Desenvolvimento de novos compósitos de bioplástico e zeólita/TiO2/TiO2-Fe+3 para remoção de poluentes ambientais

Abstract

The development of new composite materials with adsorption capacity and photodegradation become an increasing need for environmental pollution control. This thesis describes the development of composite type zeolite /TiO2/TiO2-Fe+3 and bioplastic composites, for use in the photodegradation of methylene blue and adsorption with n-butanol vapor photodegradation. The synthesis of composite type zeolite/TiO2/TiO2-Fe+3 was carried out by two distinct routes: mechanical mixing and sol-gel. For the synthesis of bioplastic composite was used biopolymer polylactic acid (PLA) via the solvent evaporation technique. The materials were characterized by various techniques: XRD, FEG-SEM-EDS, TEM, NMR, FTIR, TGA, DSC, N2 physisorption, SAXS, Raman. FEG-SEM results and NMR composite type zeolite/TiO2/TiO2-Fe+3 indicate a small dealuminization of zeolite, and high degree of coverage of the surface by nanoparticle TiO2/TiO2-Fe+3 through the synthesis method sol-gel. The photodegradation of methylene blue by composite zeolite/TiO2/TiO2- Fe+3 was more than 95% in ultraviolet radiation, ion doping with Fe+3 semiconductor allowed activation with visible radiation. The bioplastic composites had lower crystallinity degree of the pure PLA. Equilibrium adsorption of n-butanol (Ci = 3500 ppmv, odor level 5) in the bioplastic composite was achieved between 40-50 min for all samples tested, with a removal percentage of between 54-72%. The photodegradation with visible radiation was observed after 45 min illumination system, the formation of CO, CO2 and short chain oxygenates was confirmed by gas chromatography. These results suggest that the compounds synthesized in this work have potential applications for the tested.

O desenvolvimento de novos materiais compósitos com capacidade de adsorção e fotodegradação se torna uma necessidade cada vez maior para o controle da poluição ambiental. Este trabalho relata o desenvolvimento de compósitos do tipo zeólita/TiO2/TiO2-Fe+3 e compósitos de bioplástico, para aplicação em fotodegradação de azul de metileno e adsorção/fotodegradação de vapor de n-butanol. A síntese dos compósitos zeólita/TiO2/TiO2-Fe+3 foi realizada por duas rotas distintas: mistura mecânica e sol-gel. Para a síntese dos compósitos de bioplástico foi utilizado o biopolímero poli ácido láctico (PLA) via técnica de evaporação de solvente. Os materiais foram caracterizados através de diversas técnicas: DRX, FEG-MEV-EDS, MET, RMN, FTIR, TGA, DSC, Fisissorção de N2, SAXS, Raman. Resultados de FEG-MEV e RMN dos compósitos zeólita/TiO2/TiO2- Fe+3 indicam uma pequena desaluminização da zeólita, e alto grau de recobrimento de sua superfície pelas nanopartículas de TiO2/TiO2-Fe+3 através do método de síntese sol-gel. A fotodegradação do azul de metileno obtida pelos compósitos zeólita/TiO2/TiO2-Fe+3 foi superior a 95% com radiação ultravioleta, a dopagem com íons Fe+3 permitiu a ativação do semicondutor com radiação visível. Os compósitos de bioplástico apresentaram grau de cristalinidade inferior ao PLA puro, devido à incorporação de cargas. O equilíbrio de adsorção de n-butanol (Ci = 3500 ppmv, odor nível 5) nos compósitos de bioplástico foi atingido entre 40-50 min para as amostras testadas, com um percentual de remoção entre 54-72%. A fotodegradação com radiação visível foi observada após 45 min de iluminação do sistema, a formação de CO, CO2 e oxigenados de cadeia curta foi confirmado por cromatografia gasosa. Estes resultados sugerem que os compósitos sintetizados neste trabalho, apresentam potencial para as aplicações testadas.