Síntese de óxidos mistos de CuFe2O4/ZnO para degradação de cefazolina sódica por fotocatálise heterogênea

Abstract

A presença de fármacos residuais nos efluentes pode causar danos ao meio ambiente e contaminar as fontes de abastecimento de água. Os processos biológicos e físico-químicos convencionais para o tratamento de água e efluentes, geralmente, não são capazes de remover completamente esses poluentes. Faz-se necessária a utilização de tecnologias que sejam mais eficientes para a degradação de fármacos em água, tais como os processos oxidativos avançados (POA). Um exemplo é a fotocatálise heterogênea, que ocorre na presença de um catalisador sólido, o qual pode ser ativado por radiação UV e/ou visível, formando o par elétron/lacuna e, consequentemente, levando à produção de radicais oxidantes que degradam compostos orgânicos. A junção de dois semicondutores de band gap diferentes pode reduzir a recombinação do par elétron/lacuna, favorecendo uma maior formação de radicais oxidantes. O objetivo deste trabalho foi sintetizar e caracterizar óxidos mistos de CuFe2O4/ZnO, com diferentes proporções mássicas de CuFe2O4 (40, 50 e 60%), utilizando os métodos da coprecipitação e Pechini modificado para degradação do fármaco cefazolina sódica (CFZ), sob luz solar simulada. A caracterização das amostras preparadas foi realizada por análise termogravimétrica (TGA), difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier(FTIR), análise textural por adsorção/dessorção de N2, espectrometria de fluorescência de raios-X por energia dispersiva (EDXRF) e espectroscopia de reflectância difusa UV-vis (ERD). Os resultados mostraram que os óxidos mistos foram formados e possuem em suas estruturas as seguintes fases: espinélio da CuFe2O4, tenorita do CuO e wurtizita do ZnO. As proporções mássicas de CuFe2O4 e ZnO teóricas foram próximas àquelas obtidas experimentalmente. Os óxidos mistos preparados exibiram absorção tanto na região UV como no visível. Dentre os materiais sintetizados, a amostra com 60% em massa de CuFe2O4 (0,6-CuFe2O4/ZnO) foi selecionada como a de melhor desempenho, uma vez que demonstrou fácil recuperação pela aplicação de um campo magnético. A fotodegradação da CFZ em pH 6 com concentrações de [catalisador]= 0,25 g.L⁻¹ e [CFZ]= 5 mg.L⁻¹ levou à 75% de degradação do fármaco. A cinética da reação de degradação da CFZ foi avaliada utilizando o modelo de lei de potência, cuja ordem de reação foi de 2,22, em relação à concentração de CFZ. O catalisador 0,6-CuFe2O4/ZnO teve sua estabilidade química avaliada por meio de testes de reuso e após 4 ciclos consecutivos, diminuiu sua eficiência em 12%.