Fotocatalisadores sustentáveis de alta e baixa densidade: uma proposta para tratamento de efluentes

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorMagalhães, Fabiano-
Autor(es): dc.contributorCaetano, Aline Aparecida-
Autor(es): dc.contributorBianchi, Maria Lucia-
Autor(es): dc.contributorLeal Neto, Jonas-
Autor(es): dc.contributorPenido, Evanise Silva-
Autor(es): dc.contributorAndrade, Fabricio Vieira-
Autor(es): dc.creatorChembEze, Tibúrcio da Gracinda Lopes-
Data de aceite: dc.date.accessioned2026-02-09T11:34:06Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2026-02-09T11:34:06Z-
Data de envio: dc.date.issued2025-09-29-
Data de envio: dc.date.issued2025-08-22-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://repositorio.ufla.br/handle/1/60349-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1142550-
Descrição: dc.descriptionThe growing demand for sustainable technologies for wastewater treatment has driven the development of photocatalysts derived from industrial by-products. In this work, high- and low-density photocatalysts were prepared and evaluated using electric arc furnace dust (EAFD) and commercial zinc oxide (ZnO) as active phases. High-density materials (EAFD/A) were obtained by employing construction sand as a support, whereas low-density materials (EAFD/C/EP) were prepared with expanded perlite coated with carbon (C/EP), using bio-oil as the carbon precursor. These materials were applied to the degradation of model contaminants, namely the textile dye Remazol Black and the pharmaceutical paracetamol, both under UV irradiation. Reaction conditions were optimized by varying the mass of EAFD (15, 30, 60, and 90 mg) and the irradiation power (15, 36, and 51 W), with the best performance obtained at 60 mg of photocatalyst and 51 W. X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (XRF) analyses revealed that EAFD contained ZnO, SiO₂, and MgO phases, whereas sand was composed predominantly of SiO₂. SEM images and elemental mapping confirmed the heterogeneous dispersion of EAFD on sand, with rounded particles of different sizes. Sedimentation tests indicated high separation efficiency, with up to 98% sedimentation after 60 minutes for the tested samples. Photocatalysts 20EAFD/A, 40EAFD/A, and 60EAFD/A achieved discoloration efficiencies of 32%, 27%, and 42%, respectively. For the low-density materials, XRD analysis revealed amorphous phases in EP, C/EP, and C/EP 300, while EAFD/C/EP and ZnO/C/EP exhibited ZnO as the predominant phase, confirming successful impregnation. SEM images showed lamellar and irregular structures of varying sizes, and XRF results indicated that EP and C/EP were mainly composed of SiO₂, while EAFD/C/EP and ZnO/C/EP contained 9.38% and 27.68% ZnO, respectively. Surface area analysis showed very low specific surface areas for EAFD, ZnO, and EP (1.2–4.6 m²g⁻¹), whereas C/EP, C/EP 300, and EAFD/C/EP reached 155, 216, and 107.4 m²•g⁻¹, respectively. Photocatalytic tests performed with the dye dissolved in deionized and river water demonstrated high efficiency for EAFD/C/EP and ZnO/C/EP, with ZnO/C/EP achieving 99% discoloration. Reuse tests indicated that EAFD/C/EP lost efficiency after the fourth reaction cycle, while ZnO/C/EP maintained 40% efficiency after five reuse cycles. The decrease in photocatalytic activity was associated with the leaching of EAFD and ZnO particles from the C/EP surface. Thematerials prepared in this study exhibited good photocatalytic efficiency, ease of separation from the reaction medium, and cost reduction, highlighting their strong potential for large-scale application in wastewater treatment.-
Descrição: dc.descriptionFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)-
Descrição: dc.descriptionA crescente demanda por tecnologias sustentáveis para o tratamento de efluentes motivou o desenvolvimento de fotocatalisadores a partir de coprodutos industriais. Neste trabalho, foram preparados e avaliados fotocatalisadores de alta e baixa densidade utilizando pó de aciaria elétrica (PAE) e óxido de zinco (ZnO) comercial como fases ativas. Os materiais de alta densidade (PAE/A) foram obtidos empregando areia da construção civil como suporte, enquanto os de baixa densidade (PAE/C/PE) foram preparados com perlita expandida revestida com carvão (C/PE), utilizando bio-óleo como precursor do carvão. Estes materiais foram utilizados para degradação dos contaminantes modelo: o corante têxtil preto remazol e o fármaco paracetamol, ambos sob radiação UV, variando-se a massa de PAE (15, 30, 60 e 90 mg) e a potência da radiação (15, 36 e 51 W),permitiram determinarmelhor condição sendo a condição de 60 mg e 51 W a mais eficiente. Os resultados obtidos por difração do raiosX e fluorescência de raios X mostraram que o PAE contém fases de ZnO, SiO₂ e MgO, enquanto a areia é composta predominantemente por SiO₂. As análises de MEV e mapeamento confirmaram a dispersão heterogênea do PAE na areia, com partículas arredondadas de diferentes tamanhos. Ensaios de sedimentação indicaram elevada eficiência de separação, com até 98% de sedimentação após 60 minutos para as amostras testadas. Os fotocatalisadores 20PAE/A, 40PAE/A e 60PAE/A apresentaram descoloração de 32%, 27% e 42%, respectivamente. Para os materiais de baixa densidade, análises por DRX revelaram fases amorfas em PE, C/PE e C/PE 300, enquanto PAE/C/PE e ZnO/C/PE exibiram predominância de ZnO, confirmando a impregnação bem-sucedida. As imagens de MEV evidenciaram estruturas lamelares e irregulares, e a FRX demonstrou que PE e C/PE são constituídos majoritariamente por SiO₂, ao passo que PAE/C/PE e ZnO/C/PE apresentaram teores de ZnO de 9,38% e 27,68%, respectivamente. Os valores de área superficial obtidos mostraram que o PAE, ZnO e PE possuem área superficial específica muito baixas (1,2 a 4,6 m2g-1) e as amostras C/PE, C/PE 300 e PAE/C/PE apresentam área superficial 155, 216 e 107,4 m2g-1, respectivamente. Os resultados das reações fotocatalíticas realizadas com o corante dissolvido em água deionizada e em água de rio, mostraram que os fotocatalisadores PAE/C/PE e ZnO/C/PE apresentam alta eficiência, principalmente o fotocatalisador ZnO/C/PE que descoloriu 99% do corante. Testes de reuso mostram que o fotocatalisador PAE/C/PE perde eficiência após a quarta reação, enquanto que o ZnO/C/PE ainda apresentou 40 % de eficiência na quinta reação de reuso. Experimentos mostraram que a perda de atividade fotocatalítica dos fotocatalisadores está relacionada com a lixiviação de partículas de PAE e ZnO da superfície do C/PE. Sendo assim, pode-se concluir que os materiais preparados neste trabalho apresentaram boa eficiência fotocatalítica, facilidade de separação no meio reacional, o que simplifica sua aplicação e reduz custos contribuindo com alto potencial para aplicação em larga escala.-
Descrição: dc.descriptionSociais-
Descrição: dc.descriptionTecnológico-
Descrição: dc.descriptionEconômicos-
Descrição: dc.descriptionMeio ambiente-
Descrição: dc.descriptionSaúde-
Descrição: dc.descriptionTecnologia e produção-
Descrição: dc.descriptionTrabalho-
Descrição: dc.descriptionODS 6: Água potável e saneamento-
Descrição: dc.descriptionODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura-
Descrição: dc.descriptionODS 11: Cidades e comunidades sustentáveis-
Descrição: dc.descriptionODS 12: Consumo e produção responsáveis-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Publicador: dc.publisherUniversidade Federal de Lavras-
Publicador: dc.publisherPrograma de Pós-Graduação em Agroquímica-
Publicador: dc.publisherUFLA-
Publicador: dc.publisherbrasil-
Publicador: dc.publisherDepartamento de Química-
Publicador: dc.publisherInstituto de Ciências Naturais (ICN)-
Direitos: dc.rightsAttribution-NoDerivs 3.0 Brazil-
Direitos: dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/-
Palavras-chave: dc.subjectFotocatálise-
Palavras-chave: dc.subjectÓxido de Zinco-
Palavras-chave: dc.subjectResíduos Industriais-
Palavras-chave: dc.subjectSaneamento Ambiental-
Palavras-chave: dc.subjectTratamento de águas residuais-
Palavras-chave: dc.subjectTratamento de Efluentes-
Palavras-chave: dc.subjectControle da poluição hídrica-
Palavras-chave: dc.subjectPhotocatalysis-
Palavras-chave: dc.subjectZinc Oxide-
Palavras-chave: dc.subjectIndustrial Waste-
Palavras-chave: dc.subjectEnvironmental Sanitation-
Palavras-chave: dc.subjectWastewater Treatment-
Palavras-chave: dc.subjectEffluent Treatment-
Palavras-chave: dc.subjectWater Pollution Control-
Palavras-chave: dc.subjectCiências Exatas e da Terra-
Título: dc.titleFotocatalisadores sustentáveis de alta e baixa densidade: uma proposta para tratamento de efluentes-
Título: dc.titleSustainable high and low density photocatalysts: a proposal for effluent treatment-
Tipo de arquivo: dc.typetese-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras (RIUFLA)

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