Síntese in situ de partículas de titânio suportadas em hematita para aplicação na degradação de corantes orgânicos via reação sono-Fenton-like heterogênea

Abstract

A água é considerada o recurso natural mais valioso do mundo, no entanto, é continuamente contaminada com diversos poluentes de baixa biodegradabilidade, como os corantes orgânicos. Os corantes orgânicos são extremamente nocivos por serem tóxicos para saúde humana, microrganismos e vida aquática. Nesse sentido, a degradação de corantes orgânicos por Processos Oxidativos Avançados (POAs) via reações sono-Fenton-like, utilizando catalisadores heterogêneos ativos por ultrassom (US), é uma alternativa eficaz para tratamento de efluentes contaminados por substâncias dessa natureza. Com base nessas premissas, o objetivo desse trabalho foi desenvolver um catalisador de partículas de titânio suportado em hematita (Ti@Fe2O3) e avaliar sua atividade catalítica para reações de degradação dos corantes azul de metileno (MB) e alaranjado de metila (MO) via reação sono-Fenton- like heterogênea. O catalisador Ti@Fe2O3 foi sintetizado in situ a partir do precursor Fe2O3@MIL-53 (Fe), uma rede metalorgânica de ferro com presença de fase de hematita. As amostras foram caracterizadas por DRX, FTIR, MEV-EDS. Além disso, análises de TGA, ICP-OES e análise de área superficial (método BET) e porosidade (método BJH) foram realizadas para o precursor Fe2O3@MIL-53 (Fe). As caracterizações confirmaram a degradação da parte orgânica do precursor Fe2O3@MIL-53 (Fe) em meio reacional, permanecendo predominantemente a fase de Fe2O3 presente no material, bem como a deposição de partículas de titânio metálico, proveniente da sonda do processador ultrassônico. O catalisador Ti@Fe2O3 na presença de H2O2 e US apresentou degradação de 96% para azul de metileno e 98% para alaranjado de metila em 45 minutos. As reações de degradação de MB e MO adequaram-se para o modelo cinético de pseudo-primeira ordem e ordem zero, respectivamente. A otimização dos parâmetros das reações de degradação foi realizada. O teste de sequestro de radicais confirmou a predominância de radicais ̇OH como principal espécie ativa do processo de degradação. As vias de mecanismo de degradação foram propostas. O estudo desse trabalho fornece uma rota inovadora de síntese in situ a partir de MOFs como precursores moldes para formação de um material obtido em reação via sono-Fenton-like.