Decolorization of Reactive Black 5 Dye by Heterogeneous Photocatalysis with TiO2/UV

Abstract

Reactive Black 5 (RB5) is an azo dye widely used in the textile industry because of its high chemical stability. Since it does not entirely fix on the fabrics, it pollutes water sources. In this work, the decolorization of aqueous solutions with RB5 was performed by heterogeneous photocatalysis with TiO2/UV. The reaction was carried out in an aluminum photoreactor equipped with five lamps. The effect of TiO2 (0.1, 0.175, and 0.25 g L-1), RB5 concentration (50, 75, and 100 mg L-1), and pH (3, 7, and 11) was evaluated for 14 h, using a Box–Behnken experimental statistical design. Complete decolorization of RB5 was obtained at 14 h, employing 0.175 g L-1 TiO2, 50 mg L-1 RB5, and pH 3. A 98.44% of decolorization was achieved in 10 h (0.25 g L-1 of TiO2, 50 mg L-1 of RB5, and pH 7). The highest decolorization percentage of RB5 (99.51%) was obtained at 10 h of exposure to UV light, using 0.5 g L-1 of TiO2, 50 mg L-1 of the dye, and a pH of 3. Cytotoxicity tests on the HepG2 cell line indicated that photocatalytic degradation of RB5 did not generate cytotoxic byproducts.

El Negro Remazol B (NRB) es un colorante azoico, usado en la industria textil por su estabilidad química. Este tinte no se fija al 100%, ocasionando contaminación en el agua. En este trabajo se evaluó la decoloración de soluciones acuosas con NRB mediante fotocatálisis heterogénea con TiO2/UV. La reacción se realizó en un fotorreactor de aluminio equipado con cinco lámparas. El efecto de la concentración de TiO2 (0,1; 0,175 y 0,25 g L-1), y NRB (50, 75 y 100 mg L-1) y el pH (3, 7 y 11) fue evaluado durante 14 h, tomando un diseño estadístico experimental Box-Behnken. La decoloración completa del NRB se obtuvo después de 14 h (0,175 g L-1 de TiO2, 50 mg L-1 de NRB, y pH 3). Se alcanzó un 98,44% de decoloración después de 10 h (0,25 g L-1 de TiO2, 50 mg L-1 de NRB, y pH 7). Se encontró que el mejor porcentaje de decoloración del NRB (99,51%) se obtuvo a las 10 h de exposición a luz UV, utilizando 0,5 g L-1 de TiO2, 50 mg L-1 del colorante y un pH de 3. Los ensayos de citotoxicidad sobre la línea celular HepG2 indicaron que la degradación fotocatalítica del NRB no generó subproductos citotóxicos.

O Negro Remazol B (RNB) é um corante azoico usado na indústria têxtil pela sua estabilidade química. O corante não é fixo no tecido em 100%, então contamina as fontes de água. Neste trabalho, avaliou-se a descoloração de soluções aquosas com RNB por meio de fotocatálise heterogênea com TiO2/UV. A reação foi feita no fotoreactor de alumínio com cinco lâmpadas. O efeito da concentração de TiO2 (0,1; 0,175 e 0,25 g L-1), RNB (50, 75 e 100 mg L-1) e pH (3, 7 e 11) foi avaliado durante 14 h utilizando o modelo estatístico Box-Behnken. Ás 14 h, foi atingida a descoloração completa do RNB (pH 3; 0,175 g L-1 de TiO2 e 50 mg L-1 de RNB). Utilizando 0,25 g L-1 de TiO2, 50 mg L-1 de RNB e pH 7, obteve-se descoloração de 98,44% em 10 h. Encontrou-se que a melhor porcentagem de descoloração do RNB (91,51%) foi obtida com 10 h de exposição à luz UV usando 0,5 g L-1 de TiO2, 50 mg L-1 do corante e pH de 3. Adicionalmente, os testes de citotoxicidade na linha celular HepG2 mostraram que a degradação fotocatalítica do RNB não gerou subprodutos citotóxicos.