Síntese de nanopartículas de prata sobre óxido de zinco e latão para fotodegradação de corante têxtil

Abstract

Mais de 2 bilhões de pessoas vivem em países com alto estresse hídrico. Uma alternativa para melhorar a gestão hídrica é tratar efluentes para reutilizar a água. Dentre diversas formas de tratamento de efluentes, destaca-se a fotocatálise heterogênea, que consiste em um tipo de processos oxidativos avançados (POA), que gera radicais hidroxilas a partir de um semicondutor exposto a uma fonte de irradiação (hv). A combinação de nanopartículas (NPs) de prata (Ag) com óxidos metálicos, promove uma maior atividade fotocatalítica devido ao efeito plasmônico deste metal. Este trabalho visou a construção de um sistema composto por placas de latão recobertas com NPs de óxido de zinco e prata. A técnica de washcoating foi utilizada para recobrir as placas calcinadas com NPs de ZnO até atingir 40 mg. A síntese do catalisador, investigou o efeito da concentração de solução precursora das NPs Ag (0,10 mM, 0,25 mM e 0,40 mM) e o tratamento pós ancoragem da prata sobre o ZnO (calcinação, ativação das NPs com fonte ultravioleta (UV) e calcinação seguido de ativação). A avaliação destes materiais foi realizada sob condições iniciais de fotodegradação de solução 25 mg.L-1 de corante têxtil reactive black 5 (RB5). Nestas condições, o sistema composto de uma solução precursora de NPs Ag de 25 mM, com ativação da Ag sob fonte UV, obteve cerca de 95% de remoção do corante RB5 com apenas 90 minutos de exposição à radiação UVA/UVB. Com este material, foi realizado o estudo do efeito do pH do corante RB5 (4, 7 e 10); da concentração inicial do RB5 (25 mg.L-1, 40 mg.L-1 e 55 mg.L-1); da fonte de radiação (UVA/UVB, visível e solar); do tipo de corante: (RB5 e Vermelho Reativo 83, estudados individualmente e sob as melhores condições obtidas anteriormente). Por último, foram realizados ensaios para verificação a cinética reacional e um teste de reúso do sistema. Os melhores resultados da eficiência fotocatalítica para o RB5 apontaram uma remoção de 95,7% sob as condições de pH 7, concentração 25 mg.L-1 e sob fonte de radiação Sunlight (UVA/UVB) para o grupo cromóforo (λ=598nm) e redução da absorbância dos picos aromáticos, em 229 nm de 74,9%, e em 258 nm de 82,7%. Ensaios de reciclo mostrou atividade fotocatalítica de 92% após 5 ciclos. Além disso, verificou-se que a impregnação de NPs de Ag ao ZnO imobilizado aumentou a velocidade da reação de fotodegradação do corante RB5 em 76,2%. Dessa forma, o uso combinado de NPs de Ag ao ZnO proporciona em um fotocatalisador de melhor desempenho fotocatalítico do que usando apenas ZnO.