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Título: Degradação da cafeína via fotocatálise por diferentes fotocatalisadores
Título(s) alternativo(s): Photocatalytic degradation of caffeine using different photocatalysts
Autor(es): Abreu, Eduardo
Pacheco, Guilherme Vinicius de Oliveira
Orientador(es): Lenzi, Giane Gonçalves
Palavras-chave: Catálise
Zinco
Dióxido de titânio
Água - Estações de tratamento
Catalysis
Zinc
Titanium dioxide
Water treatment plants
Data do documento: 14-Jun-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Referência: ABREU, Eduardo; PACHECO, Guilherme Vinicius de Oliveira. Degradação da cafeína via fotocatálise por diferentes fotocatalisadores. 2018. 58 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2018.
Resumo: A preocupação com o meio ambiente é algo crescente ao longo dos anos, principalmente com relação a manutenção dos recursos hídricos e florestais. Com a melhoria das tecnologias, é cada vez mais fácil identificar e quantificar compostos presentes em águas de abastecimento. A esses componentes recentemente identificados dá-se o nome de poluentes preocupação emergentes, pois não se enquadram em nenhuma legislação vigente e seus efeitos a saúde ainda não são conhecidos, entre eles, destacam-se os produtos fármacos, compostos orgânicos e hormônios. A fim de garantir a qualidade das águas de abastecimento, estuda-se métodos de remoção e degradação desses componentes, visto que tratamentos convencionais não são eficientes. Diante deste cenário, o objetivo deste trabalho foi buscar no processo fotocatalítico, um semicondutor capaz de degradar moléculas de cafeína de amostras de água de maneira satisfatória. Para isso, foram utilizados três semicondutores diferentes (TiO2, Nb2O5 e ZnO). Os testes de capacidade de degradação foram conduzidos em um reator batelada de bancada, com radiação e temperatura controlada. Além dos testes com catalisadores em suspensão, os semicondutores foram imobilizados em esferas de alginato, a fim de agilizar o processo de remoção do semicondutor da água, uma vez que se em suspensão, a remoção desses semicondutores seria uma etapa a mais no processo de tratamento. Tanto o TiO2 quanto o Nb2O5, não se mostraram eficientes na degradação das moléculas de cafeína, ao passo que o óxido de zinco foi capaz de degradar até 90% do poluente em menos de 120 minutos. Em virtude desses resultados, ainda se avaliou o efeito da temperatura de calcinação do semicondutor na degradação da cafeína, constatando que a óxido de zinco é mais eficiente quando calcinado a 400oC. Em contrapartida, quando imobilizado em esferas de alginato, a quantidade de cafeína degradada pelo ZnO foi praticamente nula, tornando inviável o uso da metodologia de imobilização para a aplicação desejada.
Abstract: The concern about the environment has been growing over the years, especially with respect to the maintenance of forests and water resources. Along with the improvement of technologies, it is easier to identify and quantify compounds in water supply. The recently identified compounds are called emergent pollutants, for they do not fit any environmental legislation and its effects to the human health are not known. Among them, it is highlighted the pharmaceutical products, organic compounds and hormones. In order to guarantee the quality of the water supply, it is studied methods of removing and degrading these compounds, which are not degraded in conventional treatment systems. In this scenario, the objective of this paper was to search in the photocatalytic process, a semiconductor capable of effectively degrading molecules of caffeine in water samples. In this study, it was used three different semiconductors (TiO2, Nb2O5 e ZnO). The tests of capacity of degradation were conducted in a batch reactor, using artificial radiation and control of temperature. Besides the tests with suspended catalysts, the semiconductors were immobilized in alginate spheres, in order to favor the process of removing these semiconductors from the water, once when it is suspended, the removal of these semiconductors would add another process to the water treatment. Either the TiO2 or the Nb2O5 were not efficient in degrading the molecules of caffeine, whereas the zinc oxide was capable of degrading up to 90% of the pollutant in less than 120 minutes. It was also evaluated the effect of temperature of calcination of the semiconductor on the degradation of caffeine, claiming that the zinc oxide is more efficient when calcined at 400oC. On the other hand, when immobilized in alginate spheres, the amount of caffeine degraded by ZnO was close to zero, making the use of the methodology of immobilization not feasible for the desired application.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9849
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