic activity of ferrites under visible light: A review. Separation and Purification Technology, 87, 1–14. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2011.11.034 DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2011.11.034
Chen, J., Dai, Q., Wang, J., & Chen, J. (2014). Ozonation catalyzed by cerium supported on activated carbon for the degradation of typical pharmaceutical wastewater. Separation and Purification Technology, 127, 112–120. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2014.01.032 DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2014.01.032
Costa, A. C. F. M., Vilar, M. A., Lira, H. L., Kiminami, R. H. G. A., & Gama, L. (2006). Síntese e caracterização de nanopartículas de TiO2. Cerâmica, 52(324), 255–259. https://doi.org/10.1590/s0366-69132006000400007 DOI: https://doi.org/10.1590/S0366-69132006000400007
de Oliveira, J. S., Brondani, M., Mallmann, E. S., Jahn, S. L., Foletto, E. L., & Silvestri, S. (2018). Preparation of Highly Efficient CoFe2O4/Zn2SnO4 Composite Photocatalyst for the Degradation of Rhodamine B Dye from Aqueous Solution. Water, Air, & Soil Pollution, 229(12), 386. https://doi.org/10.1007/s11270-018-4038-0 DOI: https://doi.org/10.1007/s11270-018-4038-0
Dom, R., Subasri, R., Radha, K., & Borse, P. H. (2011). Synthesis of solar active nanocrystalline ferrite, MFe2O4 (M: Ca, Zn, Mg) photocatalyst by microwave irradiation. Solid State Communications, 151(6), 470–473. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ssc.2010.12.034 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ssc.2010.12.034
Du, Y., Ma, W., Liu, P., Zou, B., & Ma, J. (2016). Magnetic CoFe2O4 nanoparticles supported on titanate nanotubes (CoFe2O4/TNTs) as a novel heterogeneous catalyst for peroxymonosulfate activation and degradation of organic pollutants. Journal of Hazardous Materials, 308, 58–66. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.01.035 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.01.035
Dwyer, J., & Lant, P. (2008). Biodegradability of DOC and DON for UV/H2O2 pre-treated melanoidin based wastewater. Biochemical Engineering Journal, 42(1), 47–54. https://doi.org/10.1016/j.bej.2008.05.016 DOI: https://doi.org/10.1016/j.bej.2008.05.016
Eremeeva, N. A., Savoskina, O. A., Poddymkina, L. M., Abdulmazhidov, K. A., & Gamidov, A. G. (2023). Analysis of anthropogenic impact on the environment, measures to reduce it, and waste management. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 11(March), 1–4. https://doi.org/10.3389/fbioe.2023.1114422 DOI: https://doi.org/10.3389/fbioe.2023.1114422
Ernst, M., Lurot, F., & Schrotter, J. C. (2004). Catalytic ozonation of refractory organic model compounds in aqueous solution by aluminum oxide. Applied Catalysis B: Environmental, 47(1), 15–25. https://doi.org/10.1016/S0926-3373(03)00290-X DOI: https://doi.org/10.1016/S0926-3373(03)00290-X
Foletto, E. L., Simões, J. M., Mazutti, M. A., Jahn, S. L., Muller, E. I., Pereira, L. S. F., & Flores, E. M. D. M. (2013). Application of Zn2SnO4 photocatalyst prepared by microwave-assisted hydrothermal route in the degradation of organic pollutant under sunlight. Ceramics International, 39(4), 4569–4574. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.11.053 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.11.053
Gao, Y., Wang, Y., & Zhang, H. (2015). Removal of Rhodamine B with Fe-supported bentonite as heterogeneous photo-Fenton catalyst under visible irradiation. Applied Catalysis B: Environmental, 178, 29–36. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2014.11.005 DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2014.11.005
Kovačič, Ž., Likozar, B., & Huš, M. (2022). Electronic properties of rutile and anatase TiO2 and their effect on CO2 adsorption: A comparison of first principle approaches. Fuel, 328(July). https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.125322 DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.125322
Krishna, S., Sathishkumar, P., N., P., Guesh, K., Mangalaraja, R. V., S., K., … S., A. (2020). Heterogeneous sonocatalytic activation of peroxomonosulphate in the presence of CoFe2O4/TiO2 nanocatalysts for the degradation of Acid Blue 113 in an aqueous environment. Journal of Environmental Chemical Engineering, 8(5), 104024. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104024 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104024
Munhoz, L. C., Zazycki, M. A., Silva, W. L. da, & Oliveira, J. S. de. (2023). Sintese de cobaltita de ferro para uso na decomposição de contaminante orgânico em sistema foto-Fenton solar. Disciplinarum Scientia - Ciências Naturais e Tecnológicas, 24(1), 79–88. https://doi.org/10.37779/nt.v24i1.4460 DOI: https://doi.org/10.37779/nt.v24i1.4460
INMET Instituto Nacional de metorologia. 2024. Disponível em: https://portal.inmet.gov.br/
Oliveira, J. S. de, Halmenschlager, F. da C., Jahn, S. L., & Foletto, E. L. (2019). Síntese de CoFe2O4 sobre os suportes MgAl2O4 e ZSM-5 para uso na degradação de poluente orgânico pelo processo foto-Fenton heterogêneo sob irradiação visível e solar. Matéria (Rio de Janeiro), 24(4). https://doi.org/10.1590/s1517-707620190004.0823 DOI: https://doi.org/10.1590/s1517-707620190004.0823
Oliveira, J. S. de, Mazutti, M. A., Urquieta-González, E. A., Foletto, E. L., & Jahn, S. L. (2016). Preparation of Mesoporous Fe2O3-Supported ZSM-5 Zeolites by Carbon-Templating and their Evaluation as Photo-Fenton Catalysts to Degrade Organic Pollutant. Materials Research, 19(6), 1399–1406. https://doi.org/10.1590/1980-5373-mr-2016-0367 DOI: https://doi.org/10.1590/1980-5373-mr-2016-0367
Omrani, E., Ahmadpour, A., Heravi, M., & Bastami, T. R. (2022). Novel ZnTi LDH/h-BN nanocomposites for removal of two different organic contaminants: Simultaneous visible light photodegradation of Amaranth and Diazepam. Journal of Water Process Engineering, 47(January), 102581. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.102581 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.102581
Oturan, M. A., & Aaron, J.-J. (2014). Advanced Oxidation Processes in Water/Wastewater Treatment: Principles and Applications. A Review. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 44(23), 2577–2641. https://doi.org/10.1080/10643389.2013.829765 DOI: https://doi.org/10.1080/10643389.2013.829765
Pocostales, P., Álvarez, P., & Beltrán, F. J. (2011). Catalytic ozonation promoted by alumina-based catalysts for the removal of some pharmaceutical compounds from water. Chemical Engineering Journal, 168(3), 1289–1295. https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.02.042 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.02.042
Police, A. K. R., Basavaraju, S., Valluri, D. K., Muthukonda V., S., Machiraju, S., & Lee, J. S. (2014). CaFe2O4 sensitized hierarchical TiO2 photo composite for hydrogen production under solar light irradiation. Chemical Engineering Journal, 247, 152–160. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.02.076 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.02.076
Rayaroth, M. P., Boczkaj, G., Aubry, O., Aravind, U. K., & Aravindakumar, C. T. (2023). Advanced Oxidation Processes for Degradation of Water Pollutants—Ambivalent Impact of Carbonate Species: A Review. Water (Switzerland), 15(8), 1–19. https://doi.org/10.3390/w15081615 DOI: https://doi.org/10.3390/w15081615
Rodríguez-Rodríguez, A. A., Martínez-Montemayor, S., Leyva-Porras, C. C., Longoria-Rodríguez, F. E., Martínez-Guerra, E., & Sánchez-Domínguez, M. (2017). CoFe2O4-TiO2 Hybrid Nanomaterials: Synthesis Approaches Based on the Oil-in-Water Microemulsion Reaction Method. Journal of Nanomaterials, 2017. https://doi.org/10.1155/2017/2367856 DOI: https://doi.org/10.1155/2017/2367856
Santos, S. B. F., Hollanda, L. R., Vieira, Y., Dotto, G. L., Foletto, E. L., & Chiavone-Filho, O. (2023). Enhanced UV-light driven photocatalytic performance of magnetic CoFe2O4/TiO2 nanohybrid for environmental applications. Environmental Science and Pollution Research, 30(30), 75078–75088. https://doi.org/10.1007/s11356-023-27762-z DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-023-27762-z
Sun, Q., Wu, S., Li, K., Han, B., Chen, Y., Pang, B., & Dong, L. (2020). The favourable synergistic operation of photocatalysis and catalytic oxygen reduction reaction by a novel heterogeneous CoFe2O4-TiO2 nanocomposite. Applied Surface Science, 516(March), 146142. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.146142 DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.146142
Tezuka, K., Kogure, M., & Shan, Y. J. (2014). Photocatalytic degradation of acetic acid on spinel ferrites MFe2O4 (M= Mg, Zn, and Cd). Catalysis Communications, 48, 11–14. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2014.01.016 DOI: https://doi.org/10.1016/j.catcom.2014.01.016
Thommes, M., Kaneko, K., Neimark, A. V., Olivier, J. P., Rodriguez-Reinoso, F., Rouquerol, J., & Sing, K. S. W. (2015). Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report). Pure and AppliedChemistry, 87(9–10), 1051–1069. https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117 DOI: https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117
Tong, S. ping, Liu, W. ping, Leng, W. hua, & Zhang, Q. qing. (2003). Characteristics of MnO2 catalytic ozonation of sulfosalicylic acid and propionic acid in water. Chemosphere, 50(10), 1359–1364. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(02)00761-0 DOI: https://doi.org/10.1016/S0045-6535(02)00761-0
Wang, J., & Azam, W. (2024). Natural resource scarcity, fossil fuel energy consumption, and total greenhouse gas emissions in top emitting countries. Geoscience Frontiers, 15(2), 101757. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2023.101757 DOI: https://doi.org/10.1016/j.gsf.2023.101757
Wang, L., Wang, Y., Li, X., He, T., Wang, R., Zhao, Y., & Wang, H. (2021). 3D/2D Fe2O3/g-C3N4 Z-scheme heterojunction catalysts for fast, effective and stable photo Fenton degradation of azo dyes. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(5), 105907. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105907 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105907
Yuan, N., Zhang, G., Guo, S., & Wan, Z. (2016). Enhanced ultrasound-assisted degradation of methyl orange and metronidazole by rectorite-supported nanoscale zero-valent iron. Ultrasonics Sonochemistry, 28, 62–68. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2015.06.029 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2015.06.029
Zheng, J., Li, S., Dou, F., & Li, T. (2009). Preparation and microstructure characterization of a nano-sized Ti4+-doped AgSnO2 electrical contact material. Rare Metals, 28(1), 19–23. https://doi.org/10.1007/s12598-009-0005-7 DOI: https://doi.org/10.1007/s12598-009-0005-7
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