Síntese, caracterização e aplicação do catalisador híbrido CuFe2O4/TiO2 em processos oxidativos avançados

One of the current concerns has been the growth of contaminants in surface water and groundwater. Indeed, such problem has been widely discussed and a number of studies have arisen up to propose some solutions. The industrial activity, specially the textile sector, requires huge water consumption and, furthermore, it generates greatly effluents containing dyes with carcinogenic and mutagenic potential, with low biodegradability, which requires adequate and often specific treatments. Therefore, some technological alternatives have been extremely viable, for instance the Advanced Oxidative Processes (AOPs). Such processes are based on generation of reactive radical species with low selectivity and recognized capacity of organic matter degradation. The Heterogeneous Photocatalysis, which has as its principle the activation of a semiconductor through a light source, and the Fenton reactions, whose degradation of organic substances is obtained by the iron ions reaction (Fe2+) with hydrogen peroxide (H2O2), is part of this range of oxidative processes as an alternative in order to solve this problem. Considering this context, the main goal of this work lies on investigating the synthesis of the hybrid catalysts copper ferrite/titanium dioxide (CuFe2O4/TiO2) in different proportions of CuFe2O4 ratios, as well as characterize it and apply it for removal of Methylene Blue (MB) dye through the POAs. The catalysts were synthesized by the modified Pechini method and by a two-step synthesis from the oxides, CuFe2O4 and TiO2, previously prepared. Expected phases such as copper ferrite, anatase and rutile were obtained. Quantification by the Rietveld method showed differences in percentages of CuFe2O4 expected in synthesized samples. Moreover, the photocatalytic performance of the catalysts in the application conditions was not significant for dye removal. Among the proposed joints, the 20% CuFe2O4/TiO2 catalyst synthesized by the modified Pechini method was the one which obtained the best percentages of Methylene Blue removal in the presence of H2O2 and potassium persulfate (H2O2 e K2S2O8) on the set test conditions. To conclude, the largest Methylene Blue removals were 46% and 96% with the catalyst CuFe2O4 pyrolyzed in the presence of H2O2 and K2S2O8, respectively.Uma das preocupações atuais tem sido o crescimento de contaminantes em águas superficiais e subterrâneas. Esta problemática tem sido alvo de discussões e diversos estudos tem surgido para propor soluções. A atividade industrial, especificamente o setor têxtil, requer elevado consumo de água e além disto gera efluentes contendo corantes com potencial carcinogênico e mutagênico, com baixa biodegradabilidade, o que exige tratamentos adequados e muitas vezes específicos. Algumas alternativas tecnológicas têm se apresentado viáveis, dentre elas destacam-se os Processos Oxidativos Avançados (POAs). Estes processos são baseados na geração de espécies radicalares reativas pouco seletivas com comprovada capacidade de degradação de matéria orgânica. A Fotocatálise Heterogênea, que tem como princípio a ativação de um semicondutor através de uma fonte de luz, e as reações Fenton, cuja degradação de substâncias orgânicas é obtida pela reação de íons ferroso (Fe2+) com o peróxido de hidrogênio (H2O2), fazem parte desta gama de processos oxidativos como alternativa para a solução desta problemática. Neste contexto, o trabalho teve como objetivo investigar a síntese do catalisador híbrido ferrita de cobre/dióxido de titânio (CuFe2O4/TiO2) em diferentes proporções mássicas de CuFe2O4, caracterizá-lo e aplicá-lo para remoção do corante Azul de Metileno através dos POAs. Os catalisadores foram sintetizados pelo método Pechini modificado e por uma síntese em duas etapas a partir dos óxidos, CuFe2O4 e TiO2, previamente preparados. Fases esperadas como ferrita de cobre, anatase e rutilo foram obtidas. A quantificação pelo método de Rietveld apontou diferenças nos percentuais de CuFe2O4 esperados nas amostras sintetizadas. O desempenho fotocatalítico dos catalisadores nas condições de aplicação não foi significativo para remoção do corante. Dentre as junções propostas, o catalisador 20% CuFe2O4/TiO2 sintetizado pelo método Pechini modificado, foi o que obteve melhores percentuais de remoção de AM na presença de H2O2 e persulfato de potássio (K2S2O8), nas condições de ensaio fixadas. As maiores remoções de Azul de Metileno foram de 46% e 96% com o catalisador CuFe2O4 pirolisado na presença de H2O2 e K2S2O8, respectivamente