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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/27089
Tipo: Tese
Título: Argilominerais modificados com espécies de vanádio e titânio aplicados para adsorçao de cloridrato de amilorida e fotodegradação de tetraciclina
Autor(es): Oliveira, Leandro Severino de
Primeiro Orientador: Fonseca, Maria Gardênnia da
Primeiro Coorientador: Furtini, Josy Anteveli Osajima
Resumo: A remediação ambiental por adsorção e fotodegradação têm sido propostas nos últimos anos devido a demanda por novos tratamentos advindos da presença de contaminantes emergentes em meio aquoso. Nesse sentido, no presente estudo se investigou a interação de amilorida com bentonitas trocadas com vanadila (VO+) e a fotoestabilidade de tetraciclina (TC) adsorvida em bentonitas e vermiculitas, in natura e modificadas com óxido de vanádio e/ou óxidos mistos de vanádio e titânio. Os materiais foram caracterizados por difração de raios-X, fluorescência de raios-X, espectroscopia na região do infravermelho, espectroscopia UV-visível, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X, análise textural por adsorção de N2, potencial de carga zero e microscopia eletrônica de varredura acoplado com análise por mapeamento espectroscopia de energia dispersiva (EDS). A bentonita sódica (Bent-Na+) interagiu com VO+ nas proporções de 100% (BentV1), 300% (BentV3) e 500% (BentV5) da capacidade de troca catiônica (CTC) da argila e as matrizes foram posteriormente aplicadas para remoção de amilorida em solução. As caracterizações indicaram que os íons de VO+ foram incorporados em Bent-Na+, principalmente, por troca iônica com sódio interlamelar. A adsorção de amilorida ocorreu em pH 5,8 em 20 min, cujos máximos de remoção foram 457,08; 374,64; 102,56 e 25,63 mg g−1 para Bent-Na+, BentV1, BentV3 e BentV5, respectivamente. A matriz de BentV3 e vermiculita (Verm) trocadas com VO+ em 300% da CTC foram calcinadas por 4 ou 6 h a 300 ou 500 °C a 10 °C min-1, sendo que a formação de VxOy nos argilominerais ocorreu a 500 °C por 6 h. Os sólidos trocados com íon VO+ reagiram ainda com isopropóxido de titânio em pH básico e foram posteriormente calcinados nas mesmas condições para obter os sistemas mistos TiO2/VxOy ancorados nos argilominerais. Os espectros de XPS indicaram a formação do V2O5, cujo mapeamento via EDS indicou a distribuição de V e Ti uniforme em ambos os minerais e o ancoramento dos óxidos na superfície da Verm e região interlamelar da montmorillonita. Os sólidos contendo óxidos foram carregados com TC a partir de solução aquosa a 500 mg L-1 e os sistemas foram irradiados com lâmpada de vapor de mercúrio (sem bulbo) de 125 W UV-C por 100 h. Os sólidos carregados e irradiados sofreram troca posterior com cátion de sal de amônio, sendo os sobrenadantes analisados por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas, afim de elucidar possíveis fotoprodutos gerados. Os valores de adsorção de TC foram de 165,7; 76,4; 43,9 e 30,4 para Bent-Na+, VermVxOy, Verm e BentVxOy, respectivamente. Contudo, a melhor fotoestabilidade foi observada para ambas matrizes in natura, e os valores de degradação foram 42,71; 89,5 e 94,8% para Bent-Na+, Verm, BentVxOy e VermVxOy, respectivamente. Logo, a presença do V2O5 favoreceu a degradação da TC. Nos sistemas mistos, maior fotodegradação ocorreu em BentVxOyTiOx (69,4%) em relação à VermVxOyTiOx (66,6%). As reações foram realizadas com sucesso, sugerindo que a pré troca dos argilominerais com VO+ resultou em adsorventes para amirolida e/ou precursores para formação do V2O5, com ou sem a presença de TiO2, os quais alteraram a fotoestabilidade da TC previamente adsorvida.
Abstract: Environmental remediation by adsorption and photodegradation have been expanded in recent years due to the demand for new treatments from the presence of emerging contaminants in water. In present study, the interaction of amiloride and vanadyl (VO+) exchanged bentonites and the photostability of tetracycline (TC) adsorbed on raw bentonite and raw vermiculite, and also in vanadium oxide and vanadium and titanium oxides clay minerals were investigated. The materials were characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence, infrared spectroscopy, UV-visible spectroscopy, X-ray spectroscopy, textural analysis by N2 adsorption, zero charge potential and electron scanning microscopy coupled with energy dispersive spectroscopy (EDS) mapping analysis. Sodium bentonite (Bent-Na+) interacted with VO+ in the proportions of 100% (BentV1), 300% (BentV3) and 500% (BentV5) of the cation exchange capacity (CEC) of the clay and the matrices were subsequently applied amiloride removal from solution. The characterizations indicated that VO+ cations were incorporated into Bent-Na+, mainly by ion exchange with interlayer sodium. Amiloride adsorption occurred at pH 5.8 in 20 min, whose maximum removal was 457.08; 374.64; 102.56 and 25.63 mg g-1 for Bent-Na+, BentV1, BentV3 and BentV5, respectively. The BentV3 and vermiculite (Verm) exchanged with VO+ at 300% of the CEC were calcined for 4 or 6 h at 300 or 500 °C at 10 °C min-1 to form the VxOy supported in the clay minerals, being that oxide formation occurred at 500 °C for 6 h. The VO+ solids reacted with titanium isopropoxide in a basic pH and calcined under the same conditions in order to obtain TiO2/VxOy anchored in the clay minerals. XPS spectra indicated the formation of V2O5, which EDS mapping indicated the V and T uniform distribution on the surface of both minerals, with anchoring of the oxides on the surface of Verm and the interlayer region of montmorillonite. The oxide modified solids were loaded with 500 mg L-1 TC aqueous solution and the systems were irradiated with a mercury vapor lamp (without bulb) of 125 W UV-C for 100 h. The loaded and irradiated solids were subsequent exchanged with ammonium organic cation, and the supernatants were analyzed by liquid chromatography coupled to mass spectrometry, in order to elucidate possible photoproducts generated after photo exposure. TC adsorption values were 165.7, 76.4, 43.9 and 30.4 for Bent-Na+, VermVxOy, Verm and BentVxOy, respectively. However, better photostability was observed for both raw matrices than the VxOy matrices, whose degradation values were 42; 71, 89.5 and 94.8% for Bent-Na+, Verm, BentVxOy and VermVxOy, respectively. Therefore, the presence of V2O5 improved the TC degradation. In mixed systems, better photodegradation occurred in BentVxOyTiOx (69.4%) compared with VermVxOyTiOx (66.6%). The reactions were successfully performed, suggesting that the pre-exchange of clays with VO+ resulted in adsorbents for amirolide and/or precursors for the formation of V2O5, with or without the presence of TiO2, which altered the photostability of the previously adsorbed TC.
Palavras-chave: Química orgânica
Montmorillonita
Vermiculita
Remediação ambiental
Fotocatálise
Organic chemistry
Montmorillonite
Vermiculite
Environmental remediation
Photocatalysis
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/27089
Data do documento: 6-Set-2022
Aparece nas coleções:Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Química

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