Tecnologias alternativas para remoção de contaminantes emergentes em meio aquoso

O primeiro capítulo do presente trabalho compreende a síntese e caracterização de novos catalisadores utilizando dióxido de titânio suportado em concreto celular autoclavado (CCA), Nb2O5 (óxido de nióbio) e pó de osso tratado (hidroxiapatita). A avaliação do potencial fotocatalítico dos materiais preparados foi feita aplican-do-os na degradação de contaminantes orgânicos emergentes em solução aquosa. As moléculas escolhidas para representar esses contaminantes foram: o corante índigo carmim, o fármaco diclofenaco e o pesticida atrazina. Esses compostos são geralmente encontrados em águas residuais urbanas e industriais. O processo cata-lítico foi monitorado e quantificado por diferentes técnicas. A Espectrometria de Massas com ionização eletrospray (ESI-MS) foi utilizada para monitorar a degrada-ção das moléculas-alvo e, também, identificar os principais produtos de degradação após o processo fotocatalítico. A partir dos resultados obtidos por ESI-MS, foi possí-vel propor mecanismos para a degradação de cada molécula. A cromatografia líqui-da de alta eficiência (HPLC) foi utilizada para monitorar e quantificar a degradação das moléculas alvo. Com os resultados obtidos por essa técnica foi possível investi-gar a cinética de cada sistema. A técnica de determinação de carbono orgânico total (COT) foi utilizada para investigar o grau de mineralização das soluções após o pro-cesso de fotocatálise. Dos três materiais preparados, um é um fotocatalisador flutu-ante (TiO2/CCA). Com esse material foi realizada uma simulação de uma situação real, onde o mesmo teve sua atividade fotocatalítica comparada com a do TiO2 p25 (comercial). Por fim, a avaliação da toxicidade das soluções, antes e após o proces-so fotocatalítico, foi feita por meio de testes de eco-toxicidade aguda contra Artemia Salina. Os resultados foram satífatórios uma vez que, das três soluções investiga-das, duas não apresentaram toxicidade maior do que a solução que as originou; en-quanto que a terceira (solução de atrazina) teve sua toxicidade reduzida em 50%. No segundo capítulo desse trabalho, foram preparados niobatos mistos de titânio e níquel e também titânio e cobre por síntese no estado sólido. Embora os materiais não tenham apresentado área superficial relativamente alta, os mesmos mostraram boa atividade fotocatalítica. Esses materiais tiveram sua atividade fotocatalítica comparada com a fototólise do índigo carmim. Em ambos os casos, os materiais mostraram melhor eficiência de remoção do que somente a radiação UV.The first chapter of this work includes the synthesis and characterization of new catalysts based on the use of titanium dioxide supported on autoclaved cellular con-crete (ACC), Nb2O5 (niobium oxide) and treated powder bone (hydroxyapatite). The evaluation of the photocatalytic potential of the material was performed by applying them in the degradation of emerging organic contaminants in aqueous solution. The molecules chosen to represent these contaminants: indigo carmine (a dye), diclo-fenac (a drug) and atrazine (a pesticide). These compounds are found in urban and industrial wastewater. The catalytic process was monitored and quantified by differ-ent techniques. Mass spectrometry electrospray ionization (ESI-MS) was used to monitor the degradation of the target molecules and to identify the major degradation products after the photocatalytic process. From the results obtained by ESI-MS, it was possible propose mechanisms for the degradation for each molecule. High per-formance liquid chromatography (HPLC) was used to monitor and quantify the deg-radation of the target molecules. With the results obtained by this technique it was possible to investigate the kinetic of each system. Total organic carbon (TOC) meas-urements were used to determine the mineralization rates obtained after the photo-catalytic process. One of the three materials prepared (TiO2/ACC), wich possessed floating properties, was employed in a simulated real situation and its photocatalytic activity shown to be higher than that of the commercial p25 TiO2. Lastly, the toxicities of the solutions before and after the photocatalytic process (for 120 min of exposure) were assessed in tests against Artemia Salina. Hece, degraded solution of two targer compounds (indigo carmine and diclofenac) presented no higher toxicities the than the original solutions. On the other hand, the toxicity of the degraded solution of atra-zine was reduced by 50% in comparison to the primary solution. In the second chapter of this work, niobate composites of titanium/nickel and tita-nium/copper prepared via solid synthesis. Although these composites had no high surface area, they presented good photocatalytic activity (superior to that of photoly-sis with UV radiation) in the degradation of indigo carmine