ISBN 978-85-85905-19-4
Área
Materiais
Autores
Santos, T.M.G. (IFG) ; Braga, E.A.F. (IFG) ; Martins, M.V.A. (IFG)
Resumo
Esse trabalho reporta a ação das nanopartículas magnéticas (Np-Fe3O4) estabilizadas pelo polímero polidialildimetilamônia (PDAC) na remoção fotocatalítica do corante amarelo de tartazina em solução aquosa. As Np-Fe3O4 foram caracterizadas por meio da técnica de espectroscopia UV-VIS e com testes de aplicação de campo magnético externo. Os testes de fotodegradação na presença das nanopartículas tiveram um ganho de 96,8% comparado ao sistema sem as nanopartículas.
Palavras chaves
Nanopartículas; Estabilização; Fotodegradação
Introdução
Os corantes são amplamente utilizados pela indústria de alimentos, visando principalmente conferir, restaurar ou intensificar a cor dos alimentos, de tal modo que, após o processamento, tenham uma aparência adequada, garantindo a padronização e possibilitando aumentar o número e a variedade de produtos industrializados. (DOTTO, 2011) A remoção dos corantes das águas torna-se de importância fundamental para o meio ambiente. (RODRIGUES, 2006). Dentre as soluções apontadas para tal problema ambiental deve se destacar os processos oxidativos avançados (POA), os quais são baseados na geração de radical hidroxila como oxidante. Devido a sua alta reatividade, radicais hidroxila podem reagir com uma imensa variedade de compostos promovendo uma completa mineralização transformando-os em CO2, H2O, NO3-, óxidos, haletos e fosfatos, etc (HAGFELDT, 1995 HILL, 1999). A remoção fotocatalítica de corantes em águas residuais tem despertado o interesse no desenvolvimento de novos materiais funcionalizados (TIAN, 2013) que possam potencializar a remoção. Nesse aspecto, a produção de nanomateriais se destaca devido ao melhoramento das propriedades físico-química desses materiais quando comparados aos seus respectivos materiais em escala convencionais. Dessa forma, a utilização de nanopartículas magnéticas de óxido de ferro (Np- Fe3O4) apresenta-se como um forte artifício nessa tecnologia devido a baixo custo sua fácil e rápida obtenção, além de apresentar um band gap estratégico para a região do ultra violeta e visível (UV-VIS). (BAHADUR, 2005) Assim, O OBJETIVO DESTE TRABALHO FOI utilizar as Np-Fe3O4 para aumentar ação fotocatalítica de degradação do corante amarelo de tartazina em solução aquosa, as quais mostraram-se eficientes no processo.
Material e métodos
- Síntese das Nanopartículas Magnéticas As Np-Fe3O4 foram sintetizadas baseando-se no método de coprecipitação (RAJEDRAN, 2001). Em resumo, As Nps foram obtidas através da adição de hidróxido de amônio (6 mol. L-1) na mistura de 25 mL das soluções de FeCl2 (10 mmol. L-1) e FeCl3 (5 mmol. L-1) contendo 1% v/v da solução do polímero PDAC, com pH final igual a 12. O sistema foi mantido em aquecimento controlado (60ºC) e agitação magnética até a mudança de coloração da suspensão final. -Fotodegradação do corante amarelo de tartazina Os estudos de fotodegradação foram realizados com uma solução de 50 ppm do corante amarelo de tartazina. 100,0 mL desta solução foram adicionadas em um béquer juntamente com 4 mL de Np-Fe3O4 e colocados em um foto-reator, o qual foi desenvolvido no próprio laboratório. A mistura ficou sob agitação magnética e irradiação de lâmpada de vapor de mercúrio de 125 W. Alíquotas de 2,0 mL foram coletadas em diversos períodos de tempo até as reações completarem 2 h. A quantidade de amarelo de tartaznia degradado foi determinada por UV/Vis utilizando-se um espectrofotômetro Beckam DU – 550.
Resultado e discussão
Síntese das Np-Fe3O4 e FotoDegradação
A figura 1 mostra os espectros UV-VIS para a mistura FeCl2 + FeCl3
(linha preta) e Np-Fe3O4 (linha vermelha). No espectro da mistura FeCl2 +
FeCl3 observa-se claramente a formação de uma banda bem definida para as
transições eletrônicas no íon ferro (linha preta), próximo a 300 nm. Essa
banda é ocasionada devido à absorção de energia necessária para a realização
das transições eletrônicas nos orbitais-d, existentes nos íons Fe2+ e Fe3+.
No entanto, o comportamento espectroscópico para a suspensão das
nanopartículas magnéticas é completamente diferente (linha vermelha). Nesse
espectro observa-se a ausência da banda de transições eletrônicas nos
orbitais-d, existentes nos íons Fe2+ e Fe3+. Além disso, observa-se também a
elevação da linha de base (linha vermelha), principal evidência de formação
de materiais em escala nano, decorrente do espalhamento da luz incidente na
amostra. Outro fato, ê a ausência de uma banda plasmônica de superfície
(MARTINS, 2010) específica para nanopartículas magnéticas. Segundo a
literatura (MARTINS, 2010), nanopartículas magnéticas não apresentam um
plasmom definido na região do UV-VIS, diferentemente a nanopartículas de
ouro e prata. Os estudos de fotodegradação mostraram claramente que há uma
maior eficiência na degradação do corante na presença da Np-Fe3O4 (figura
2). Apenas usando a intensidade da lampada de vapor de mercúrio tivemos uma
eficiencia de degradação do corante de 30% em 2h de reação (figura 4b), e na
presença do fotocatalisador uma eficiencia de remoção de 96,8% com o mesmo
tempo de reação no fotoreator. Tal fato pode ser explicado pela presença do
Fe na composição da Np, que apresenta uma boa atividade fotocatalítica na
degradação do corante amarelo de tartazina.
Figura 1. Espectros UV-VIS para mistura FeCl2 + FeCl3 (linha preta) e Np-Fe3O4 (linha vermelha).
Figura 2.Fotodegradação do amarelo de tartazina em função da concentração em diferentes intervalos de tempo: sendo (•) ausência de Np- Fe3O4; (•) na p
Conclusões
As Np-Fe3O4 foram sintetizadas com sucesso apresentando elevada estabilidade na matriz do polímero PDAC, conforme apresentado no espectro UV-VIS. Os testes de fotodegradação do corante amarelo de tartazina tiveram um ganho de 96,8 % na presença das Np-Fe3O4 quando comparado ao teste sem as Nps. Esses resultados mostram que as nanopartículas magnéticas potencializam a reação de fotodegradação do corante.
Agradecimentos
Referências
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