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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36395
Título: | Nanocompósitos de nanocelulose bacteriana e CoXFe3-XO4 para degradação do contaminante 2,4-d em água via ativação de persulfatos |
Título(s) alternativo(s): | Nanocomposites of bacterial nanocellulose and CoxFe3-xO4 for degradation of 2,4-d contaminant in water via persulfate activation |
Autor(es): | Cezar, Eduardo Felimberti |
Orientador(es): | Bessegato, Guilherme Garcia |
Palavras-chave: | Água - Purificação - Oxidação Nanocompósitos (Materiais) Herbicidas Water - Purification - Oxidation Nanocomposites (Materials) Herbicides |
Data do documento: | 25-Fev-2025 |
Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
Câmpus: | Dois Vizinhos |
Citação: | CEZAR, Eduardo Felimberti. Nanocompósitos de nanocelulose bacteriana e CoXFe3-XO4 para degradação do contaminante 2,4-d em água via ativação de persulfatos. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Dois Vizinhos, 2025. |
Resumo: | A água, recurso vital para a vida, vem sendo contaminada por micropoluentes como o herbicida 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D), cuja persistência e toxicidade motivam a busca por métodos de remoção eficientes. Neste trabalho, utilizou-se a síntese in situ de ferrita de cobalto (CoxFe3-xO4) em membranas de nanocelulose bacteriana (NCB) para potencializar Processos Oxidativos Avançados (POA), gerando radicais sulfato via peroximonosulfato (PMS). A metodologia incluiu: (i) cultivo e purificação da NCB pelo método Hestrin-Scharam; (ii) incorporação das nanopartículas de ferrita de cobalto por coprecipitação alcalina controlada; (iii) caracterização dos compósitos por MEV, DRX, TGA/DTG e FTIR; (iv) testes de degradação do 2,4-D (5 mg/L) em diferentes condições de pH (4, ~5-6 e 8) e concentrações de PMS (10× e 50×). Os resultados mostraram que o compósito NCB/ CoxFe3-xO4 favorece a degradação do 2,4-D, atingindo até 67,2% de remoção em 30 minutos, embora a eficiência catalítica decaia após o primeiro ciclo de uso. A caracterização térmica (TGA) indicou maior estabilidade do compósito em comparação à NCB pura, enquanto as análises de FTIR confirmaram a incorporação do óxido metálico. Ajustes de pH e de concentração de PMS não melhoraram significativamente o desempenho catalítico, sugerindo outros fatores limitantes, como a provável saturação dos sítios ativos ou modificações irreversíveis nas nanopartículas. Tentativas de regeneração (banhos ácidos/básicos e luz UV) não recuperaram a eficiência inicial. Este trabalho, de caráter inédito e promissor, indica a possibilidade da aplicação da NCB para suportar catalisadores para processos oxidativos avançados no tratamento de contaminantes emergentes. |
Abstract: | Water, a vital resource for life, has been increasingly contaminated by micropollutants such as the herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), whose persistence and toxicity drive the search for efficient removal methods. In this study, in situ synthesis of cobalt ferrite (CoxFe3-xO4) within bacterial nanocellulose (BNC) membranes was employed to enhance Advanced Oxidation Processes (AOP), generating sulfate radicals via peroxymonosulfate (PMS). The methodology included: (i) cultivation and purification of BNC using the Hestrin-Scharam method; (ii) incorporation of cobalt ferrite nanoparticles through controlled alkaline coprecipitation; (iii) characterization of the composites using SEM, XRD, TGA/DTG, and FTIR; (iv) degradation tests of 2,4-D (5 mg/L) under different pH conditions (4, ~5-6, and 8) and PMS concentrations (10× and 50×). The results demonstrated that the BNC/CoxFe3-xO4 composite favors 2,4-D degradation, achieving up to 67.2% removal within 30 minutes, although catalytic efficiency declined after the first usage cycle. Thermal characterization (TGA) indicated greater stability of the composite compared to pure BNC, while FTIR analyses confirmed the incorporation of the metal oxide. Adjustments in pH and PMS concentration did not significantly improve catalytic performance, suggesting other limiting factors, such as probable saturation of active sites or irreversible modifications in the nanoparticles. Regeneration attempts (acidic/alkaline baths and UV light) failed to restore the initial efficiency. This pioneering and promising work suggests the potential application of BNC as a support for catalysts in advanced oxidation processes for the treatment of emerging contaminants. |
URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36395 |
Aparece nas coleções: | DV - Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia |
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