Fotólise e fotocatálise do corante eosina amarela usando catalisador a base de argila

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Físico-Química

Autores

Osajima, J. (UFPI) ; Oliviera, W. (UFPI) ; Morais, A.I. (UFPI) ; Silva Filho, E.C. (UFPI) ; Furtini, M. (UFPI)

Resumo

O uso de fotocatalisadores para degradação de matéria orgânica tem sido foco de estudo para o tratamento e descontaminação de água. A tecnologia com o emprego de processos fotocatalíticos pode provocar a mineralização total de compostos orgânicos simples e até mesmo de substâncias recalcitrantes. O objetivo deste trabalho foi estudar a Fotólise e fotocatálise do corante eosina amarela usando catalisador a base de argila. O teste fotocatalítico com 1,0 g.L-1 de catalisador foi o que apresentou melhor resultado no processo de fotocatálise heterogênea de 2,03 mol.L-1 de eosina amarela.

Palavras chaves

sepiolita; TiO2; degradação

Introdução

A eosiana amarela (EA) é um corante aniônico hidrofílico e de cor de rosa. É aplicado para colorir lâminas microscópicas contendo bactérias de espécies Gram, células do sangue e também é utilizado em diversos campos industriais como pigmento. Informações sobre toxicidade confirmam como efeitos nocivos deste corante irritação na pele e danos aos olhos, fígado e rins (Anitha, Kumar e Kumar, 2016). Os processos oxidativos avançados (POA’s) demonstram ser uma técnica com elevado potencial para degradação de moléculas resistentes. E baseiam-se na produção de radicais altamente reativos(Liu, et al. 2016; Expósito, et al. 2017) Os radicaistêmuma vida curta e reagem rapidament epodendo mineralizar poluentes orgânicos. Um dos POA’s mais interessantes consiste no uso de semicondutores como fotocatalisadores. O semicondutor TiO2 tem sido extensivamente estudado devido apresentar elevada foto-reatividade, boa estabilidade, baixo preço e boa capacidade de geração dos pares elétron-lacuna quando irradiado por luz ultravioleta que favorecem a formação de radicais que reagem com moléculas orgânicas (permitindo a sua degradação (Naeem e Ouyang, 2013; Zhang, et al.2017). O objetivo deste trabalho foi estudar a Fotólise e fotocatálise do corante eosina amarela usando catalisador a base de argila.

Material e métodos

A argila utilizada foi a sepiolita, cedida gentilmente pelo grupo de pesquisa do Prof. Dr. César Iborra Viseras da Universidade de Granada, incoporada com dióxido de titânio, denominada como SEP-TiO2. O corante orgânico eosina amarela (C20H6Br4Na2O5), 691.86 g/mol,da Dinâmica. Para realização dos ensaios de fotólise e fotocatálise foi utilizada uma câmara de radiação constituída por uma plataforma elevatória, um agitador magnético, um reator fotoquímico acoplado a um banho termostatizado e uma lâmpada de mercúrio sem bulbo de 125 W. Como fonte de radiação ultravioleta tem-se, na parte superior da câmara, uma lâmpada de vapor de mercúrio de 125 watts sem bulbo. A intensidade emitida pela lâmpada foi monitorada com um radiômetro (HANNA - HI 97500 – Luxmeter)obtendo-se o valor de ± 10,00 μW cm-2 para todas as radiações efetuadas. As soluções foram acondicionadas em um reator de vidro borosilicato de 200 mL sob agitador magnético (MARCONI-MA85 L), 700 rpm, e mantido a cerca de 6cm de distância da lâmpada. Para manutenção do controle da temperatura o sistema foi acoplado a um reator termostático (TECNAL-TE-2005) cuja temperatura manteve-se em torno de 25,0 ± 1,0 °C.

Resultado e discussão

A fotólise do corante eosina amarela em solução aquosa (2,03x10-5 mol.L-1) apresentou pico característico em 516 nm para os grupos cromóforos (Mittal, Jhare e Mittal, 2013).Com o passar do tempo de radiação houve um decréscimo do máximo de absorção relativo aos grupos cromóforos, confirmando assim o processo de degradação do corante por fotólise. No caso dos espectros de absorção do corante para o teste de degradação com o fotocatalisador (Sep-TiO2) para as concentrações de 0,5, 1,0 e 1,5 g.L-1 para o mesmo intervalo de tempo da fotólise ocorream diminuição mais acentuada dos picos de absorção máxima (516 nm) referentes ao grupo cromóforo do substrato nos três testes confirmando assim um aumento na diminuição na concentração de corante no sistema teste. A diminuição na concentração da eosina amarela pelo processo de fotólise pode ser explicada considerando que o mecanismo de degradação pode envolver a participação de oxigênio singlete e pela formação de espécies reativas (hidroxilas e hidroperóxido). Essas espécies podem ser formadas através da interação entre a radiação ultravioleta, moléculas de água e o oxigênio dissolvido no meio reacional ou presente sobre a superfície da solução irradiada (Yassumoto, Monezi e Takasshima, 2009). O melhor resultado foi para o teste fotocatalítico com 1,0 g.L-1 de fotocatalisador com um percentual 15,5% mais eficiente em relação a fotólise. A diminuição na eficiência da fotodegradação de EA para a concentração com 1,5 g.L-1 de fotocatalisador pode ser explicada pelo aumento da quantidade de material em suspensão no meio reacional impedindo a incidência da radiação UV na solução. A alta concentração de fotocatalisador aumenta a opacidade da suspensão e o espalhamento da luz UV, impedindo assim a passagem total de radiação.

Conclusões

Para o tempo de 150 min de irradiação com 1,0 g.L-1 de fotocatalisador obteve-se uma taxa de degradação de 69,13% do corante eosina amarela. Este resultado apresentou uma eficiência percentual 15,5% a mais que a fotólise. O teste fotocatalítico com 1,0 g.L-1 de catalisador foi o que apresentou melhor resultado no processo de fotocatálise heterogênea de 2,03 mol.L-1 de eosina amarela.

Agradecimentos

FAPEPI, LIMAV e CNPq

Referências

Anitha, T., Kumar, P. S., e Kumar, K. S. (2016). Journal of Water Process Engineering, 13, 127–136.

Arques, A., Amat, A. M., Santos-Juane, L., Vercher, R. F., Marín, M. L., e Miranda, M. A. (2007). Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 271, 221-226.
Expósito, A. J., Patterson, D. A., Mansor, W. S. W.,Monteagudo, J. M., Emanuelsson. E.,Sanmartín, I., e Durán, A. (2017). Journal of Environmental Management, 187, 504-512.

Liu, B., Wang, D., Yu, G., eMeng, X. (2013). Oceanic and Coastal Sea Research, 3, 500-508.
Mittal, A., Jhare, D., eMittal, J (2013).. Journal of Molecular Liquids, 179, 133-140
Naeem, K., e Ouyang, F. (2012). Journal of Environmental Sciences, 25(2), 399–404.

Yassumoto, L., Monezi, N. M., e Takashima, K. (2009). Semina: Exact and Technological Sciences, 30, 117- 124.

Zhang, Z., Zuo, G., Lu, X., Tang, C., Cao, S., Yu, M. (2017). Journal of Colloid and Interface Science, 490, 774–782.