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Tipo: Dissertação
Título: Síntese e caracterização de catalisadores suportados em óxido de grafite para redução fotocatalítica de nitrato e nitrito em água
Título(s) alternativo(s): Synthesis and characterization of catalysts supported on graphite oxide for photocatalytic reduction of nitrate and nitrite in water
Autor(es): Lessa, Paula Regina Barbosa Ramos
Primeiro Orientador: Oliveira, Sérgio Botelho de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Barbosa, Danns Pereira
metadata.dc.contributor.referee1: Chagas, Rafael Pavão das
metadata.dc.contributor.referee2: Oliveira, Lucas Nonato de
metadata.dc.contributor.referee3: Oliveira, Sérgio Botelho de
metadata.dc.contributor.referee4: Barbosa, Danns Pereira
Resumo: A contaminação por nitrato e nitrito é comum em águas superficiais e subterrâneas devido a aplicação de fertilizantes com nitrogênio e esterco animal no solo, utilização de sistemas sépticos e deposição atmosférica. Concentrações elevadas destes contaminantes podem causar danos à saúde humana e ambientais como a síndrome do bebê azul, carcinogêneses e eutrofização de lagos e rios. A fotocatálise heterogênea tem-se mostrado uma tecnologia promissora na descontaminação da água por essas espécies. Estudos mostraram que a performance do processo fotocatalítico pode ser melhorada com a adição de oxido de grafite, pois é capaz de ser ativado em comprimentos de onda mais próximo da região do espectro visível e assim retardar a recombinação elétron/lacuna. Devido a necessidade de tratar essas espécies químicas, avaliou-se a remoção de nitrato e nitrito por tratamento fotocatalítico em água desenvolvendo e testando catalisadores monometálicos e bimetálicos suportados em óxido de grafite a fim de obter conversão. Os suportes foram sintetizados via metodologia de Hammers com modificações na quantidade dos reagentes e utilizado como matéria prima grafite em pó e carvão ativado polimérico. Os catalisadores foram sintetizados pela técnica de impregnação sucessiva do metal sobre o suporte. Os ensaios fotocatalíticos foram conduzidos em sistema em escala de bancada, com fonte de radiação UV-C. Os metais foram depositados na superfície dos suportes pelo método da impregnação. O paládio (Pd) foi utilizado para produzir os catalisadores monometálicos, já os bimetálicos foram obtidos pela deposição do estanho (Sn) e do cobre (Cu) aos primeiros. Os testes fotocatalíticos foram realizados com solução de nitrato de potássio, nitrito de sódio e de ácido fórmico (doador de elétrons) preparada em laboratório, sob fluxo de nitrogênio. Os catalisadores monometálicos 5%Pd/CAPGGO_1, 5%Pd/GPGO e os bimetálicos 5%Pd-1%Sn/CAPGGO_1, 5%Pd-1%Sn/GPGO, 5%Pd-1%Cu/CAPGGO_1, 5%Pd-1%Cu/GPGO apresentaram conversão de 90 a 100% do nitrito em os testes. A conversão de nitrato foi em torno de 9,1 a 14,6% para os catalisadores monometálicos 5%Pd/CAPGGO_1 e 5%Pd/GPGO, de 11,1 a 33,2% para os catalisadores bimetálicos com deposição de estanho 5%Pd-1%Sn/CAPGGO_1, 5%Pd-1%Sn/GPGO e de 33,4 a 50,9% para os catalisadores com deposição de cobre 5%Pd-1%Cu/GPGO e 5%Pd-1%Cu/CAPGGO_1, respectivamente. As caracterizações das matérias foram realizadas através das técnicas de espectrometria de absorção na região do infravermelho com transformação de Fourier (FTIR), difração de Raios-X, por espectrometria de absorção atômica e Determinação da área de superfície. O método não mostrou diferença quanto a conversão de N2(g), porém os suportes apresentaram diferenças na atividade e seletividade. Os resultados são promissores para a continuação das pesquisas com modificação na síntese do Oxido de Grafite para obtenção do Oxido de Grafeno.
Abstract: Contamination by nitrate and nitrite is common in surface and groundwater due to the application of nitrogen fertilizers and animal manure to the soil, use of septic systems and atmospheric deposition. High concentrations of these contaminants can cause damage to human health and the environment such as baby blue syndrome, carcinogens and eutrophication of lakes and rivers. Heterogeneous photocatalysis has shown to be a promising technology in the decontamination of water by these species. Studies have shown that the performance of the photocatalytic process can be improved with the addition of graphite oxide, as it is able to be activated at wavelengths closer to the region of the visible spectrum and thus delay electron / gap recombination. Due to the need to treat these chemical species, the removal of nitrate and nitrite by photocatalytic treatment in water was evaluated by developing and testing monometallic and bimetallic catalysts supported on graphite oxide in order to obtain conversion. The supports were synthesized using Hammers methodology with modifications in the amount of reagents and used as raw material, powdered graphite and polymeric activated carbon. The catalysts were synthesized by the technique of successively impregnating the metal onto the support. The photocatalytic tests were conducted in a bench scale system, with UV-C radiation source. The metals were deposited on the surface of the supports by the impregnation method. Palladium (Pd) was used to produce monometallic catalysts, while bimetallic ones were obtained by depositing tin (Sn) and copper (Cu) to the former. Photocatalytic tests were performed with a solution of potassium nitrate, sodium nitrite and formic acid (electron donor) prepared in the laboratory, under nitrogen flow. Monometallic catalysts 5% Pd / CAPGGO_1, 5% Pd / GPGO and bimetallic 5% Pd-1% Sn / CAPGGO_1, 5% Pd-1% Sn / GPGO, 5% Pd-1% Cu / CAPGGO_1, 5% Pd -1% Cu / GPGO showed conversion of 90 to 100% of nitrite in all tests. The nitrate conversion was around 9.1 to 14.6% for monometallic catalysts 5% Pd / CAPGGO_1 and 5% Pd / GPGO, from 11.1 to 33.2% for bimetallic catalysts with tin deposition 5 % Pd-1% Sn / CAPGGO_1, 5% Pd-1% Sn / GPGO and from 33.4 to 50.9% for catalysts with copper deposition 5% Pd-1% Cu / GPGO and 5% Pd-1 % Cu / CAPGGO_1, respectively. The characterization of the materials was carried out through the techniques of absorption spectrometry in the infra red region with Fourier transformation (FTIR), X-ray diffraction, by atomic absorption spectrometry and Determination of the surface area. The method showed no difference in N2 (g) conversion, however the supports showed differences in activity and selectivity. The results are promising for the continuation of research with modification in the synthesis of Graphite Oxide to obtain Graphene Oxide.
Palavras-chave: fotocatálise
fhotocatalysis
nitrato
nitrate
nitrito e óxido de grafite
nitrite and graphite oxide
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Insitituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás
Sigla da Instituição: IFG
metadata.dc.publisher.department: Câmpus Goiânia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Educação Profissonal e Tecnológica
Citação: LESSA, Paula Regina Barbosa Ramos. Síntese e caracterização de catalisadores suportados em óxido de grafite para redução fotocatalítica de nitrato e nitrito em água. 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Processos Sustentáveis) - Instituto Federal de Goiás, Goiânia, 2020.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://repositorio.ifg.edu.br:8080/handle/prefix/1000
Data do documento: 6-Mar-2020
Aparece nas coleções:Mestrado Profissional em Tecnologia de Processos Sustentáveis

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