Publicação
Produção de membranas fotocatalíticas nanocompósitas para descontaminação de água
| Resumo: | A poluição aquática é um problema global preocupante, que afeta o meio ambiente e a saúde humana, e tende a se agravar nos próximos anos. Entre os diversos problemas ambientais, os contaminantes persistentes representam um dos maiores riscos, devido aos seus efeitos tóxicos em organismos aquáticos e no ser humano. Esses contaminantes caracterizam-se pela elevada estabilidade química, o que os torna extremamente resistentes a processos de remediação biológicos e físico-químicos. Nesse contexto, surge a necessidade urgente de desenvolver novos materiais e metodologias capazes de eliminar eficientemente esses contaminantes do meio aquático, sem elevados custos operacionais. A fotocatálise surge como uma abordagem eficaz nessa na remoção. Uma das possibilidades para que os materiais fotocatalíticos possam ser reutilizados, é a sua incorporação em uma matriz polimérica. Este trabalho centra-se no estudo da degradação do antibiótico ciprofloxacina por tratamento fotocatalítico. Para isso, foram desenvolvidas membranas de poli(fluoreto de vinilidenohexafluoropropileno) P(VDF-HFP) incorporando 10% (em peso) de nanopartículas fotocatalíticas de dióxido de titânio (TiO2), pelo método de separação de fases por não solvente e induzido termicamente (N-TIPS). Essas membranas foram caracterizadas e tiveram suas propriedades físico-químicas avaliadas. Em seguida, realizou-se a degradação fotocatalítica com incidência de radiação UV (ultravioleta) para remoção do contaminante, utilizando as membranas produzidas. Os resultados demonstraram que as membranas de TiO2/P(VDF-HFP), em sua maioria, apresentaram estabilidade química perante as diferentes concentrações de nanopartículas de TiO2 nas membranas (2,5%, 5%, 10% e 20%), e também, mediante modificações no processo de síntese: temperatura e concentração de solvente (DMF) no banho de coagulação. Com exceção da membrana 8:2 (DMF:água), todas apresentaram ângulo de contacto menor que 90°, expondo a natureza hidrofílica das mesmas. As membranas selecionadas para a degradação fotocatalítica, preparadas a 40°C em banho de coagulação com proporção de 6:4 (DMF:água), permitiram a degradação em luz ultravioleta de 48,4% e 48,1% da ciprofloxacina, na 1ª e 2ª utilização respectivamente, em até 6 horas de processo. Essas membranas representam uma nova tecnologia para a degradação de diversos contaminantes persistentes e podem, futuramente, ser aplicadas em sistemas de tratamento de água em diversos países. |
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| Autores principais: | Vieira, Heloísa |
| Assunto: | Contaminantes persistentes Fotocatálise Membranas Nanopartículas N-TIPS Remediação aquática Aquatic remediation Membranes Nanoparticles Persistent contaminants Photocatalysis |
| Ano: | 2024 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | A poluição aquática é um problema global preocupante, que afeta o meio ambiente e a saúde humana, e tende a se agravar nos próximos anos. Entre os diversos problemas ambientais, os contaminantes persistentes representam um dos maiores riscos, devido aos seus efeitos tóxicos em organismos aquáticos e no ser humano. Esses contaminantes caracterizam-se pela elevada estabilidade química, o que os torna extremamente resistentes a processos de remediação biológicos e físico-químicos. Nesse contexto, surge a necessidade urgente de desenvolver novos materiais e metodologias capazes de eliminar eficientemente esses contaminantes do meio aquático, sem elevados custos operacionais. A fotocatálise surge como uma abordagem eficaz nessa na remoção. Uma das possibilidades para que os materiais fotocatalíticos possam ser reutilizados, é a sua incorporação em uma matriz polimérica. Este trabalho centra-se no estudo da degradação do antibiótico ciprofloxacina por tratamento fotocatalítico. Para isso, foram desenvolvidas membranas de poli(fluoreto de vinilidenohexafluoropropileno) P(VDF-HFP) incorporando 10% (em peso) de nanopartículas fotocatalíticas de dióxido de titânio (TiO2), pelo método de separação de fases por não solvente e induzido termicamente (N-TIPS). Essas membranas foram caracterizadas e tiveram suas propriedades físico-químicas avaliadas. Em seguida, realizou-se a degradação fotocatalítica com incidência de radiação UV (ultravioleta) para remoção do contaminante, utilizando as membranas produzidas. Os resultados demonstraram que as membranas de TiO2/P(VDF-HFP), em sua maioria, apresentaram estabilidade química perante as diferentes concentrações de nanopartículas de TiO2 nas membranas (2,5%, 5%, 10% e 20%), e também, mediante modificações no processo de síntese: temperatura e concentração de solvente (DMF) no banho de coagulação. Com exceção da membrana 8:2 (DMF:água), todas apresentaram ângulo de contacto menor que 90°, expondo a natureza hidrofílica das mesmas. As membranas selecionadas para a degradação fotocatalítica, preparadas a 40°C em banho de coagulação com proporção de 6:4 (DMF:água), permitiram a degradação em luz ultravioleta de 48,4% e 48,1% da ciprofloxacina, na 1ª e 2ª utilização respectivamente, em até 6 horas de processo. Essas membranas representam uma nova tecnologia para a degradação de diversos contaminantes persistentes e podem, futuramente, ser aplicadas em sistemas de tratamento de água em diversos países. |
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