Realizado em Goiânia/GO, de 04 a 06 de Setembro de 2017.
ISBN: 978-85-85905-20-0
TÍTULO: USO DE ACETATO DE CELULOSE/NB2O5 NA FOTODEGRADAÇÃO DE CORANTES ALIMENTÍCIOS
AUTORES: Alves de Faria Braga, E. (IFG) ; Souza Nóbrega Ferreira, L. (IFG) ; Kauanna de Oliveira, I. (IFG) ; Guimarães Ramos, A. (IFG)
RESUMO: No presente projeto foi obtido compósitos acetato de celulose/Nb2O5 e sua
aplicação na fotodegradação do corante alimentícios (amarelo de tartrazina e
vermelho de ponceau 4R), aproveitando a propriedade de semicondutância do
Nb2O5. O catalisador foi caracterizado por espectroscopia de infravermelho,
e análise térmica e os testes foto catalíticos foram feitos em um foto
reator. Para estes testes foram produzidas soluções de diferentes
concentrações de corantes alimentícios. As suspensões ficarão sob agitação
mecânica e irradiação de lâmpada de vapor de mercúrio de 125 W por 3 h. A
quantidade de corante degradado será determinada por UV/Visível. Observa-se
que a atividade fotocatalítica aumenta proporcionalmente com pentóxido de
nióbio incorporado no biopolímero para ambos os corantes.
PALAVRAS CHAVES: Acetato de celulose; corantes; fotodegradação
INTRODUÇÃO: O desenvolvimento de novos processos de tratamento de efluentes, bem como a
busca de novos catalisadores têm ganhado destaque no cenário científico
atual. Assim, a síntese de novos materiais que apresentem maior foto
atividade e estabilidade vai à direção deste pensamento científico e
sustentável. Dentre os novos materiais usados, destacamos neste projeto o
acetato de celulose é um dos mais importantes ésteres derivados da celulose.
Nos últimos anos tem-se explorado melhor suas propriedades, preparando
híbridos orgânicos/inorgânicos por incorporação de óxidos inorgânicos na sua
estrutura polimérica. A incorporação de materiais inorgânicos na superfície
deste polímero aumenta a estabilidade térmica e as propriedades mecânicas do
material. Dentre os materiais inorgânicos destacamos neste projeto o Nb2O5
que apresenta uma característica bastante interessante a sua atividade
fotocatalítica (MARTINS, et al. 2011), visto que ele possui características
de semicondutor, apresentando “band gap” de 3,4 eV. Nesta direção, este
óxido mostra-se bastante interessante para ser aplicado na degradação
fotocatalítica de contaminantes, com a vantagem de apresentar
características de semicondutância desde sua forma amorfa até as suas formas
cristalinas.
MATERIAL E MÉTODOS: O compósito acetato de celulose/Nb2O5 foi preparado misturando o oxalato de
nióbio com um xarope de acetato de celulose e denominadas de AC/Nb2O5 .
A Caracterização dos materiais por espectroscopia na região do infravermelho
foram obtidos em um espectrofotômetro da Bruker Vertex 70 e as curvas
termogravimétricas foram obtidas em um analisador térmico TA 2960.
Os estudos de fotodegradação foram realizados com uma solução de 30 ppm do
corante amarelo de tartrazina e vermelho de ponceau 4 R. 100,0 mL destas
soluções foram adicionadas em um béquer juntamente com 50,0 mg do compósito
AC/Nb2O5 (com diferentes quantidades de óxido de nióbio) e colocados em
foto-reator, o qual foi desenvolvido no próprio laboratório. As suspensões
ficaram sob agitação mecânica 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 3 h. Os estudos da variação do pH foram
realizados nas mesmas condições. A quantidade de amarelo de tartrazina e
vermelho de ponceau 4 R degradado foi determinada por UV/Vis utilizando-se
um espectrofotômetro Beckam DU – 550.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A reação de formação do compósito AC/Nb2O5 ocorre por co-condensação entre
Nb-OH do pentóxido de nióbio e os grupos alcoóis e acetila do acetato de
celulose, que são formados na hidrólise e a consequente polimerização para
chegar ao produto final (CAMPOS, et al. 1997). Estes compósitos preparados
por síntese hidrotérmica foram quantificados em relação à quantidade de
óxido incorporado presente na massa residual obtida por analise térmica
apresentando 5,9% e 11,0% de óxido de nióbio incorporado no acetato de
celulose, O espectro na região do infravermelho do AC/Nb2O5, Figura 1B,
apresenta bandas características em 3470 cm-1 referente ao estiramento das
ligações O-H das hidroxilas, bandas em 2946 e 2885 cm -1 correspondente à
deformação axial C-H dos grupos CH3 e CH2, a banda na região entre 1800 cm-1
é atribuída a deformação axial da carbonila de ésteres (C=O). A atividade
fotocatalítica dos compósitos AC/Nb2O5. Observa-se que a atividade
fotocatalítica aumenta proporcionalmente com a quantidade de pentóxido de
nióbio incorporado no biopolímero para ambos os corantes, após 3 horas de
foto reação temos 71% e 81% para o corante amarelo e 82% e 95% para o
corante amarelo de tartrazina e o vermelho de ponceau 4 R para os compósitos
de AC/Nb2O5 a 5,9% e 11,0% respectivamente, nos estudos de variação de pH os
melhores resultados mostraram que a degradação do corante é mais eficiente
em valores de pH de 4 a 6 para ambos os corantes, pois o deve haver uma
melhor adsorção quando a superfície dos compósitos estiver protonada.
INFRAVERMELHO TERMOGRAVIMETRIA
Análise Termogravimétrica do AC puro (A); AC/Nb2O5
a 5,9% (B); e AC/Nb2O5 a11,0% de Nb2O5 (C); (B)-
Espectro de infravermelho para AC/Nb2O5 a 11.0%
CARACTERIZAÇÃO
(A) Fotodegradação do amarelo de tartrazina: (B)
Fotodegradação para o vermelho de ponceau 4 R
presença de Ac/N b2O5 5,9 % (▲) e 11,0 % (•)
CONCLUSÕES: A obtenção dos compósitos Ac/Nb2O5 mostrou-se totalmente viável, apresentando
uma qualidade como os descritos previamente na literatura. Os compósitos
obtidos também apresentaram uma excelente capacidade fotocatalítica degradando
o corante amarelo de tartrazina e vermelho de ponceau 4 R, quase que
totalmente. Assim os materiais obtidos mostraram muito promissores para serem
aplicados na remoção de contaminantes de efluentes industriais.
AGRADECIMENTOS: CNPq
NUQMMA
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CAMPOS, E. A., GUSHIKEM, Y. Composite Membrane of Niobium(V) Oxide and Cellulose Acetate: Preparation and Characterization. Journal of Colloid and Interface Science, v.193, p. 121-126, 1997.
MARTINS, A. D., DA COSTA, L. L. Utilização do catalisador pentóxido de nióbio na fotodegradação de Contaminantes. Cadernos de Educação, Tecnologia e Sociedade, v. 21, p. 144-148, 2011.