Discoloration of methylene blue dye using Nb2O5/UV and Nb2O5/solar systems / Descoloração do corante azul de metileno utilizando sistemas Nb2O5/UV e Nb2O5/solar

Authors

  • Leda Maria Saragiotto Colpini
  • Luan Rodrigues Real
  • Juliana Lika Makuda
  • Maria Vitória Silva Nicolini
  • Eduardo Abreu
  • Michel Zampieri Fidelis
  • Giane Gonçalves Lenzi

DOI:

https://doi.org/10.34117/bjdv6n5-518

Keywords:

Remoção de cor, Fotocatálise heterogênea, Corante têxtil.

Abstract

Devido às implicações ambientais causadas pelos efluentes contendo corantes, novas tecnologias têm sido buscadas para a degradação ou imobilização desses compostos. Neste trabalho, foi avaliado o desempenho de catalisadores de Nb2O5 na descoloração fotocatalítica do efluente da indústria têxtil azul de metileno (AM). Os experimentos foram realizados seguindo um planejamento composto com ponto central e os ensaios fotocatalíticos em uma unidade em batelada na presença de luz artificial e solar por 150 min. A descoloração das soluções em função do tempo, foi acompanhada através de medidas espectrofotométricas, realizadas no comprimento de onda de máxima absorção das soluções do corante AM. Através do planejamento experimental, observou- que a interação entre eles são estatisticamente significativos para a descoloração fotocatalítica das soluções do corante AM sob a incidência de luz artificial e solar. A maior descoloração das soluções do corante AM foi alcançada com 96% sob luz artificial, enquanto que na ação da luz solar os resultados foram mais satisfatórios, atingindo quase 100% na fotodescoloração.

References

BENINCÁ, C. Degradação do corante alimentício ponceau 4R e tratamento de efluente de uma indústria de alimentos utilizando processos oxidativos avançados. Tese de doutorado. Universidade Federal do Paraná, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Curitiba. 2012.

CATANHO, M.; MALPASS, G. R. P.; MOTHEO, A. J. Avaliação dos tratamentos eletroquímico e fotoeletroquímico na degradação de corantes têxteis. Química Nova, v. 29, p. 983-989, 2006.

COLPINI, L. M. S.; ALVES, H. J.; SANTOS, O. A. A.; COSTA, C. M. M. Discoloration and degradation of textile dye aqueous solutions with titanium oxide catalysts obtained by the sol-gel method. Dyes and Pigments, v. 76, p. 525-529, 2008.

COSTA, M. C.; SANTOS, A. B.; MOTA, F. S. B. Descoloração redutiva de corantes azo e o efeito de mediadores redox na presença do aceptor de elétrons sulfato. Química Nova, v. 33, p. 1514-1519, 2010.

GUILLARD, C.; LACHHEB, H.; HOUAS, A.; KSIBI, M.; ELALOUI, E.; HERRMANN, J-M. Influence of chemical structure of dyes, of pH and of inorganic salts on their photocatalytic degradation by TiO2 comparison of the efficiency of powder and supported TiO2. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, v. 158, p. 27-36, 2003.

HOFFMANN, M. R.; MARTIN, S. T.; CHOI, W.; BAHNEMANN, D. W. Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis. Chemical Reviews, 95, p. 69-96, 1995.

JIANG, Y.; SUN, Y.; LIU, H.; ZHU, F.; YIN, H. Solar photocatalytic decolorization of C.I. Basic Blue 41 in an aqueous suspension of TiO2-ZnO. Dyes Pigments, v. 78, p. 77-83, 2008.

JIANG, F.; YAN, T.; CHEN, H.; SUN, A.; XU, C.; WANG, X.; A g-C3N4–CdS composite catalyst with high visible-light-driven catalytic activity and photostability for methylene blue degradation. Applied Surface Science, v. 295, p. 164-172, 2014.

KONSTANTINOU, I.K.; ALBANIS, T.A. TiO2-Assisted Photocatalytic Degradation of Azo Dyes in Aqueous Solution: Kinetic and Mechanistic Investigations: A Review. Applied Catalysis B: Environmental, v. 49, p. 1-14, 2004.

LEI, X.; LI, X.; RUAN, Z.; ZHANG, T.; PAN, F.; LI, Q.; XIA, D.; FU, J. Adsorption-photocatalytic degradation of dye pollutant in water by graphite oxide grafted titanate nanotubes. Journal of Molecular Liquids, v. 266, p. 122-131, 2018.

LINA, H-Y.; YANG, H-C.; WANG, W-L. Synthesis of mesoporous Nb2O5 photocatalysts with Pt, Au, Cu and NiO cocatalyst for water splitting. Catalysis Today, v. 174, p. 106-113, 2011.

LIZAMA, C.; FREER, J.; BAEZA, J.; MANSILLA, H. D.; CATAL. Optimized photodegradation of reactive blue 19 on TiO2 and ZnO suspensions. Catalysis Today 2002, v. 76, p. 235-246, 2002.

MAILLARD-DUPUY, C.; GUILLARD, C.; PICHAT, P. The degradation of nitrobenzene in water by photocatalysis over TiO2 – kinetics and products-simultaneous elimination of benzamide or phenol or Pb2+ cations. New Journal of Chemistry, v. 18, p. 941-948, 1994.

MEDINA, J. C.; BIZARRO, M.; SILVA-BERMUDEZ, P.; GIORCELLI, M.; TAGLIAFERRO, A.; RODIL, S.E. Photocatalytic discoloration of methyl orange dye by ?-Bi2O3 thin films. Thin Solid Films, v. 612, p. 72-81, 2016.

MILLS, A.; DAVIES, R. H.; WORSLEY, D.; Water purification by semiconductor photocatalysis. Chemical Society Reviews, v. 22, p. 417-425, 1993.

NGUYEN, C. H.; FU, C-C.; JUANG, R-S. Degradation of methylene blue and methyl orange by palladium doped, TiO2 photocatalysis for water reuse: Efficiency and degradation pathways. Journal of Cleaner Production, v. 202, p. 413-427, 2018.

NIGAM, P.; ARMOUR, G.; BANAT, I. M.; SINGH, D.; MARCHANT, R. Physical removal of textile dyes from effluents and solid-state fermentation of dye-adsorbed agricultural residues. Bioresource Technology, v. 72, p. 219-226, 2000.

NOGUEIRA, R. F. P., JARDIM, W. F. A fotocatálise heterogênea e sua aplicação ambiental. Química Nova, v. 21, p. 69-72, 1998.

PELAEZ, M.; NOLAN, N. T.; PILLAI, S. C.; SEERY, M. K.; FALARAS, P.; KONTOS, A. G. A review on the visible light active titanium dioxide photocatalysts for environmental applications. Applied Catalysis Environmental: B, v. 125, p. 331-349, 2012.

PRADO, A. G. S.; BOLZON, L. B.; PEDROSO, C. P.; MOURA, A. O.; COSTA, L. L. Nb2O5 as efficient and recyclable photocatalyst for indigo carmine degradation. Applied Catalysis B: Environmental, v. 82, p. 219–224, 2008.

RANI, M.; SHANKER, U. Sun-light driven rapid photocatalytic degradation of methylene blue by poly (methyl methacrylate)/metal oxide nanocomposites. Colloids and Surfaces A, v. 559, p. 136-147, 2018.

RODRIGUES, C. S. D.; CARABINEIRO, S. A. C.; MALDONADO-HÓDAR, F. J.; MADEIRA, L. M. Wet peroxide oxidation of dye-containing wastewaters using nanosized Au supported on Al2O3. Catalysis Today, v. 280, p. 165-175, 2017.

SANTANA, H.; BONANCEA, C. E.; TAKASHIMA, K. Fotocatálise eletroquímica de atrazina sobre dióxido de titânio: efeito de diferentes parâmetros experimentais. Química Nova, v. 26, p. 807-811, 2003.

SINGH, J.; KAUR, H.; RAWAT, M. A novel green approach for the synthesis of tungsten oxide nanorods and its efficient potential towards photocatalytic degradation of reactive green 19 dye. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, v. 29, p. 13715-13722, 2018.

SOARES, J. S. Remoção de corantes têxteis por adsorção em carvão mineral ativado com alto teor de cinzas. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 1998.

SURYAVANSHI, R. D.; MOHITE, S. V.; BAGADE, A. A.; SHAIKH, S. K.; THORAT, J. B.; RAJPURE, K. Y. Nanocrystalline immobilised ZnO photocatalyst for degradation of benzoic acid and methyl blue dye. Materials Research Bulletin, v. 101, p. 324-333, 2018.

WANG, H., ZHOU, P., WANG, J.; WANG, Y.; WEI, J.; ZHAN, H.; GUO, R.; ZHANG, Y. Synthesis and characterization of rectorite/ZnO/TiO2 composites and their properties of adsorption and photocatalysis for the removal of methylene blue dye. Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed., v. 33, p. 729-735, 2018.

YANG, J.; HAO, J.; XU, S.; DAI, J.; WANG, Y.; PANG, X. Visible-light-driven photocatalytic degradation of 4-CP and the synergistic reduction of Cr (VI) on one-pot synthesized amorphous Nb2O5 nanorods/graphene heterostructured composite, Chemical Engineering Journal, v. 353, p. 100-114, 2018.

YANG, Z.; ZHANG, P.; DING, Y.; JIANG, Y.; LONG, Z.; DAI, W. Facile synthesis of Ag/ZnO heterostructures assisted by UV irradiation: Highly photocatalytic property and enhanced photostability, Materials Research Bulletin, v. 46, p.1625-1631, 2011.

ZENG, Q. F.; FU, F.; ZHOU, Y.; SHI, Y. T.; ZHU, H. L. Photooxidation degradation of Reactive Brilliant Red K-2BP in aqueous solution by ultraviolet radiation/sodium hypochlorite. Clean: Soil, Air, Water, v. 37, p. 574-580, 2009.

XIAO, Q.; ZHANG, J.; XIAO, C.; SI, Z.; TAN, X. Solar photocatalytic degradation of methylene blue in carbon-doped TiO2 nanoparticles suspension. Solar Energy, v. 82, p. 706-713, 2008.

Published

2020-05-26

How to Cite

Colpini, L. M. S., Real, L. R., Makuda, J. L., Nicolini, M. V. S., Abreu, E., Fidelis, M. Z., & Lenzi, G. G. (2020). Discoloration of methylene blue dye using Nb2O5/UV and Nb2O5/solar systems / Descoloração do corante azul de metileno utilizando sistemas Nb2O5/UV e Nb2O5/solar. Brazilian Journal of Development, 6(5), 30859–30880. https://doi.org/10.34117/bjdv6n5-518

Issue

Section

Original Papers