Ação cooperativa entre óxidos nanotubulares de tiow e mofuio66 para remoção de poluentes emergentes de águas de abastecimento
Data
2024-07-04
Autores
Disigant, Isabela 
Orientadores
Rodrigues, Christiane de Arruda
Tipo
Dissertação de mestrado
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Resumo
Este estudo apresenta um fotocatalisador híbrido inovador para tratamento fotoelectrocatalítico de águas com baixas concentrações de poluentes. O fotocatalisador consiste em óxidos nanotubulares crescidos em liga TixW (com x= 0,5 e 5,0 m/m%) modificados com o metal organic framework UiO-66 (MOF UiO-66), visando degradar estrona (E1) e 17alfa etinilestradiol (EE2). A camada de óxido (Nt/TixW) foi preparada por anodização, enquanto as nanopartículas de UiO-66-NH2 foram sintetizadas por processo solvotérmico. Diferentes técnicas de modificação dos óxidos nanotubulares foram exploradas (drop-casting e spray coating) para otimizar a atividade fotocatalítica e o processo de sorção. Em experimentos foto(eletro)catalíticos utilizando soluções sintéticas com baixas concentrações de E1 e EE2 (10 mg L-1) e radiação UV-Vis (100W/cm2), todos os materiais modificados via spray coating mostraram cerca de 40% de aumento na degradação em comparação ao fotocatalisador não modificado. O desempenho sequencial dos fotocatalisadores, sem e com modificação com MOF, (Nt/TiO2 < Nt/Ti-0,5W < Nt/Ti-5,0W) foi mantido independentemente do tipo de tratamento usado (fotocatalítico ou fotoeletrocatalítico). Esse ganho foi atribuído ao aumento da sorção dos hormônios pelo MOF, observando a interação cooperativa entre fotocatalisador e o adsorvente. Em condições de matrizes reais de água, a taxa de remoção fotoelectrocatalítica de E1utilizando Nt/Ti-5,0W modificado com UiO-66-NH2 via spray coating, sob radiação UV-Vis e 1,3V foi de 0,168 s-1, enquanto para EE2 foi de 0,310 min-1, aproximadamente 1,78 e 18,21 vezes mais rápida, respectivamente, do que a obtida com o fotocatalisador não modificado. A taxa mais lenta de degradação do EE2 é atribuída à formação de intermediários maiscomplexos que competem com moléculas orgânicas menores presentes na matriz real. A interação cooperativa entre NT/TixW e UiO-66-NH2 favoreceu o confinamento de poluentes e subprodutos dentro da estrutura do UiO-66-NH2, minimizando os efeitos de difusão e promovendo a degradação desses compostos pelo radical ●OH gerado na interface óxido/solução. Entre os eletrodos testados, o Nt/Ti-5,0W modificado com UiO-66-NH2 via spray coating demonstrou a maior eficiência e estabilidade durante os testes de reciclagem, destacando-se como promissor para aplicações em processos foto(electro)catalíticos para o tratamento de águas de abastecimento com baixas concentrações de poluentes.
Descrição
Citação
DISIGANT, Isabela. Ação cooperativa entre óxidos nanotubulares de TiO\ₓW e MOF-UiO-66 para remoção de poluentes emergentes de águas de abastecimento. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Paulo, São Paulo, 2024.