Síntese e caracterização de HDLs ternários de óxido de ferro/ MgCeAl /TiO2 e de óxido de ferro/ MgCeAl intercalado com dodecil sulfato e suas aplicações na fotodegradação do corante azul de metileno e adsorção de agroquímicos

Abstract

Neste trabalho, a modificação de um hidróxido duplo lamelar (HDL) foi realizada, inserindo o elemento cério em sua estrutura, formando um compósito lamelar ternário (MgCeAl). Em uma primeira etapa, neste HDL foi incorporado o dióxido de titânio (TiO2) e óxido de ferro magnético, formando o material Fe/MgCeAl-TiO2, que foi então aplicado na fotocatálise do corante azul de metileno (AM). Foi constatado que ocorre um efeito sinergético entre o Ce e o TiO2, o que potencializou em grande escala a fotocatálise do AM, obtendo assim ~100% de degradação em um intervalo de 90 min. O reator empregado nestes experimentos utilizava radiação UV-vis (λ > 300 nm), visto que o fotocatalisador apresentou absorção de luz na região de 630 nm, devido ao efeito da interação entre Ce e TiO2. O mecanismo da reação ocorreu via formação de radicais oxidantes pelo fotocatalisador Fe/MgCeAl-TiO2, sendo estes responsáveis por mineralizar as moléculas do corante presentes na solução. Uma outra modificação aplicada ao HDL ternário foi a intercalação do ânion dodecilsulfato (DS) entre as lamelas da estrutura, para a aplicação em adsorção dos pesticidas clorpirifós (CPF) e atrazina (ATZ). Este adsorvente também recebeu modificações para obtenção de propriedades magnéticas, formando o Fe/DS-MgCeAl. Neste compósito, a presença do cério na lamela, juntamente com a atuação do DS promoveu um maior distanciamento na estrutura das lamelas, o que conferiu maior capacidade adsortiva para as moléculas modelo estudadas. O Fe/DS-MgCeAl apresentou uma capacidade de adsorção máxima de 84,017 mg g-1 para o CPF, após 45 min em pH natural, e de 1,751 mg g-1 para a ATZ, utilizando pH 8,0 após 75 min. O HDL sintetizado se mostrou eficiente em aplicações de reuso pós ciclos consecutivos de operação em ambas as aplicações abordadas. Palavras-chave: Hidróxido duplo lamelar. Cério. Despoluição ambientalIn this work, the modification of a lamellar double hydroxide (LDH) was carried out, inserting the element cerium into its structure, forming a ternary lamellar composite (MgCeAl). In a first step, this LDH was doped with titanium dioxide (TiO2) and magnetic iron oxide, creating the material Fe/MgCeAl-TiO2, which was then applied in the photocatalysis of the methylene blue dye (MB). It was found that a synergistic effect occurs between Ce and TiO2, which greatly enhanced the MB photocatalysis, thus obtaining ~100% degradation in an interval of 90 min. The reactor used in these experiments applied UV-vis radiation (λ < 300 nm), since the photocatalyst showed light adsorption in the 630 nm region, due to the effect of the interaction between Ce and TiO2. The reaction mechanism has shown to be due the formation of oxidizing radicals by the Fe/MgCeAl-TiO2 photocatalyst, which are responsible for the mineralization of the dye molecules present in the solution. Another modification applied to ternary LDH was the intercalation of the dodecylsulfate (DS) anion between the lamellae of the structure, for the application in adsorption of the pesticides chlorpyrifos (CPF) and atrazine (ATZ). This adsorbent also received modifications to obtain magnetic properties, forming Fe/DS- MgCeAl. In this composite, the presence of cerium in the lamella, together with the action of DS, promoted a greater distance in the structure of the lamellas, which conferred greater adsorption capacity for the model molecules studied. Fe/DS-MgCeAl showed a maximum adsorption capacity of 84.017 mg g-1 for CPF, after 45 min at natural pH, and 1.751 mg g-1 for ATZ, using pH 8.0 after 75 min. The synthesized HDL proved to be efficient in reuse applications after consecutive cycles of operation in both applications discussed. Keywords: Layered double hydroxide. Cerium. Environmental depollution