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Degradação fotoeletrocatalítica de um azocorante sintético utilizado na indústria do couro sobre ITO/TiO2

By Luciana Conceição Macedo

Abstract

No presente trabalho foram realizados estudos através da técnica de fotoeletrocatálise usando o sistema ITO/TiO2/KCl, em diferentes condições experimentais, com o objetivo de aumentar a eficiência do processo de descoloração e mineralização do azocorante comercial, utilizado para tingimento na indústria de couro. O comportamento fotoeletrocatalítico do sistema ITO/TiO2/KCl-azocorante foi estudado variando a temperatura, o potencial aplicado, o tempo de irrradiação, o pH, aintensidade de radiação e a concentração inicial do azocorante. Estas variáveis foram estudadas através das medidas de descoloração do azocorante e mineralização, pela formação de íon amônio. Em potencial de circuito aberto ocorreu preferencialmente o efeito de recombinação do par elétron/buraco. Os resultados obtidos com aplicação de diferentes potenciais e em função da temperatura foram importantes para a descoloração do azocorante e a formação do íon amônio, pelo aumento nas freqüências de colisão entre as moléculas do azocorante e as espécie oxidantes formadas e na diminuição do efeito de recombinação do par elétron/buraco no processo fotoeletrocatálitico. O pH influenciou no processo de adsorção do azocorante, isso foi justificado pelo ponto de carga zero do TiO2 e pela natureza do azocorante em solução aquosa. Obteve-se que o melhor potencial para a mineralização em íon amônio do azocorante foi o de 0,2 V a 25°C e pH 3,35. Em maiores concentrações de azocorante ocorreu saturação da superfície do catalisador, dificultando o processo de fotocatálise. Esse efeito foi minimizado quando utilizado uma fonte de irradiação com maior intensidade em comprimento de onda próximos da região do visível. Dessa forma, dos experimentos efetuando variação da concentração do azocorante, foi obtido uma mineralização em íon amônio de 96,79 % na concentração do azocorante de 0,001 mg/mL, ou seja, uma idealização do processo. Com o objetivo de verificar a formação de espécies intermediárias pelo processo, foi obtido os espectros FT-IR e FT-Raman da amostra. Conclui-se que o eletrólito de suporte (KCl) participa no processo de fotodegradação. Os resultados indicaram que ocorre a adsorção dos íons Cl- sobre a superfície do semicondutor, gerando espécies ClO3 - de caracter altamente oxidante.In the present work it was used photocatalysis electrochemical-assisted technique for ITO/TiO2/KCl system, in different experimental conditions, aiming to increase the efficiency of the decolorization and mineralization processes of a commercial dye used in the leather industry. The photoeletrodegradation behavior of the ITO/TiO2/KCl-dye was studied varying the temperature, the applied potential, the irradiation time, pH, radiation intensity and dye concentration. The effect of those parameters on dye decolorization and mineralization of the dye (through the ion ammonium formation) were observed. It was observed that in open-circuit potential the effect on recombination of the electron-hole pair was dominant. The results obtained with the applied potential in function of the temperature were important in dye decolourisation and in the ion ammonium formation, because the increase in the collision frequencies between the dye molecules and species oxidizers formed and in the decrease of recombination of the electron-hole pair effect. The pH influenced in the process of dye adsorption on TiO2 surface, because the point of charger zero of TiO2 and dye nature in aqueous solution. It was obtained that the best potential for the ion ammonium formation was at 0.2 V to 25 °C and pH 3.35. The saturation of the semiconductor surface by the dye concentration hindered the photoeletrocatalytic process, being minimized by the choice of a source with larger intensity of 300 - 546 nm. The lamp of mercury vapor with bulb had the characteristic to activate the crystalline structures of TiO2, in the form anatase and rutile, providing the best mineralisation. In that way, of the experiments making variation of the dye concentration was obtained a ion ammonium formation of 96.79% in dye concentration of 0.001 mg/mL, in other words, an optimization of the process. FT-Raman and FT-IR spectroscopies were used to identify the chemical species in the sample produced by the photoelectrodegradation

Topics: Corantes azoicos, Corantes sintéticos, Corantes - Aspectos ambientais, Tingimento - Quimica, Corantes - Biodegradação, Dyes and dyeing, Chemistry, Colorings
Publisher: Universidade Estadual de Londrina. Centro de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química dos Recursos Naturais
Year: 2005
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.BDTD_UEL:oai:uel.br:vtls000112311
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