Dissertação
Desenvolvimento de espumas vítreas para aplicação como fotocatalisador de corante têxtil.
Registro en:
CRUZ, Gustavo Menim. Desenvolvimento de espumas vítreas para aplicação como fotocatalisador de corante têxtil. 2022. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Estadual de Ponta Grossa. Ponta Grossa. 2022.
Autor
Cruz, Gustavo Menim
Institución
Resumen
The final disposal of solid waste has gained more and more importance, whether due to the
environmental and/or economic appeal, among these materials, glass and batteries stand out. In
this work, waste of flat glass and spent alkaline batteries were used as raw materials in the
production of foam glass, aiming at their use in the degradation of textile dyes through
Advanced Oxidative Processes (AOPs). The foam glass obtained were characterized by field
emission scanning electron microscopy (SEM-FEG), X-ray diffractometry (XRD), volumetric
expansion, apparent porosity and density, diffuse reflectance, adsorption and degradation
efficiency were calculated using as target molecule the methylene blue dye, quantified by
spectrophotometry in the visible region (UV-Vis). The XRD results of the anode and cathode
of spent batteries demonstrated components and the presence of the phases of compounds that
can act as foaming agents in obtaining foam glass, highlighting the environmental character of
this work, since these residues can replace commercial foaming agents. The physical analysis
of the batteries showed densities that ranged from 0.4 g cm-3
to 0.8 g cm-3
of the samples
obtained with alkaline batteries, in addition to an apparent porosity of up to 64%. The
adsorption tests using the foam glass with the presence of both the anode and cathode of the
batteries showed a removal of about 10% of the dye and showed a degradation efficiency of up
to 95%, after 3 hours of exposure to a LED lamp with 15W power. The DOE showed that, with
the parameters established, there is no significant effect on the power of the lamp used, nor on
the pH of the solution, which allows the use of lamps of lower power and the use of their pH
without alteration, only being the presence of H2O2 is required. These results indicate the
viability of using residues to obtain and use foam glass for photocatalysis. A disposição final de resíduos sólidos adquire cada vez mais importância, seja pelo apelo
ambiental ou pelo econômico e, dentre estes materiais, destacam-se o vidro e as pilhas. Neste
trabalho utilizaram-se resíduos de vidro plano e de pilhas alcalinas exauridas, como matérias
primas na produção de espumas vítreas, visando sua utilização na degradação de corantes
têxteis por meio de Processos Oxidativos Avançados (POAs). As amostras obtidas foram
caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura por efeito de campo (MEV-FEG) e
difratometria de raios X (DRX). Foram também determinadas a expansão volumétrica,
porosidade e densidade aparente. As amostras de espumas vítreas, contendo o material obtido
a partir do cátodo das pilhas alcalinas exauridas apresentaram poros fechados, com porosidade
aparente em torno de 60% e densidade de 0,5 g cm-3
. Os ensaios de adsorção e eficiência de
degradação foram realizados utilizando como molécula alvo o corante azul de metileno, e a
eficiência foi quantificada por meio de espectrofotometria na região do visível (UV-Vis). Os
ensaios de adsorção utilizando as espumas vítreas, com a presença tanto do material contido no
ânodo como no cátodo da pilha, apontaram uma remoção de cerca de 10% do corante e
eficiência de degradação de até 95%, após 3 horas de exposição à uma lâmpada do tipo LED
com potência de 15W. O planejamento experimental realizado mostrou que, com os parâmetros
estabelecidos, não há efeito significativo para a potência da lâmpada utilizada e nem para o pH
da solução, o que possibilita a utilização de lâmpadas de menores potências e não é necessária
a mudança de pH, somente a presença de H2O2. Estes resultados indicam a viabilidade da
utilização destes resíduos na obtenção e utilização de espumas vítreas para fotocatálise