Descoloração e degradação do azul de metileno por reação foto−Fenton sob luz visível utilizando uma argila rica em ferro como catalisador: planejamento DCCR e técnica CLEM
DOI:
https://doi.org/10.5902/2236117040800Palavras-chave:
Azul de Metileno, Bentonita, Fotodegradação, Foto−Fenton, Superfície de resposta, Planejamento composto centralResumo
Neste trabalho, uma bentonita rica em ferro foi modificada termicamente a 200 °C e posteriormente utilizada como catalisador heterogêneo na descoloração e degradação do corante azul de metileno (MB) pela reação foto−Fenton sob irradiação visível. As variáveis massa do catalisador e pH foram investigadas no sistema de reação para detectar as condições ideais de descoloração usando a metodologia da superfície de resposta (RSM) acoplada ao Delineamento Composto Central Rotacional (CCD). A fotodegradação do MB foi analisada pela técnica LC−MS. Os resultados indicaram que as condições ideais para obter 94% de eficiência de descoloração do MB foram pH de 2,4 e massa de catalisador de 0,02 g. Também foi possível verificar que a combinação simultânea de catalisador, peróxido de hidrogênio e luz visível no meio de reação foi primordial para o aumento da eficiência da descoloração. A degradação do MB ocorreu parcialmente aos 180 minutos de reação foto−Fenton, uma vez que a presença de corante na solução foi reduzida, levando à sua transformação em diferentes produtos intermediários. Portanto, o catalisador utilizado neste trabalho demonstrou um grande potencial para a degradação do corante catiônico, permitindo seu uso em processos avançados de oxidação.Downloads
Referências
ALJUBOURY, D.A.D.A.; PALANIANDY, P.; ABDUL AZIZ, H.B.; FEROZ, S. Degradation of total organic carbon (TOC) and chemical oxygen demand (COD) in petroleum wastewater by solar photo-Fenton process. Global NEST Journal, v. 19, p. 430–438, 2017.
ANDRINI, L.; TOJA, R.M.; GAUNA, M.R.; CONCONI, M.S.; REQUEJO, F.G.; RENDTORFF, N.M. Extended and local structural characterization of a natural and 800 °C fired Na-montmorillonite–Patagonian bentonite by XRD and Al/Si XANES. Applied Clay Science, v. 137, p. 233–240, 2017.
ANFAR, Z.; HAOUTI, R.E.; LHANAFI, S.; BENAFQIR, M.; AZOUGARH, Y.; EL ALEM, N. Treated digested residue during anaerobic co-digestion of agri-food organic waste: Methylene blue adsorption, mechanism and CCD-RSM design. Journal of Environmental Chemical Engineering, v. 5, p. 5857–5867, 2017.
BELBACHIR, I.; MAKHOUKHI, B. Adsorption of Bezathren dyes onto sodic bentonite from aqueous solutions. Journal of the Taiwan Institute Chemical Engineers, v. 75, p. 105–111, 2017.
CASBEER, E.; SHARMA, V.K.; LI, X. Synthesis and photocatalytic activity of ferrites under visible light: A review. Separation and Purification Technology, v. 87, p. 1–14, 2012.
ÇINER F. Application of Fenton reagent and adsorption as advanced treatment processes for removal of Maxilon Red GRL. Global NEST Journal, v. 20, p. 1–6, 2018.
FAYAZI, M.; TAHER, M.A.; AFZALI, D.; MOSTAFAVI, A. Enhanced Fenton-like degradation of methylene blue by magnetically activated carbon/hydrogen peroxide with hydroxylamine as Fenton enhancer. Journal of Molecular Liquids, v. 216, p. 781–787, 2016.
FRAIESE, A.; NADDEO, V.; UYGUNER-DEMIREL, C.S.; PRADO, M.; CESARO, A.; ZARRA, T.; LIU, H.; BELGIORNO, V.; BALLESTEROS JR. F. Removal of emerging contaminants in wastewater by sonolysis photocatalysis and ozonation. Global NEST Journal, v. 21, p. 98–105, 2019.
GHOSH, P.; GHIME, D.; GORU, P.; OJHA, S. Oxidative decolorization of a malachite green oxalate dye through the photochemical advanced oxidation processes. Global NEST Journal, v. 21, p. 195-203, 2019.
GÓMEZ, M.; MURCIA, M.D.; GOMEZ, E.; ORTEGA, S.; SANCHEZ, A.; THAIKOVSKAYA, O.; BRIANTCEVA, N. Modelling and experimental checking of the influence of substrate concentration on the first order kinetic constant in photo-processes. Journal of Environmental Management, v. 183, p. 818-825, 2016.
GUPTA, A.; GARG, A. Degradation of ciprofloxacin using Fenton's oxidation: effect of operating parameters, identification of oxidized by-products and toxicity assessment. Chemosphere, v. 193, p. 1181-1188, 2018.
KWON, B.G.; LEE, D.S.; KANG, N.; YOON, J. Characteristics of p-chlorophenol oxidation by Fenton's reagent. Water Research, v. 33, p. 2110-2118, 1999.
MESQUITA, A.M.; GUIMARÃES, I.R.; CASTRO, G.M.M.; GONÇALVES, M.A.; RAMALHO, T.C.; GUERREIRO, M.C. Boron as a promoter in the goethite (α-FeOOH) phase: organic compound degradation by Fenton reaction. Applied Catalysis B: Environmental, v. 192, p. 286–295, 2016.
NGUYEN, T.A.; JUANG, R.S. Treatment of waters and wastewaters containing sulfur dyes: a review. Chemical Engineering Science, v. 219, p. 109–117, 2013.
PANG, J.; FU, F.; DING, Z.; LU, J.; LI, N.; TANG, B. Adsorption behaviors of methylene blue from aqueous solution on mesoporous birnessite. Journal of the Taiwan Institute Chemical Engineers, v. 77, p. 168–176, 2017.
REDDY, P.M.K.; RAJU, B.R.; KARUPPIAH, J.; REDDY, E.L.; SUBRAHMANYAM, C. Degradation and mineralization of methylene blue by dielectric barrier discharge non-thermal plasma reactor. Chemical Engineering Journal, v. 217, p. 41–47, 2013.
SEVERO, E.C.; ANCHIETA, C.G.; FOLETTO, V.S.; KUHN, R.C.; COLLAZZO, G.C.; MAZUTTI, M.A.; FOLETTO E.L. Degradation of Amaranth azo dye in water by heterogeneous photo-Fenton process using FeWO4 catalyst prepared by microwave irradiation. Water Science & Technology, n. 1, v. 73, p. 88–94, 2016.
THOMMES, M.; KANEKO, K.; NEIMARK, A.V.; OLIVIER, J.P.; RODRIGUEZ-REINOSO, F.; ROUQUEROL J.; SING K.S.W. Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry, p. 1-19, 2015.
UYAR, G.; KAYGUSUZ, H.; ERIM, F.B. Methylene blue removal by alginate–clay quasi-cryogel beads. Reactive and Functional Polymers, v. 106, p. 1–7, 2016.
WAYHUNI, E.T.; SISWANTA, D.; KUNARTI, E.S.; SUPRABA, D.; BUDIRAHARJO, S. Removal of Pb (II) ions in the aqueous solution by photo-Fenton method. Global NEST Journal, v. 21, p. 180–186, 2019.
WANG, Y.; ZHAO, H.; LI, M.; FAN, J.; ZHAO, G. Magnetic ordered mesoporous copper ferrite as a heterogeneous Fenton catalyst for the degradation of imidacloprid. Applied Catalysis B: Environmental, v. 147, p. 534– 545, 2014.
WANG, N.; ZHENG, T.; ZHANG, G.; WANG, P. A review on Fenton-like processes for organic wastewater treatment. Journal of Environmental Chemical Engineering, v. 4, p. 762–787, 2016.
WU, Q.; ZHANG, H.; ZHOU, L.; BAO, C.; ZHU, H.; ZHANG, Y. Synthesis and application of rGO/CoFe2O4 composite for catalytic degradation of methylene blue on heterogeneous Fenton-like oxidation. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, v. 67, p. 484–494, 2016.
YONAR, T.; KURT A. Treatability studies of hospital wastewaters with AOPs by Taguchi´s experimental design. Global NEST Journal, v. 19, p. 505-510, 2017.
ZIMMERMANN, B.M.; SILVESTRI, S.; LEICHTWEIS, J.; DOTTO, G.L.; MALLMANN, E.S.; FOLETTO E.L. Effect of thermal treatment on the catalytic activity of a Fe-rich bentonite for the photo-Fenton reaction. Cerâmica, v. 65, p. 147-152, 2019.
ZHOU, G.; FANG, F.; CHEN, Z.; HE, Y.; SUN, H.; SHI, H. Facile synthesis of paper mill sludge-derived heterogeneous catalyst for the Fenton-like degradation of methylene blue. Catalysis Communications, v. 62, p. 71–74, 2015.
ZONG, P.; WU, X.; GOU, J.; LEI, X.; LIU, D.; DENG, H. Immobilization and recovery of uranium (VI) using Na-bentonite from aqueous medium: equilibrium, kinetics and thermodynamics studies. Journal of Molecular Liquids, v. 209, p. 358–36, 2015.
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