Síntese de espumas vítreas decoradas com partículas de óxido de nióbio para aplicação fotocatalítica
Resumo
O descarte inadequado de corantes sintéticos em meios hídricos é uma preocupação constante dos órgãos de saúde pública. Tais efluentes coloridos se não tratados de forma correta podem acarretar diversos danos ambientais. Uma alternativa atraente para o tratamento desse tipo de efluente é aquela que utiliza semicondutores em suspensão para fotodegradar tais compostos orgânicos. Porém, a recuperação desses pós é complexa e necessita de processos de separação caros. Dessa forma, a utilização de espumas vítreas, material com elevada área superficial e poroso, como material suporte para a deposição de catalisadores pode ser uma opção interessante para diminuir os custos do processo de purificação. Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivo obter espumas vítreas, utilizando o vidro de resíduos de lâmpadas fluorescentes e casca de ovo como agente espumante, decoradas com óxidos de nióbio, visando a aplicação em sistemas de fotocatálise para degradação do corante sintético Amarelo Tartrazina presente em solução aquosa. As espumas vítreas foram sintetizadas utilizando 5% de agente espumante a 700 °C. A decoração com partículas do catalisador óxido de nióbio foi realizada em forno micro-ondas, sob diferentes temperaturas, de 130, 145 e 160 ºC, pressão controlada de 5 kgf. cm-2, e tempos de síntese de 5, 10 e 15 min. A influência dos parâmetros de sínteses sobre a decoração das espumas foi avaliada. As espumas vítreas, bem como as espumas decoradas com óxido de nióbio foram caracterizadas através das técnicas de difração de Raios X, fluorescência de Raios X, espectroscopias Raman e na região do infravermelho, e microscopias óptica e eletrônica de varredura. Ainda, as espumas vítreas decoradas com Nb2O5 tiverem seus band gaps ópticos elucidados através da técnica de reflectância difusa. Os sistemas sintetizados apresentaram band gap óptico na faixa de 2,8 a 3,2 eV. Através da microscopia eletrônica de varredura é possível confirmar a decoração das espumas vítreas com Nb2O5, apresentando diferentes morfologias de crescimento. Ainda, foi possível verificar que a temperatura de síntese tem forte influência no formato das partículas de óxido de nióbio depositadas sobre as espumas vítreas. Sistemas sintetizados a 160 oC por 15 min apresentam partículas com formato de micro bastões, que se organizam dando origem a uma “floresta de bastões”. Os ensaios de fotocatálise do corante sintético Amarelo Tartrazina foram realizados utilizando um reator com seis lâmpadas de vapor de mercúrio de 15 W. Testes utilizando espumas vítreas decoradas com óxido de nióbio, espumas vítreas e somente a fonte de luz, foram realizados. Através dos resultados obtidos, foi possível verificar que todas as composições de espumas decoradas com Nb2O5 apresentaram propriedades fotoativas e foram eficientes na degradação do corante sintético, sendo o sistema produzido à 160 oC e 15 min o mais fotoativo. A utilização de espumas vítreas como material suporte para materiais catalisadores se apresenta como uma alternativa potencial e de resultados significativos para a fotocatálise, eliminando a etapa de separação do catalisador em suspensão.