Semana Acadêmica Engenharia Química

Experimentos com catalisadores de bismuto
Autora: Milena Duarte Brandestini            Orientadoras: Camila Silva Ribeiro;
Instituição: UFRGS                                                         Marla Azário Lansarin.

Nos últimos anos tem se observado um grande aumento na produção e na complexidade de efluentes gerados pela indústria, surge então a urgência em se desenvolver novas tecnologias para que o tratamento dos mesmos seja realizado de maneira eficaz e barata; Dentre as alternativas encontradas, os processos oxidativos avançados têm se mostrado vantajosos e dentre eles, destaca-se a fotocatálise heterogênea, na qual um semicondutor é utilizado como catalisador e pode levar a completa degradação do efluente. Porém, a maioria dos fotocatalisadores são ativos somente na região do ultravioleta, que constitui uma parcela de apenas 3-5% da luz solar, portanto, a fim de aproveitar de maneira mais eficaz a radição solar, o desenvolvimento de catalisadores ativos sob irradiação visível, como os de Bismuto, que possuem menores valores de band-gap, têm atraído grande interesse.

O presente trabalho tem por objetivo analisar a eficácia dos catalisadores: Bi2WO6, BiOI e BiVO4 sob a radiação solar através da quantificação da degradação do corante rodamina-B, e além disso, analisar aspectos referentes ao mecanismo pelo qual essa degradação se dá.

Os experimentos foram realizados utilizando um reator batelada irradiado pela luz solar, o meio foi mantido sob agitação constante por um agitador magnético e um borbulhador, a temperatura foi monitorada com o auxílio de um termopar do tipo K e a irradiação visível e ultravioleta foram medidas diversas vezes ao longo de cada ensaio.

Os experimentos foram divididos em duas etapas, na primeira, o reator coberto contendo 50 ml do corante rodamina-B em diferentes concentrações para cada catalisador (25 mg L-1 para Bi2WO6 e BiVO4 e 50 mg L-1 para BiOI), juntamente com 0,05g catalisador foi colocado em um ultrassom por 30 minutos, então após esse período foi colocado por mais 30 minutos sob agitação, com borbulhador, sistema seringa-cateter e termopar acoplados, até atingir o equilíbrio adsorção-dessorção; na segunda etapa o reator  foi descoberto e a partir desse momento foram coletadas amostras nos tempos 0, 15, 30, 60 e 90 minutos, elas foram mantidas no escuro e posteriormente analisadas em espectrofotômetro. Além disso, o mesmo padrão de ensaios foi realizado em um reator batelada encamisado sob irradiação de uma lâmpada de LED e com a adição de 60µL de isopropanol e 0,05 g de EDTA, que atuam como agentes sequestrantes, a fim de analisar o mecanismo preferencial pelo qual se dá a degradação.

As maiores degradações foram obtidas com o catalisador Bi2WO6, seguido do catalisador BiOI e então do catalisador BiVO4, a adição de isopropanol não influenciou na degradação do corante, logo a liberação do íon hidroxila não é o mecanismo principal e sim a oxidação que ocorre entre a lacuna e banda de valência, altamente prejudicada pela adição de EDTA.

Serão realizados posteriormente ensaios de impregnação com o catalisador Bi2WO6, que demonstrou a maior atividade fotocatalítica perante os demais, a fim de aumentar sua eficiência.