Tratamento de efluentes industriais através de processos fotocatalíticos com nanopartículas de TiO2

Abstract

Nos últimos anos, novos materiais têxteis têm vindo a ser desenvolvidos, através da utilização de ferramentas de base nanotecnológica. Estes têm sido amplamente investigados com o intuito de serem empregues em várias áreas da ciência e tecnologia. Esta multidisciplinaridade de alteração de superfícies torna-se, desta forma, uma estratégia essencial com o objetivo de combinar diferentes propriedades físicas e químicas para obtenção de um material multifuncional. O desenvolvimento de superfícies têxteis com propriedades autolimpantes possui um enorme potencial combinando a possibilidade de reduzir o impacto ambiental relacionado com fenómenos de poluição (provocada por efluentes líquidos), bem como a sua versatilidade no que concerne à sua aplicação a quaisquer geometrias de peças. A libertação de efluentes líquidos não tratados, provenientes principalmente das indústrias têxteis e esgotos sanitários, em rios e lagos provocam um sério desequilíbrio nos ecossistemas. A necessidade de materiais versáteis que minimizem a ocorrência deste tipo de poluição torna-se quase que vital para o momento atual. Neste contexto, a atividade fotocatalítica dos nanomateriais à base de dióxido de titânio (TiO2) em aplicações têxteis tem sido identificada como um vetor estratégico com um elevado impacto industrial. A utilização da fotocatálise heterogénea representa uma solução com elevado potencial de aplicação tecnológica a muitos setores de atividade industrial. Nesta dissertação foram funcionalizados substratos de vidro e substratos têxteis. Os substratos têxteis utilizados foram o algodão (100%), o ácido poli-lático e a intertela. A deposição de nanopartículas de TiO2 foi efetuada com recurso à utilização de duas técnicas diferentes, nomeadamente a técnica por dip-coating (imersão) no caso dos vidros, e por foulardagem no que se refere aos substratos têxteis. As amostras foram caracterizadas através da utilização das técnicas de Microscopia Eletrónica de Varrimento, testes de molhabilidade (medição de ângulo de contacto) e espectrofotometria UV-Visível. A atividade fotocatalítica das amostras foi estudada pela avaliação da degradação de uma solução aquosa do corante Rodamina B. Para o efeito, a solução aquosa do corante Rodamina B foi sujeita à ação de radiação ultravioleta na presença de um fotocatalisador, o dióxido de titânio (TiO2), e a variação da sua concentração foi monitorizada ao longo do tempo através de espectrofotometria UV-Visível. A variação da concentração da solução aquosa do corante está diretamente relacionada com a eficiência e velocidade de degradação fotocatalítica das amostras.

In recent years, new textile materials have been developed through the use of nanotechnology-based tools. These have been extensively investigated in order to be employed in various fields of science and technology. This multidisciplinary of changing surface becomes thus an essential factor in order to combine different physical and chemical properties for obtaining a multifunctional material. The development of self-cleaning textile surfaces with combined properties has a huge potential to reduce the environmental impact related pollution (caused by effluents) and its versatility of application to any geometry. The release of untreated wastewater, mainly from textile industries and sewage in rivers and lakes cause a serious imbalance in the ecosystem. The need for versatile materials that minimize the occurrence of this type of pollution becomes almost vital to the current moment. In this context, the photocatalytic activity of nanomaterials based on titanium dioxide (TiO2) in textile applications has been identified as a strategic vector with a high industrial impact. The use of heterogeneous photocatalysis is a solution with high potential for technological application in many sectors of industrial activity. In this dissertation glass and textiles substrates were functionalized. Textile substrates used were cotton (100%), poly lactic acid and -intertela (polyester based). The deposition of TiO2 nanoparticles was performed with the use of two different techniques, including by dip-coating technique (immersion) in the case of windows, and padding with regard to textile substrates. The samples were characterized by the use of electron microscopy SEM, tests of wettability (contact angle measurement) and UV-Visible spectrophotometry. The photocatalytic activity of the samples was evaluated by measuring the degradation of aqueous dye Rhodamine B. For this purpose, the aqueous solution of Rhodamine B dye was subjected to the action of ultraviolet radiation in the presence of a photocatalyst, titanium dioxide (TiO2), and the variation of their concentration was monitored over time by UV-Visible spectrophotometry. The variation of the concentration of the aqueous solution of the dye is directly related to the efficiency and speed of photocatalytic degradation of the samples.