Aplicação do dióxido de titânio como fotocatalisador na degradação do diuron: avaliação das variáveis operacionais e estudo mecanístico

RESUMO O diuron (DI) é um herbicida utilizado em culturas agrícolas para o controle de ervas daninhas que podem causar desde irritações na pele até problemas cancerígenos. Neste estudo, a fotocatálise heterogênea foi utilizada para a degradação do DI aplicando o dióxido de titânio (TiO2) como catalisador em um reator em batelada. Planejamentos experimentais foram realizados a fim de avaliar a influência do pH, da concentração do catalisador e do substrato, e de maximizar a degradação do DI. Depois de 3 horas de reação, foi possível observar que o pH foi a variável com maior influência na degradação do herbicida utilizando o TiO2 como catalisador. Com o estudo mecanístico foi possível propor que a degradação desse herbicida é realizada pelos radicais hidroxilas gerados da redução do O2. O modelo estatístico realizado neste estudo pode ser aplicado para o aprimoramento do processo de tratamento de efluentes industriais e agrícolas utilizando a fotocatálise heterogênea.

[1]  Elizabeth Fátima de Souza,et al.  Comparação dos processos de síntese e do desempenho de fotocatalisadores para a degradação do corante rodamina B , 2018, Engenharia Sanitaria e Ambiental.

[2]  A. Abdel-Wahab,et al.  FeOOH and Fe2O3 co-grafted TiO2 photocatalysts for bisphenol A degradation in water , 2017 .

[3]  S. John,et al.  TiO 2 /H 2 O 2 mediated UV photocatalysis of Chlorpyrifos: Optimization of process parameters using response surface methodology , 2017, Journal of Environmental Chemical Engineering.

[4]  J. Visentainer,et al.  Optimization of photocatalytic degradation of biodiesel using TiO2/H2O2 by experimental design. , 2017, The Science of the total environment.

[5]  S. Kaneco,et al.  Evaluation of Reaction Mechanism for Photocatalytic Degradation of Dye with Self-Sensitized TiO 2 under Visible Light Irradiation , 2017 .

[6]  J. Vollertsen,et al.  Photodegradation of three stormwater biocides , 2017 .

[7]  G. R. P. Malpass,et al.  Processos oxidativos avançados: uma revisão de fundamentos e aplicações no tratamento de águas residuais urbanas e efluentes industriais , 2016 .

[8]  N. A. Yao,et al.  Synthesis and characterization of TiO2/C nanomaterials: Applications in water treatment , 2015 .

[9]  R. Keiski,et al.  Photocatalytic Degradation of Organic Pollutants in Wastewater , 2015, Topics in Catalysis.

[10]  Yang Deng,et al.  Multiwalled carbon nanotubes as adsorbents for removal of herbicide diuron from aqueous solution , 2012 .

[11]  Le Xu,et al.  Advanced Oxidation Processes for Wastewater Treatment: Formation of Hydroxyl Radical and Application , 2012 .

[12]  M. Jaroniec,et al.  Enhanced photocatalytic H₂-production activity of graphene-modified titania nanosheets. , 2011, Nanoscale.

[13]  Mohammed A Meetani,et al.  An overview on the photocatalytic degradation of azo dyes in the presence of TiO2 doped with selective transition metals , 2011 .

[14]  Chenmo Wei,et al.  Photocatalytic degradation of Rhodamine B using nanocrystalline TiO2–zeolite surface composite catalysts: effects of photocatalytic condition on degradation efficiency , 2011 .

[15]  F. Machuca‐Martínez,et al.  Effect of the initial pH and the catalyst concentration on TiO2-based photocatalytic degradation of three commercial pesticides , 2011 .

[16]  Saber Ahmed,et al.  Influence of parameters on the heterogeneous photocatalytic degradation of pesticides and phenolic contaminants in wastewater: a short review. , 2011, Journal of environmental management.

[17]  K. Hayat,et al.  Nano ZnO synthesis by modified sol gel method and its application in heterogeneous photocatalytic removal of phenol from water , 2011 .

[18]  M. Badawy,et al.  Photocatalytic oxidation of ciprofloxacin under simulated sunlight. , 2011, Journal of hazardous materials.

[19]  Chunyan Deng,et al.  Study on the effect of EDTA on the photocatalytic reduction of mercury onto nanocrystalline titania using quartz crystal microbalance and differential pulse voltammetry , 2011 .

[20]  D. Robert,et al.  Photocatalytic degradation of the diuron pesticide , 2008 .

[21]  N. Cochet,et al.  Environmental impact of diuron transformation: a review. , 2004, Chemosphere.

[22]  D. Bahnemann,et al.  Semiconductor-mediated photocatalyzed degradation of two selected pesticide derivatives, terbacil and 2,4,5-tribromoimidazole, in aqueous suspension , 2002 .

[23]  C. Pulgarin,et al.  Relationships between physicochemical properties and photoreactivity of four biorecalcitrant phenylurea herbicides in aqueous TiO2 suspension , 2002 .

[24]  S. Equeenuddin,et al.  Visible light-assisted photocatalytic mineralization of diuron pesticide using novel type II CuS/Bi2W2O9 heterojunctions with a hierarchical microspherical structure , 2018 .

[25]  Ivonete Rossi Bautitz,et al.  Degradação de fármacos residuais por processos oxidativos avançados , 2009 .

[26]  M. Muneer,et al.  Heterogeneous photocatalytic degradation of an anthraquinone and a triphenylmethane dye derivative in aqueous suspensions of semiconductor , 2008 .

[27]  M. C. Canela,et al.  Degradação do pesticida Padron® por processos fotoquímicos utilizando luz artificial e solar , 2007 .