Desenvolvimento de materiais catalíticos à base de pirita com óxido de grafeno e óxido de zinco para a degradação de contaminantes orgânicos em solução aquosa e efluente sintético

Abstract

O acúmulo de contaminantes orgânicos nos corpos hídricos desafia os tratamentos convencionais de efluentes. Neste sentido, os POA se destacam como uma alternativa eficiente, devido à geração in situ de radicais altamente reativos capazes de degradar moléculas complexas. Assim, este estudo propôs sínteses de compostos catalíticos compostos por pirita e óxido de grafeno (POG) e pirita e óxido de zinco (PZnO1, PZnO2, PZnO3) visando à degradação da mistura de atenolol e propranolol em matriz aquosa e em efluente sintético. Os compostos catalíticos foram caracterizados pelas técnicas de FT-IR, DRX, MEV, EDS e DRS. Os resultados destas análises permitiram constatar que as metodologias empregadas na síntese foram apropriadas à aplicação proposta. Para os ensaios de degradação dos fármacos em solução aquosa (SA), avaliaram-se as radiações UV-C e sunlight associadas aos materiais catalíticos sintetizados. Ressalta-se que antes destes ensaios, foram realizados testes de adsorção, fotólise, fotoperoxidação e fotocatálise para investigar o efeito de cada processo na degradação dos contaminantes. Foi visto que os ensaios não apresentaram resultados significativos na degradação dos fármacos. Para os testes utilizando os materiais catalíticos em suspensão, foram selecionados os sistemas sunlight/PZnO1 e UV-C/PZnO2 por conduzirem às melhores degradações para os contaminantes em SA, sendo estes 88 e 95% para λ 217 nm e 70 e 94% para λ 281 nm, respectivamente. Feito isso, para estes sistemas, utilizou-se os materiais catalíticos suportados em celulose bacteriana (CB). Os resultados mostraram degradações de 84 e 88% e 94 e 100% para o sunlight/PZnO1 e UV-C/PZnO2, nesta ordem, para dois λ analisados. A cinética de degradação, para todos os sistemas, de uma forma geral, apresentou bom ajuste ao modelo cinético proposto por Chan e Chu, exceto para o λ de 281 nm ao fazer uso do sistema sunlight/PZnO1, o qual pode ser descrito pelo modelo proposto por Nichela et al. Dentre todos os sistemas avaliados, observou-se maior eficiência quando os materiais catalíticos foram empregados suportados. Por outro lado, quando estudado o reúso dos materiais catalíticos em 5 ciclos, os sistemas que empregaram os catalisadores em suspensão apresentaram maior eficiência. O efluente sintético (ES) contendo os fármacos foi a segunda matriz avaliada. Para tal, testou-se todos os sistemas selecionados, verificando-se uma maior eficiência dos sistemas

utilizando radiação UV-C, sendo eles responsáveis por degradações de 63 e 88% para o UV- C/PZnO2 e 57 e 90% para o UV-C/CB-PZnO2 nos λ 217 e 281 nm, respectivamente. Os dados

experimentais, do estudo cinético nesta matriz, apresentaram bom ajuste aos modelos cinéticos anteriormente descritos. Diante da eficiência observada nesses sistemas, o estudo foi ampliado para abranger outros contaminantes: o fármaco enalapril, os corantes têxteis vermelho reativo e azul turqueza e os corantes alimentícios roxo açaí e amarelo crepúsculo, mais uma vez, os sistemas testados foram eficientes. Os ensaios de toxicidade foram realizados utilizando 2 tipos de organismos: sementes (agrião (Barbarea verna) e couve (Brassica oleracea)) e microcrustáceo (Artemia Salina) para as amostras antes e após tratamentos selecionados. De uma forma geral, as amostras tratadas não apresentaram toxicidade frente aos organismos testados, com exceção para a SA tratada com sunlight/CB-PZnO1 e o ES tratado com o UV-C/PZnO2, que apresentaram toxicidade. Assim, os catalisadores desenvolvidos demonstraram desempenho eficiente e características compatíveis com propostas de reaproveitamento e sustentabilidade. Seu potencial de aplicação em processos de degradação oxidativa reforça sua relevância para o tratamento de efluentes contaminados com compostos orgânicos recalcitrantes, contribuindo para o desenvolvimento de tecnologias ambientalmente mais seguras.