Degradação de contaminantes petroquímicos via catalisadores ativados por luz visível

Abstract

O processo de produção de ácido tereftálico leva à formação de compostos tóxicos indesejados, como o ácido p-toluico que apresenta dificuldade em sua degradação nos atuais processos biológicos industriais. Uma alternativa ao tratamento de compostos recalcitrantes está na utilização dos processos oxidativos avançados (POAs), como a fotocatálise heterogênea que é uma classe dentro dos POAs que se baseia na geração de radicais hidroxila para a oxidação do contaminante através da fotoativação de semicondutores. O dióxido de titânio (TiO2) é um semicondutor muito utilizado e estudado, como a sua ativação só ocorre no espectro ultravioleta, estudos estão sendo realizados para que outros materiais, como a prata (Ag) possam ser utilizados em conjunto ao TiO2 para maximizar o seu comportamento fotocatalítico através da absorção de luz visível. O objetivo deste trabalho foi realizar o estudo e otimização da degradação do ácido p-toluico via fotocatálise heterogênea com uso de fotocatalisadores TiO2 preparados em diferentes temperaturas e dopado com prata, sintetizados através do método sol-gel. Foi realizada a otimização da etapa térmica do método de síntese do TiO2, variando-se a temperatura de calcinação de 300 a 900ºC. Após a otimização, o processo foi repetido para a dopagem com prata. O temperatura de calcinação que apresentou maior atividade fotocatalítica foi 300ºC com 85% de degradação do ácido p-toluico, em 90 min. O fotocatalisador TiO2-Ag(0,5%) degradou 100% do ácido p-toluico no mesmo tempo. A dopagem com 0,5% de prata promoveu melhora na eficiência de degradação. Foi estudada a influência do pH e da concentração inicial de poluente na reação, tendo sido comprovado que o pH ácido e a concentração inicial de 20 mg.L-1 são as melhores condições para a reação. O estudo da estabilidade fotocatalítica foi realizado com manutenção da atividade do TiO2-Ag(0,5%) após 5 ciclos de reuso. Foi realizado um ajuste cinético ao modelo de pseudo primeira ordem obtendo-se a constante de velocidade de reação (k) de 0,03862 min-1, a qual ajuda a predizer a velocidade de decaimento da concentração de contaminante, e ao modelo de Langmuir-Hinshelwood (L-H) obtendo-se a constante de adsorção aparente de Langmuir (kad) de 0,142 L.mg-1 e a constante da taxa de degradação aparente (kLH) de 0,09 mg.L-1.min-1.