Fotodegradação de espécies cianídricas em água de manipueira com produção simultânea de combustíveis empregando fotocatalisadores do tipo TiO2.Nix.NiO

Abstract

Várias tecnologias avançadas estão sendo desenvolvidas para o tratamento de efluentes contaminantes. Dentro desse contexto, o presente trabalho teve como foco o desenvolvimento de um sistema fotocatalítico capaz de tratar a água de manipueira, efluente da produção da farinha de mandioca, rico em espécies cianídricas e outros compostos orgânicos, com vistas a redução da carga poluente e ao mesmo tempo, recuperação de parte da energia da biomassa remanescente do beneficiamento do tubérculo. Esse estudo envolveu a síntese de TiO2 com adição de níquel pelo método sol-gel, empregando diferentes concentrações de Ni, seguido de tratamento térmico em atmosfera oxidante e oxidante/redutora. Os materiais preparados foram caracterizados por técnicas de difratometria de raios X, microscopia eletrônica de varredura e, posteriormente, empregados como fotocatalisadores no tratamento fotocatalítico da água de manipueira em um reator de bancada e atmosfera de argônio, irradiado com luz de  > 370 nm. Os resultados obtidos após tratamento fotocatalítico por 5 horas demonstram redução na concentração de espécies cianídricas de 8,93 mg L-1 de cianeto total para 5,18 mg L-1 quando tratado com o TiO2 puro e 0,19 mg L 1 quando tratada com O-Ni(15%)TiO2 (amostra obtida com 15% (mol/mol) de Ni seguido de tratamento térmico em atmosfera oxidante). O monitoramento feito por cromatografia gasosa com detectores TCD e FID, possibilitou a detecção de gases produtos de degradação das espécies cianídricas e matéria orgânica, com a presença de hidrogênio molecular, eteno e nitrogênio molecular. A produção de hidrogênio oscilou na faixa de 2,0761 µmol g-1 h-1 com o uso do TiO2 dopado com 15% (mol/mol) de Ni reduzido com hidrogênio e de 0,0985 µmol g-1 h -1 para o dióxido de titânio puro. Já a taxa de produção de eteno esteve na faixa de 0,0667 a 1,029 µmol g-1 h -1, para os materiais dopados com níquel em diferentes concentrações, não sendo detectada a produção desse gás quando TiO2 puro foi usado.

Several advanced technologies are being developed for the treatment of contaminant effluents. Within this context, the present work focused on the development of a photocatalytic system capable of treating handling cassava of water, effluent from cassava flour production, rich in cyanide species and other methods of use, with a view to reducing pollutant load and At the same time, recovery of part of the biomass energy remaining from the pipe beneficiation. This study involved the exposure of TiO2 with the addition of nickel by the sol-gel method, using different Ni filters, following the heat treatment in the oxidizing and oxidizing / reducing atmosphere. The prepared materials were characterized by X-ray difrometry techniques, scanning electron microscopy and, subsequently, used as photocatalysts in the photocatalytic treatment of cassava water in an argon bench and atmosphere reactor, irradiated with light > 370 nm. Results after photocatalytic treatment for 5 hours showed a reduction in cyanide species concentration from 8.93 mg L-1 total cyanide to 5.18 mg L-1 when treated with pure TiO2 and 0.19 mg L-1 when treated with O-Ni(15%)TiO2 (sample tested with 15% (mol/mol) Ni followed by heat treatment in oxidized atmosphere). Monitoring by gas chromatography with TCD and FID detectors enables detection of gas byproducts of degradation of cyanide species and organic materials, such as the presence of molecular hydrogen, ethylene and molecular nitrogen. Hydrogen production fluctuates in the range 2.0761 µmol g-1 h -1 using 15% (mol/mol) hydrogen-reduced Ni-doped TiO2 and 0.0985 µmol g-1.h-1 for titanium dioxide pure. There is already an ethylene production index in the range of 0.0667 to 1.029 µmol g-1.h-1, for nickel-doped materials in different tests and not detected in the production of this gas when TiO2 was used.