Fotodegradação do glicerol para tratamento de efluentes industriais

Abstract

Em empresas de produção de biodiesel e da área de produtos de higiene pessoal, há dificuldades em tratar seus efluentes industriais, devido às águas residuais estarem contaminadas com o glicerol. A presença deste composto orgânico pode ocasionar a morte total ou parcial de lodos ativados em estações de tratamento de efluentes. Dessa forma, torna-se importante estudar técnicas que possibilitem a degradação do glicerol em efluentes industriais. Uma opção é a fotodegradação do glicerol, em que na presença de um sólido semicondutor, como TiO2, e de radiação solar, o glicerol presente em águas residuais, é oxidado. A adição de dopantes, como metais nobres ou óxidos, ao dióxido de titânio aumentam a atividade fotocatalítica. Neste trabalho, catalisadores de TiO2 impregnados com cobre foram sintetizados e utilizados na degradação fotocatalítica do glicerol. Os catalisadores foram caracterizados por difração de raios X, fluorescência de raios X e Fisissorção de nitrogênio , que confirmaram a presença de cristais de CuO e de TiO2, na fase rutilo, e a concentração de cobre foi de 0,95% (m/m), para o catalisador com teor nominal de 1,25% (m/m) e 2,10% (m/m), para o catalisador com teor nominal de 3,00% (m/m). Áreas específicas de 27 e 31 m2/g, e diâmetro dos poros de 136 e 134 Å, respectivamente, foram encontrados para os catalisadores com 1,25 e 3,00% de cobre. A concentração de glicerol no meio reacional foi quantificada por Spot-test com imagens digitais, que foi comparada aos valores obtidos por espectroscopia no UV-visível. Foi realizado o acompanhamento da cinética das reações fotocatalíticas e, em um tempo de reação de 4 horas com 300 mg/mL de 3,00%(m/m) CuO/TiO2 e concentração inicial de glicerol de 100 mg/L, houve a degradação do glicerol a cerca de 50% de sua concentração inicial.

In biodiesel production and personal care products companies, there are difficulties in treating their industrial effluents due to the wastewater contaminantion with glycerol. The presence of this organic compound can cause the total or partial death of activated sludge in effluent treatment plants. Thus, it becomes important to study techniques that enable the degradation of glycerol in industrial effluents. One option is the photodegradation of glycerol, in which in the presence of a solid semiconductor, such as TiO2, and solar radiation, the glycerol present in wastewater is oxidized. The addition of dopants, such as noble metals or oxides, to titanium dioxide increases the photocatalytic activity. In this work, copper-impregnated TiO2 catalysts were synthesized and used for the photocatalytic degradation of glycerol. The catalysts were characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence and N2 physisorption, which confirmed the presence of CuO and TiO2 crystals, in the rutile phase, and the copper concentration was 0.95 wt.% for the catalyst with 1.25 wt.% nominal content and 2.10% for the catalyst with 3.00 wt.% nominal content;the specific area was 27 and 31 m2/g and the pore diameter was 136 and 134 Å, respectively. The glycerol concentration was quantified by Spot-tests with digital images, which was compared with the values obtained by UV-visible spectroscopy. From the calibration curves, it was possible to establish that the Spot-test technique presents itself as a simple analytical technique compatible with UV-vis spectroscopy. The kinetics of the photocatalytic reactions were monitored, and, in a 4-hour test, performed with 300 mg/mL of 3.00% CuO/TiO2 and initial glycerol concentration of 100 mg/L, there was about 50% degradation of glycerol.