Hidrotalcita-óxido de ferro e hidrotalcita-TiO2-óxido de ferro magnéticos intercalados com surfactantes aniônicos: estudos de adsorção e fotodegradação do corante catiônico azul de metileno

Abstract

Neste trabalho, a hidrotalcita foi intercalada por surfactantes aniônicos, dodecilsulfato (DS) e dodecilbenzenosulfonato (DSB), e combinado com as propriedades magnéticas do óxido de ferro produzindo os adsorventes magnéticos, inéditos, HT-DS/Fe e HT-DSB/Fe. Esses foram utilizados na remoção do corante catiônico azul de metileno (AM), composto modelo, de solução aquosa e em seguida removido do meio por um simples processo magnético. A remoção do AM de soluções aquosas foi avaliada através de experimentos de adsorção pelo método da batelada. As capacidades de adsorção máximas, obtidas a partir dos modelos de Langmuir-Freundlich, pelos organocompósitos HT-DS/Fe e HT-DSB/Fe foram de 110,05 e 94,69 mg/g, respectivamente, para adsorção do AM. As capacidades de adsorção máximas mantiveram-se elevadas, mesmo após o terceiro ciclo de reutilização (83,47 e 62,54 mg/g para HT-DS/Fe HT-DSB/Fe). Estes resultados sugerem que ambos os materiais adsorventes, HT-DS/Fe HT-DSB/Fe, são eficientes para remover concentrações relativamente elevadas de corantes catiônicos a partir de soluções aquosas. Fotocatalisadores magnéticos inéditos, HT/TiO 2 /Fe e HT- DS/TiO 2 /Fe também foram sintetizados com sucesso nesse trabalho e utilizados na fotodegradação do corante AM. O desempenho fotocatalítico foi analisado sob irradiação UV-Visível (filtro de corte >300 nm). Várias amostras de catalisadores foram preparadas com diferentes teores de titânio e ferro. O catalisador mais eficiente foi obtido com a relação molar óxido de ferro:TiO 2 de 2:3. Esse mostrou elevada atividade fotocatalítica com remoção de 96 % de cor e 61% do Carbono Orgânico Total (TOC) do AM, em um tempo de 120 min. A reutilização do catalisador mostrou ser viável e esse apresentou ser estável por pelo menos 4 ciclos fotocatalíticos consecutivos.In this work, hydrotalcite-iron oxide magnetic was intercalated with dodecylsulfate (DS) and dodecylbenzenesulfonate (DSB) anionic surfactants and properties combined with the magnetic properties of iron oxide to produce a magnetic adsorbent, unpublished, HT-DS/Fe e HT-DSB/Fe. These were used for the removal of methylene blue cationic dye (AM), a model compound, in aqueous solution and then removed from the magnetic medium by a simple process. The removal of AM aqueous solutions was evaluated through experiments by the batch adsorption method. The maximum adsorption capacity obtained from the Langmuir model, the HT-DS/Fe e HT-DSB/Fe organocompósitos were 94.69 and 110.05 mg/g, respectively, for adsorption of AM. The adsorption capacity remained high even after the third cycle of reuse (83.47 and 62.54 mg/g for HT-DS/Fe and HT-DSB/Fe). These results suggest that both adsorbent materials, HT-DS/Fe and HT-DSB/Fe, are efficient for removing relatively high concentrations of cationic dyes from aqueous solutions. Magnetic novel photocatalysts, HT/TiO 2 /Fe and HT-DS/TiO 2 /Fe were also successfully synthesized and used in this photodegradation of the dye AM. The photocatalytic performance was analyzed under UV-Visible irradiation (cutoff filter >300 nm). Several samples of catalysts were prepared with different amounts of titanium and iron. The most efficient catalyst was obtained with the molar ratio of iron oxide: TiO 2 of 2:3. This showed high photocatalytic activity with the removal of 96 % of color and 61 % of Total Organic Carbon (TOC) of MB in a time of 120 min. The reuse of the catalyst, HT-DS/TiO 2 /Fe was found to be viable and this showed to be stable for at least 4 consecutive photocatalytic cycles.